Toronjil
 | Este artículo necesita la atención de un experto en microbiología . ( Febrero de 2009 ) |
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La alternativa del sistema de soporte vital microecológico (MELiSSA) es una iniciativa de la Agencia Espacial Europea (ESA) con el objetivo de desarrollar la tecnología para un futuro sistema de soporte vital regenerativo para misiones espaciales humanas a largo plazo. Iniciado en 1989, el diseño está inspirado en un ecosistema terrestre. Hoy [ ¿cuándo? ] MELiSSA es un consorcio formado por 30 organizaciones en Europa.
Concepto de soporte vital
Las misiones espaciales que involucran a humanos requieren recursos esenciales para mantener la vida. Se requieren aproximadamente 5 kg / día / persona para consumibles metabólicos (oxígeno, alimentos y agua potable) y 20 kg / día / persona para agua higiénica. Cuanto más largas y más extensas sean las misiones, más difícil y costoso será el suministro de recursos. El objetivo de MELiSSA es crear idealmente un ecosistema cerrado artificialmente para reciclar de manera autónoma los desechos en oxígeno, agua y alimentos con solo la entrada de energía para impulsar el proceso.
Lazo MELiSSA
El bucle se compone de 4 compartimentos con los miembros de la tripulación en el centro. Los compartimentos son:
- El compartimento de licuado (compartimento 1):
Este compartimento es el punto de recogida de todos los residuos de la misión (es decir, urea, residuos de cocina, ..) así como las partes no comestibles del compartimento superior de la planta (es decir, paja y raíces). El objetivo del compartimento es transformar anaeróbicamente estos residuos en amonio , H 2 , CO 2 , ácidos grasos volátiles y minerales. Por razones de bioseguridad y para una eficiencia de degradación óptima, el compartimento funciona en condiciones termofílicas (55 ℃). El proceso de degradación en este compartimento se lleva a cabo mediante proteólisis , sacarólisis y celulólisis .
- El compartimento fotoheterotrófico (compartimento 2):
Este compartimento es responsable de la eliminación de los productos terminales del compartimento de licuefacción; principalmente los ácidos grasos volátiles .
- El compartimento nitrificante (compartimento 3):
La función principal de los compartimentos nitrificantes es convertir el NH 4 + producido a partir de los desechos en nitratos, que es la fuente más favorable de nitrógeno para las plantas superiores, así como para Arthrospira platensis . El compartimento está compuesto por una mezcla de Nitrosomonas y Nitrobacter que oxidan NH 4 + a NO 2 - y NO 2 - a NO 3 - respectivamente. Como este compartimento es un reactor de lecho fijo, la importancia de los factores hidrodinámicos es un poco más importante y más complicada.
- El compartimento fotoautotófico (compartimento 4):
El cuarto compartimento se divide en dos partes: el compartimento de algas colonizado por las cianobacterias : Arthrospira platensis y el compartimento de plantas superiores (HP). Estos compartimentos son esenciales para la regeneración de oxígeno y la producción de alimentos.
Principio de funcionamiento de un ecosistema artificial
Se puede pensar en un ecosistema cerrado como un balance de masa entre los elementos principales que son carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo (CHONSP), que por sí solos representan el 95% de la masa a reciclar. La conversión de elementos de desecho en recursos, que pueden ser utilizados por los miembros de la tripulación, se puede lograr por dos medios: fisioquímica o biológicamente. Los procesos fisicoquímicos como la reacción de Sabatier darían como resultado altas eficiencias, sin embargo, se requiere una gran cantidad de energía en términos de temperatura y presión. Mientras que biológicamente, usar la fotosíntesis, las eficiencias son más bajas, sin embargo, se pueden utilizar temperaturas y presiones ambientales. La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas convierten la energía luminosa en energía química de azúcares y otros compuestos orgánicos. Las reacciones químicas utilizan carbono y agua con el subproducto del oxígeno, liberado a la atmósfera. MELiSSA se basa en parte en estas reacciones fotosintéticas: reciclar dióxido de carbono en oxígeno. Se utilizarían plantas superiores (trigo, arroz, ingredientes para ensaladas) para producir alimentos para los miembros de la tripulación. También se utilizarían microorganismos fotosintéticos para transformar el dióxido de carbono en oxígeno con la posibilidad de utilizar el microorganismo de elección como parte de la ingesta alimentaria, como recurso proteico esencial.
Rasgos distintivos del ecosistema artificial.
A diferencia de un ecosistema natural que está regulado por la interacción de muchas especies diferentes; un ecosistema cerrado artificialmente tiene un número reducido de pasos y está dimensionado y controlado para alcanzar los objetivos deseados. Es similar a los procesos industriales, que transforman las materias primas en sustancias útiles. Sin embargo, una diferencia clave es el objetivo de reciclar cerca del 100% de los desechos (lo que limita el material de alimentación), esencialmente operando MELiSSA en un circuito cerrado.
Lograr cerca del 100% para los elementos principales es teórico. En comparación con los ecosistemas naturales, incluso la Tierra no es un sistema verdaderamente cerrado: cada año, miles de toneladas de materia meteórica caen a la Tierra desde el espacio, mientras que miles de toneladas de hidrógeno y helio escapan de la atmósfera terrestre. Además, un ecosistema artificial es intrínsecamente dinámico; MELiSSA tiene que responder muy rápidamente a los cambios en el comportamiento humano. Esto requiere un sistema de control dinámico que se desarrolla para cada paso del proceso y el sistema en su conjunto.
Planta piloto
La actual Planta Piloto de MELiSSA está ubicada en la Universitat Autònoma de Barcelona y fue inaugurada en 2009. Es el lugar donde se integran y prueban los resultados obtenidos por el equipo internacional de MELiSSA. El objetivo final de la operación de la Planta Piloto es demostrar, evaluar y mejorar la viabilidad del concepto de bucle MELiSSA en las condiciones del suelo, con el fin de orientar los desarrollos futuros hacia un sistema de soporte vital regenerativo para aplicaciones espaciales.
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