Proyecto MELiSSA: producir comida y agua a partir de residuos orgánicos

Cada día de nuestra vida necesitamos y consumimos agua, oxigeno y comida para sobrevivir. En la Tierra esto es sencillo pero no fuera de ella. Se ha calculado que suplir estos tres elementos a los astronautas en una nave espacial supone unos 5 kilos por persona por día. Y eso hay que multiplicarlo por el número de miembros en la tripulación y el de días que dure el viaje. Hasta ahora, no hemos ido demasiado lejos.

La Luna o la órbita terrestre están relativamente cerca y es fácil suplir a los astronautas con los recursos que necesitan enviándoselos desde la Tierra. Para una misión a Marte de mil días, sin embargo, la carga inicial necesaria sería de 30 toneladas. No es viable. Para solucionar este problema, la Agencia Espacial Europea está trabajando en el proyecto MELiSSA, Micro-Ecological Life Support SystemAlternative (Sistema Alternativo de Soporte Microecológico para la Vida).
"Hace unos veinte años, científicos e ingenieros observaron qué era lo que se tenía por un lado: residuos orgánicos, CO², orina… Y qué se quería obtener por el otro lado: oxígeno, agua y comida", le explica a BBC Mundo Christophe Lasseur, director del Proyecto MELiSSA. La función de MELiSSA es transformar estos residuos en nutrientes para plantas y algas, para que así, éstas produzcan oxígeno, comida y agua. "De hecho, lo que estamos probando es duplicar y simplificar el ecosistema terrestre, de manera más simple, más pequeña y más ligera", resume Lasseur.
Koichi Wakata ve una burbuja de agua flotando libremente, la burbuja muestra su imagen refractada (Junio ​​2009).

Hacer burbujas de agua produce mucha sed, sino preguntenle al astronauta Koichi Wakata (Junio ​​2009).

Como en un lago
Para explicar su funcionamiento de manera más detallada, Lasseur aconseja igualar los cuatro compartimentos y procesos de MELiSSA con las cuatro familias de microorganismos o procesos que encontramos en un lago. En el fondo del lago tenemos lodo, es decir, agua y residuos orgánicos, pero ni luz ni oxígeno. Al fermentar, las bacterias de estas capas cortan las moléculas, haciéndolas más pequeñas, y producen ácidos grasos volátiles (VFA), minerales y amonio (NH4+ ).
En MELiSSA, esto equivale al compartimento 1, en el que los residuos orgánicos se almacenan sin luz ni oxígeno para que hagan este mismo proceso, llamado degradación anaeróbica. En la siguiente capa viven las bacterias fotoheterotróficas. Aquí ya encontramos un poco de luz y una gran cantidad de carbono (VFA) obtenido de la degradación del proceso anterior. "Las bacterias de esta fase se encargan de eliminar el carbono para transformarlo en algo más interesante para las plantas" aclara Lasseur.
Los astronautas consumen una media de 5 kilos por persona por día.

Un poco más arriba, en la tercera capa, ya estamos cerca de la superficie del lago, por lo que podemos encontrar algo de oxígeno en el agua. En MELiSSA, este oxigeno podrá oxidar la orina, los minerales y el amonio que ya teníamos, produciendo nitratos, "una de las principales fuentes de nitrógeno para las plantas".
En la capa superior del lago tenemos mucha luz y CO². Allí es posible cultivar tanto plantas como algas. En su fotosíntesis, éstas producirán oxígeno; y en su transpiración, agua. "En MELiSSA cultivamos plantas comestibles como tomates, lechugas, patatas, etc.".
"Ponemos cada una de estas capas en un contenedor. Controlando los líquidos, gases y sólidos de estos contenedores, somos capaces de controlar el ecosistema" dice Lasseur. "Aplicamos leyes de ingeniería y de determinación científica para crear una fábrica de reciclado de residuos".
Existen cosas que no deben hacerse en casa, como la exhibición de frutas que realiza el astronauta Oleg Kotov estando cabeza abajo en un ambiente de total ingravidez (Mayo 2010).

El cosmonauta Oleg Kotov V., ingeniero de vuelo de la Expedición 15 de la Agencia Federal Espacial de Rusia, con fruta fresca dando un nuevo significado a la "pirámide de los alimentos" (Mayo 2007).

Nuestras amigas las bacterias
Como en todo ecosistema, los residuos de unos son el alimento de los otros. Así, los diferentes procesos de la vida pueden tener lugar y transcurrir en armonía. En el caso de MELiSSA, las bacterias y los hongos son los que hacen posible este "reciclaje". Por lo que deberíamos estarles agradecidos en vez de asustados.
"Las bacterias están en todas partes. Tenemos bacterias en nuestra piel, dentro de nuestro cuerpo. Estas bacterias son útiles y, sin ellas, no seríamos capaces de sobrevivir. Muchas de ellas son muy enfermizas, pero muchas otras son buenas amigas. De hecho, ¡a menudo son ambas cosas!". Pese a venir en son de paz, ¿que pasaría si, una vez en el espacio, estos contenedores dejaran escapar bacterias en masa?
"Tenemos muchas medidas de seguridad para que no haya riesgo para la tripulación", dice Lasseur. Y añade que también se está trabajando en Midass, un equipo capaz de identificar bacterias u hongos presentes en el medio en menos de tres horas. "En caso de que encontrara a microorganismos patológicos, podríamos tomar medidas".
Un alimento escapa de la cuchara y flota libremente en frente del cosmonauta Fyodor Yurchikhin N., comandante de la Expedición 15 de la Agencia Federal Espacial de Rusia (Mayo 2007).

El astronauta TJ Creamer (NASA), ingeniero de vuelo de la Expedición 22, aparece en la cocina del nodo Unity de la Estación Espacial Internacional (Ene 2010).

También en casa
Los viajes espaciales no son la única meta de MELiSSA, en la Tierra también se le podrá dar numerosos usos. "El interés es de un 50-50, e incluso diría que hay más intereses en aplicaciones terrestres", dice Lasseur. Las industrias farmacéuticas, del tratamiento del agua, de producción de comida, de ingeniería química o de toxicológica tienen grandes intereses en el éxito de este proyecto.
La superpoblación que amenaza la Tierra en unos años también es un problema que MELiSSA podría ayudar a minimizar. "Debemos entender el riesgo, más gente supondrá más industria, más enfermedades, menos recursos… MELiSSA es una herramienta muy útil en ese sentido". Todas estas teorías ya se están llevando a la práctica desde hace años en experimentos con animales. "Por ahora, los ratones siguen vivos", bromea Lasseur.
La experimentación con animales acabará alrededor de 2020, sin embargo, Lasseur asegura que tan pronto como se obtengan datos válidos y definitivos con animales, se comenzará a probar con humanos en la Tierra. MELiSSA empezó a idearse 20 años atrás y posiblemente tardará más de 20 años en aplicarse. Como todo en la ciencia, su desarrollo es lento, pero sus beneficios podrían significar, de nuevo, "un gran paso para la humanidad".
Fuente: BBC
El reto será preparar comida lo más fresca posible para los astronautas.

Quantum opina:
Debido a que es prácticamente imposible cocinar en microgravedad, los astronautas consumen alimentos que son empacados, rehidratados o preparados próximo a la fecha en que serán ingeridos. Hasta ahora la comida que va a consumir un astronauta fuera de la Tierra es preparada convenientemente en la Tierra y consumida en microgravedad. Sin embargo, llevar esta dieta durante un periodo prolongado genera un problema llamado 'fatiga por menú' o 'comida monótona'.
El reto será preparar comida lo más fresca posible pues de lo contrario la ingesta de estos alimentos podría poner en riesgo a los astronautas, generando problemas por deficiencia de nutrientes e incrementando los problemas de pérdida ósea y masa muscular, además de reducir la capacidad física. La comida pierde sus propiedades nutritivas con el tiempo, por lo que serían muy pocos los astronautas que sobrevivirían con una comida de 3 a 5 años, lo requerido para una misión a Marte.