25 kwietnia europejski koncern Airbus Defence and Space poinformował, że na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) trafił fotobioreaktor (photobioreactor, PBR) zaprojektowany przez Uniwersytet w Stuttgarcie (Universität Stuttgart) na zlecenie niemieckiej agencji kosmicznej DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt). Urządzenie ma na celu przetworzenie części dwutlenku węgla zgromadzonego przez uzdatniacz powietrza LSR (Life Support Rack) na pokładzie ISS w tlen i biomasę, co może pomóc w zaoszczędzeniu cennych zasobów podczas przyszłych długotrwałych misji kosmicznych na Księżycu i Marsie.

Prace nad fotobioreaktorami różnego typu trwają od lat 1950. Do wytwarzania biomasy z CO2 wykorzystywano mchy, makroalgi, mikroalgi, sinice i bakterie purpurowe. Wnioski z eksperymentu PBR@LSR z udziałem fotobioreaktora PBS pozwolą na opracowanie rozwiązań technicznych dla przyszłych długotrwałych misji kosmicznych na Księżyc i Marsa

Prace nad fotobioreaktorami różnego typu trwają od lat 1950. Do wytwarzania biomasy z CO2 wykorzystywano mchy, makroalgi, mikroalgi, sinice i bakterie purpurowe. Wnioski z eksperymentu PBR@LSR z udziałem fotobioreaktora PBS pozwolą na opracowanie rozwiązań technicznych dla przyszłych długotrwałych misji kosmicznych na Księżyc i Marsa

Jak podkreśla Airbus, czynnikiem decydującym o powodzeniu długotrwałych misji kosmicznych będzie ograniczenie zasobów do minimum. Ponieważ wysyłanie nowych zasobów z Ziemi jest zarówno trudne, jak i kosztowne, kluczowe znaczenie ma największe możliwe skrócenie odpowiednich cykli dostarczania wody, tlenu i żywności. Dziś większość ścieków jest już przetwarzana na świeżą wodę na pokładzie ISS (Pierwsze satelity OneWeb gotowe, 2019-01-26).

Fotobioreaktor PBR został umieszczony w module laboratoryjnym Destiny na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Po 180 dniach eksperymentu próbki trafią na Ziemię w celu przeprowadzenia analizy genetycznej / Zdjęcia: Airbus Defence and Space

Fotobioreaktor PBR został umieszczony w module laboratoryjnym Destiny na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Po 180 dniach eksperymentu próbki trafią na Ziemię w celu przeprowadzenia analizy genetycznej / Zdjęcia: Airbus Defence and Space

LSR, opracowany przez Airbusa na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) został dostarczony na ISS przez japoński bezzałogowy statek zaopatrzeniowy HTV-7 11 września i uruchomiony 2 listopada 2018. LSR wspiera działający tam system podtrzymywania życia. Urządzenie, wcześniej znane jako ACLS (Advanced Closed Loop System), gromadzi dwutlenek węgla wydychany przez astronautów i wykorzystuje reakcję Sabatiera, aby przetworzyć go w tlen za pomocą elektrolizy. Testowy reaktor Sabatiera do odzyskiwania wody został dostarczony na ISS w 2010 przez amerykańską agencję kosmiczną NASA. Stężenie CO2 na ISS wynosi ok. 0,4% i jest wyższe niż na Ziemi (Airbus w programie Blackjack, 2019-01-16).

Najnowszy eksperyment o nazwie PBR@LSR ma na celu zademonstrowanie technologii zaprojektowanej do przetwarzania dwutlenku węgla w tlen i biomasę. Aby to wykazać, PBR zostanie połączony z hybrydowym systemem fizykochemicznym LSR i będzie działał do 180 dni, podczas których zostaną zarejestrowane i ocenione stabilność i wydajność systemu oraz kultur glonów. Jako fotosyntezator posłużą mikroalgi z gatunku Chlorella zwyczajna (Chlorella vulgaris), które są już stosowane jako pokarm (suplement), ponieważ są bardzo bogate w białko. W przyszłości około 30% żywności astronautów można będzie zastąpić biomasą z glonów (Airbus w programie budowy stacji okołoksiężycowej, 2018-09-25).

Dwutlenek węgla ma być w większości dostarczany przez LSR. W przypadku, gdy nie ma dostępnego gazu, glony mogą być również karmione CO2 ze zbiorników znajdujących się na ISS. Glony są karmione roztworem odżywczym co 14 dni i jednocześnie rozcieńczane, aby umożliwić wzrost nowych organizmów. Po zakończeniu eksperymentu kilka próbek zostanie odesłanych na Ziemię w celu przeprowadzenia analizy genetycznej (Pierwszy moduł ESM dla Oriona, 2018-11-06).

Podejście hybrydowe, stosowane w eksperymencie PBR@LSR, przyniesie korzyści nie tylko podczas długotrwałych misji kosmicznych. Pozwoli to również na zaoszczędzenie zasobów w bardziej ogólnym sensie, a tym samym przyspieszy działania proekologiczne na Ziemi. Kolejnym etapem będzie przetwarzanie zebranej biomasy w celu produkowania żywności. Chlorella vulgaris jest już używana jako cenne źródło białka. W przeciwieństwie do przetwarzania na Ziemi, nie zostały jeszcze opracowane metody przetwarzania odpowiednie dla lotów kosmicznych, które muszą być wysoce wydajne przy ograniczonej przestrzeni i ilości energii.