Er zijn geen supermarkten op Mars en de voorraden van de aarde zullen nog vele maanden op zich laten wachten. Ondanks al het voedsel dat toekomstige astronauten op de rode planeet voor de reis zullen kunnen inpakken, zullen ze onvermijdelijk voedsel voor zichzelf moeten creëren in een onherbergzame omgeving. Het valt nog te bezien of ze de fantasierijke route van boer tot bord zullen volgen met lokaal geproduceerde aardappelen, zoals het personage van Matt Damon deed in The Martian uit 2015. Maar ze hebben misschien een nog wetenschappelijker geavanceerde optie.
Eiwitten maken uit niets.
Dat is het doel van een partnerschap tussen de European Space Agency en een bedrijf genaamd Solar Foods, dat minder dan tien jaar geleden voortkwam uit een wetenschappelijk onderzoeksprogramma. Solar Foods opende in 2024 zijn eerste grootschalige productiefaciliteit.
Mis geen van onze onpartijdige technische inhoud en laboratoriumrecensies. CNET toevoegen als uw favoriete Google-bron.
Het project, genaamd HOBI-WAN (voor “bacteriën die waterstof oxideren in gewichtloosheid als een bron van voeding”), met een knipoog naar de Star Wars-films, is een ruimteversie van een proces waar Solar Foods hier op aarde al aan heeft gewerkt. Deze inspanning houdt in dat de bacteriën worden gekweekt in een tank met water, lucht en voedingsstoffen, waarna de bacteriën worden gedroogd en omgezet in een eiwitpoeder genaamd Soleino voor menselijke consumptie.
Dat zal een fundamentele volgende stap zijn test Solein-productie op het internationale ruimtestation.
“Het bieden van een duurzame en voedzame voedselvoorziening die voldoet aan de energiebehoeften van de bemanning is een van de grootste uitdagingen bij het verkennen van de menselijke ruimte buiten een lage baan om de aarde”, aldus ESA in een verklaring. blogartikel. “In gevallen waarin vooraf ingezette voedseldepots of continue bevoorradingsmissies vanaf de aarde onpraktisch zijn, veel hulpbronnen vergen of technisch onhaalbaar zijn, zijn kosteneffectieve alternatieven nodig.”
Solein begint nat en wordt gedroogd via een proces dat middelpuntvliedende kracht en sproeidrogen omvat.
Van bacteriën tot eiwitten
Het centrale doel van het HOBI-WAN-project is om te bepalen of de productie van het eiwitrijke poeder kan plaatsvinden onder microzwaartekrachtomstandigheden.
Het proces is complex, maar laat in essentie de natuur zijn gang gaan.
“Solar Foods produceert Solein via een proces dat gasfermentatie wordt genoemd”, vertelt Arttu Luukanen, senior vice-president ruimtevaart en defensie van het bedrijf. Door het gasfermentatieproces ontstaan, zegt hij, eencellige organismen die zich voeden met waterstofgas en dit gebruiken om koolstof ‘vast te leggen’. Van daaruit worden de bacteriën gevoed met ‘levensmineralen’, waarbij ammoniak als bron van stikstof en waterstof wordt gebruikt.
Alle ingrediënten gaan samen met water en gassen naar een bioreactor die eruit wordt gepompt “een soort grote SodaStream”, zegt Luukanen. Dit geeft de bacteriën de juiste omgeving om zich te vermenigvuldigen, wat ze zeer snel doen. Zodra de bacteriën zich in voldoende hoeveelheden hebben vermenigvuldigd, worden ze verzameld. Een deel wordt gereserveerd om vervolgens in de bioreactor te worden gezaaid, terwijl de rest zorgvuldig wordt gedroogd en gepasteuriseerd.
Deze gedroogde en gepasteuriseerde bacteriën vormen het product Solein, dat is samengesteld uit 78% eiwit, 6% vet (voornamelijk onverzadigd), 10% voedingsvezels, 2% koolhydraten en 4% minerale voedingsstoffen. Luukanen zegt dat het poeder op veel manieren op smaak kan worden gebracht en op zichzelf “een zeer delicate umami-smaak” geeft.
Het HOBI-WAN-project gaat naar het internationale ruimtestation om te zien of Solein in de ruimte kan worden gemaakt.
Hoe maak je eiwitten in de ruimte?
De productie van Soleïne zal in de ruimte moeilijker te realiseren zijn. De gewichtloze omgeving, plus het beperkte draagvermogen en de beperkte ruimte voor de bioreactor, zorgen voor uitdagingen die ESA en Solar Foods denken te kunnen oplossen.
“(Het) belangrijkste verschil voor het experiment aan boord van het ISS is het gebrek aan zwaartekracht, wat betekent dat er geen drijfvermogen is, wat het gedrag van vloeistoffen en gassen enorm verandert”, zegt Luukanen. De andere uitdaging is de beperkte fysieke ruimte. Solar Foods maakt gebruik van bioreactoren met een inhoud van 20.000 liter of meer, terwijl de bioreactor die naar het ISS gaat aanzienlijk kleiner zal zijn: “enkele tientallen liters.”
Er zullen extra stappen nodig zijn op het gebied van gasveiligheid, procesmonitoring, kwaliteitsborging en onderhoudbaarheid, aangezien er geen bioprocesingenieurs aan boord zullen zijn om toezicht te houden op het proces. Bovendien zal het in de ruimte gemaakte product niet tot stof vermalen worden, althans niet op het ISS. In het geval van een lek zou het niet ideaal zijn om een stofwolk in een zwaartekrachtloze omgeving te laten zweven.
In de ruimte zal Solein dus waarschijnlijk als pasta worden geserveerd.
Soleil in poedervorm hier op aarde. De space-versie zal meer een pasta zijn.
Recycling in de ruimte
De laatste grote factor zijn de ingrediënten. Ze zullen moeten worden aangepast om rekening te houden met het gebrek aan middelen die beschikbaar zijn voor een ruimtevlucht op lange termijn. Recycling is lange tijd een belangrijk onderdeel geweest van het leven in de ruimte, en dit zal ook gelden voor de productie van Solein.
Dit betekent het gebruik van CO2 uit de ademhaling van de bemanning en het recyclen van het waterstofgas dat wordt geproduceerd wanneer het ISS elektrolyse gebruikt water omzetten in zuurstof voor de bemanning. Op aarde is voor de productie van Solein veel water nodig.
Er zullen ook vervangingen plaatsvinden, bijvoorbeeld door ureum in plaats van ammoniak, omdat ammoniak gevaarlijk zou zijn bij een ongeval. Maar dat betekent niet dat astronauten urine zullen gebruiken zoals ze dat doen voor “gerecyclede koffie.”
“Op aarde gebruiken we ammoniak, maar voor het ESA-project hebben we besloten synthetisch ureum te gebruiken, vooral omdat het niet zo potentieel gevaarlijk is als ammoniak in geval van lekkage”, zegt Luukanen. “Het terugwinnen van ureum uit urine is in principe mogelijk, maar gezien de kleine hoeveelheid ureum die nodig is, is het misschien niet zinvol, vooral als het extraheren van ureum uit urine complexe en zware apparatuur vereist.”
Als het HOBI-WAN-project succesvol is, zal het ruimteverkenning op lange termijn voor mensen helpen ontsluiten, inclusief een mogelijke reis naar Mars.
Astronauten voeden tijdens langdurige missies
Een reis naar Mars duurt veel langer dan een reis naar de maan. NASA staat voor de deur Missie Artemis II zullen astronauten voor het eerst in bijna een halve eeuw rond de maan zien cirkelen, maar de reis zal slechts tien dagen duren. Qua eten is het niet zo’n groot probleem. Maar Mars – waargenomen door zowel ruimtevaartorganisaties als Elon Musk – is veel, veel verder weg, en reistijden het zal maanden en maanden duren. Op weg naar de rode planeet zullen astronauten meer dan een picknick mee moeten nemen.
Als Project Solein zou slagen, zou de hoeveelheid voedsel die het oplevert in theorie een team astronauten honderden dagen lang kunnen voeden met veel minder laadruimte dan hedendaagse ruimtemaaltijden. Luukanen zegt dat terwijl het project zich nog in de planningsfase bevindt, astronauten alleen minerale zouten mee hoeven te nemen, en zoveel hebben ze niet nodig.
“Zelfs voor een bemanning van vijf personen op een 900 dagen durende Mars-missie hebben we het over (minder dan) 100 kilogram minerale zouten”, zegt hij.
Andere technologieën kunnen ook helpen stikstof en mineralen te recyclen, waardoor astronauten deze materialen ter plaatse kunnen hergebruiken, waardoor de voedselvoorziening verder wordt uitgebreid.
Met eiwitpoeder konden astronauten allerlei soorten voedsel bereiden met de juiste aanvullende ingrediënten. Luukanen zegt dat Solar Foods recepten heeft ontwikkeld variërend van ijs tot ravioli met roomkaas. Een aantal daarvan werden gepresenteerd tijdens NASA’s Deep Space Food Challengewaarin methoden voor voedseloplossingen op de lange termijn werden benadrukt, waaronder een lichtvrije voedselteeltmethode genaamd Nolux en een gesloten ecosysteem dat in staat is om autonoom voedsel te verbouwen en insecten te onderhouden voor gebruik in het dieet van een astronaut.
Het is misschien niet wat je zou verwachten van een restaurant met een Michelin-ster of zelfs van een delicatessenwinkel in de buurt, maar het is waarschijnlijk beter dan een vast dieet van gebakken aardappelen die op Mars zijn geteeld.
