Deze nieuwe manier om eiwitten te maken zou voedsel kunnen zijn voor astronauten op lange ruimtereizen

Er zijn geen supermarkten op Mars en de voorraden van de aarde laten nog enkele maanden op zich wachten. Zoveel voedsel als toekomstige astronauten voor hun reis naar de rode planeet zullen brengen, zullen ze onvermijdelijk hun eigen voedsel moeten maken in een onherbergzame omgeving. Of ze de reis van boer naar bord maken met lokaal geproduceerde aardappelen, zoals Matt Damons personage deed in The Martian uit 2015, valt nog te bezien. Maar ze hebben misschien meer geavanceerde opties in de wetenschap.

Creëert eiwitten uit het 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 ontstond uit een wetenschappelijk onderzoeksprogramma. Solar Foods opent in 2024 zijn eerste grootschalige productiefaciliteit.

Mis onze onpartijdige technische inhoud en laboratoriumbeoordelingen niet. CNET toevoegen als favoriete Google-bron.

Het project, genaamd HOBI-WAN (voor “waterstofoxiderende bacteriën in gewichtloosheid als voedingsbron”), verwijzend naar de Star Wars-films, is een ruimteversie van het proces waaraan Solar Foods op aarde heeft gewerkt. De inspanning omvat het kweken van bacteriën in vaten met water, lucht en voedingsstoffen, en vervolgens het drogen van de bacteriën, waardoor er een zogenaamd eiwitpoeder van wordt gemaakt. Solein voor menselijke consumptie.

De volgende belangrijke stap is om dit te doen testen van 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 de verkenning van menselijke ruimtevluchten buiten een lage baan om de aarde”, aldus ESA in een verklaring. blogpost. “In gevallen waarin reeds ingezette voedseldepots of duurzame bevoorradingsmissies vanaf de aarde onpraktisch, hulpbronnenintensief of technisch onhaalbaar zijn, zijn kosteneffectieve alternatieven nodig.”

Van bacteriën tot eiwitten

Het hoofddoel van het HOBI-WAN-project is om te bepalen of de productie van eiwitrijke poeders mogelijk is onder microzwaartekrachtomstandigheden.

Het proces is ingewikkeld, maar laat in principe de natuur zijn gang gaan.

“Solar Foods produceert Solein via een proces dat gasfermentatie wordt genoemd”, vertelde Arttu Luukanen, senior vice-president ruimtevaart en defensie van het bedrijf. Het gasfermentatieproces, zei hij, creëert eencellige organismen die zich voeden met waterstofgas en dit gebruiken om koolstof te ‘absorberen’. Van daaruit worden de bacteriën gevoed met de ‘mineralen van het leven’, waarbij ammoniak als bron van stikstof en waterstof wordt gebruikt.

Alle ingrediënten worden in een bioreactor gestopt, samen met water en gas dat “als een grote SodaStream” wordt gepompt, zei Luukanen. Hierdoor krijgen de bacteriën de juiste omgeving om zich te vermenigvuldigen, wat ze heel snel doen. Zodra de bacteriën in voldoende aantallen zijn gegroeid, worden ze geoogst. Een deel wordt gereserveerd voor zaden in de volgende cyclus in de bioreactor, terwijl de rest grondig wordt gedroogd en gepasteuriseerd.

Deze gedroogde en gepasteuriseerde bacteriën vormen het product Solein, dat bestaat uit 78% eiwit, 6% vet (voornamelijk onverzadigd vet), 10% voedingsvezels, 2% koolhydraten en 4% minerale voedingsstoffen. Luukanen zei dat het poeder op verschillende manieren op smaak kan worden gebracht en op zichzelf een “zeer subtiele umami-smaak” geeft.

Hoe maak je eiwitten in de ruimte?

De productie van Soleïne zou in de ruimte moeilijker zijn. De gewichtloze omgeving, gekoppeld aan de beperkte laadcapaciteit en de beperkte ruimte voor bioreactoren, draagt ​​bij aan de uitdagingen die ESA en Solar Foods denken te kunnen oplossen.

“Het belangrijkste verschil tussen de experimenten op het ISS is het gebrek aan zwaartekracht, wat betekent dat er geen drijfvermogen is, wat het gedrag van vloeistoffen en gassen enorm verandert,” zei Luukanen. Een andere uitdaging is de beperkte fysieke ruimte. Solar Foods maakt gebruik van bioreactoren die 20.000 liter of meer kunnen bevatten, terwijl de bioreactoren die naar het ISS gaan veel kleiner zullen zijn – “enkele tientallen liters”.

Er zullen extra maatregelen nodig zijn op het gebied van gasveiligheid, procesmonitoring, kwaliteitsborging en onderhoud, omdat er geen bioprocesingenieurs zijn die toezicht houden op het proces. Producten die in de ruimte zijn gemaakt, worden ook niet tot poeder gedroogd, althans niet in het ISS. Als er een lek optreedt, is een poederwolk die in een zwaartekrachtloze omgeving zweeft niet ideaal.

Dus in de ruimte zou Solein hoogstwaarschijnlijk als pasta worden geserveerd.

Recycling in de ruimte

De laatste grote factor zijn de ingrediënten. Ze moesten worden gewijzigd vanwege het gebrek aan middelen die beschikbaar waren voor langdurige ruimtevluchten. Recycling is lange tijd een belangrijk onderdeel geweest van het leven in de ruimte, en dat geldt ook voor de productie van Solein.

Dat 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 het maken van Solein veel water nodig.

Er zullen ook vervangingen plaatsvinden, zoals het gebruik van ureum in plaats van ammoniak, omdat ammoniak gevaarlijk zal zijn als er een ongeluk gebeurt. 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 synthetisch ureum niet zo potentieel gevaarlijk is als ammoniak in het geval van een lekkage”, aldus Luukanen. “Het terugwinnen van ureum uit urine is in principe mogelijk, maar gezien de kleine hoeveelheid ureum die nodig is, is dit misschien niet redelijk, vooral als de extractie van ureum uit urine ingewikkelde en zware apparatuur met zich meebrengt.”

Astronauten voeden tijdens langdurige missies

Een reis naar Mars vergt een veel grotere tijdsbesteding dan een reis naar de maan. NASA komt eraan Artemis II-missie 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 dit geen probleem. Maar Mars — onder toezicht van de ruimtevaartorganisatie en Elon Musk — het is lange afstand, en reistijd maanden zal strekken. Op weg naar de rode planeet zullen astronauten meer moeten meenemen dan alleen een picknick.

Als het Solein-project succesvol blijkt, zou de resulterende hoeveelheid voedsel theoretisch een team astronauten honderden dagen kunnen voeden, terwijl ze veel minder laadruimte gebruiken in vergelijking met het Solein-project. ruimtevoedsel vandaag. Luukanen zei dat toen het project werd ontworpen, astronauten alleen minerale zouten hoefden mee te nemen, en dat ze niet zoveel nodig hadden.

“Zelfs voor een bemanning van vijf (mensen) en 900 dagen naar Mars, hebben we het over (minder dan) 100 kilogram minerale zouten,” zei hij.

Andere technologieën kunnen ook helpen stikstof en mineralen te recyclen, waardoor astronauten die materialen ter plekke kunnen hergebruiken, waardoor de voedselvoorziening verder wordt uitgebreid.

Door eiwitpoeder te gebruiken kunnen astronauten allerlei soorten voedsel maken met de juiste toevoegingen. Luukanen zei dat Solar Foods recepten heeft ontwikkeld voor alles, van ijs tot roomkaasravioli. Een aantal hiervan waren destijds te zien NASA Space Food-uitdagingwaarin methoden voor voedseloplossingen op de lange termijn worden belicht, waaronder een lichtvrije voedselteeltmethode genaamd Nolux en een gesloten ecosysteem dat zelfstandig voedsel kan verbouwen en insecten kan kweken voor gebruik in de diëten van astronauten.

Het is misschien niet wat je verwacht van een restaurant met een Michelin-ster of zelfs van een delicatessenwinkel in de buurt, maar het is waarschijnlijk beter dan een dieet van gebakken aardappelen die op Mars zijn geteeld.