Er zijn geen supermarkten op Mars, en de bevoorrading vanaf de aarde zal nog vele maanden duren. Hoeveel voedsel de toekomstige astronauten naar de rode planeet ook mogen inpakken voor de reis, ze zullen onvermijdelijk zelf wat voedsel moeten creëren in een onherbergzame omgeving. Of ze de fantasievolle route van boer tot bord zullen volgen met lokaal geproduceerde aardappelen, zoals het personage van Matt Damon deed in de film The Martian uit 2015, valt nog te bezien. Maar ze hebben misschien een nog meer wetenschappelijke optie.
Eiwit maken 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 opende in 2024 zijn eerste grootschalige productiefaciliteit.
Mis geen enkele van onze onpartijdige technische inhoud en laboratoriumbeoordelingen. CNET toevoegen als favoriete Google-bron.
Het project, genaamd HOBI-WAN (voor “waterstofoxiderende bacteriën in gewichtloosheid als 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. Die inspanning omvat het kweken van bacteriën in een vat met water, lucht en voedingsstoffen, en vervolgens het uitdrogen van de bacteriën, waardoor ze worden omgezet in een eiwitpoeder genaamd Solein voor menselijke consumptie.
Een belangrijke volgende stap zal 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 de verkenning van de menselijke ruimtevluchten buiten een lage baan om de aarde”, aldus ESA in een rapport. blogpost. “In gevallen waarin vooraf ingezette voedseldepots of continue bevoorradingsmissies vanaf de aarde onpraktisch, kostbaar of technisch onhaalbaar zijn, zijn kosteneffectieve alternatieven vereist.”
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 in wezen laat je de natuur haar 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 te ‘vastleggen’. Van daaruit worden de bacteriën gevoed met ‘levensmineralen’, waarbij ammoniak als stikstof- en waterstofbron wordt gebruikt.
Alle ingrediënten gaan samen met water en gassen naar een bioreactor die erin wordt gepompt “een beetje als een 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 mate hebben vermenigvuldigd, worden ze geoogst. Een deel ervan wordt gereserveerd voor de volgende ronde in de bioreactor, terwijl de rest grondig 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 allerlei manieren op smaak kan worden gebracht en op zichzelf “een zeer milde smaak van umami” 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 de beperkte laadcapaciteit en de beperkte ruimte voor de bioreactor, voegen uitdagingen toe 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 een grote invloed heeft op de manier waarop vloeistoffen en gassen zich gedragen”, 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 op weg is naar het ISS aanzienlijk kleiner zal zijn: ‘enkele tientallen liters’.
Er zullen extra stappen nodig zijn op het gebied van gasveiligheid, procesmonitoring, kwaliteitsborging en onderhoudbaarheid, omdat er geen bioprocesingenieurs aan boord zullen zijn om op het proces te passen. Het in de ruimte gemaakte product wordt ook niet tot poeder gedroogd, althans niet in het ISS. In het geval van een lek zou het niet ideaal zijn om een poederwolk rond te laten drijven in een omgeving zonder zwaartekracht.
Dus in de ruimte zal Solein 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 dat zal ook gelden voor de productie van Solein.
Dat betekent het gebruik van CO2 uit de ademhaling van de bemanning en het recyclen van het waterstofgas dat vrijkomt wanneer het ISS elektrolyse gebruikt water in zuurstof veranderen 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, aangezien ammoniak gevaarlijk zou zijn als er een ongeluk zou gebeuren. 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 om synthetisch ureum te gebruiken, vooral omdat het niet potentieel gevaarlijk is zoals ammoniak als er een lekkage plaatsvindt”, 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 de ureumextractie uit urine complexe en zware apparatuur met zich meebrengt.”
Mocht het HOBI-WAN-project succesvol zijn, dan zal het ruimteverkenning op lange termijn voor mensen mogelijk maken, inclusief een mogelijke reis naar Mars.
Astronauten voeden tijdens langdurige missies
Een reis naar Mars vergt een veel grotere tijdsbesteding dan een excursie 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 het niet zo’n groot probleem. Maar Mars – waar zowel ruimtevaartorganisaties als Elon Musk naar kijken – is veel, veel verder weg, en reistijden zal zich uitstrekken tot maanden en maanden. Op weg naar de rode planeet zullen astronauten meer moeten inpakken dan alleen een picknick.
Mocht het Solein-project succesvol blijken, dan zou de hoeveelheid voedsel die het genereert in theorie een team astronauten honderden dagen kunnen voeden, terwijl het veel minder laadruimte in beslag neemt dan hedendaagse ruimtemaaltijden. Luukanen zegt dat, terwijl het project wordt ontworpen, astronauten alleen minerale zouten mee hoeven te nemen, en zoveel hebben ze niet nodig.
“Zelfs voor een bemanning van vijf personen en een missie van 900 dagen naar Mars 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 het eiwitpoeder konden astronauten met de juiste aanvullende ingrediënten allerlei soorten voedsel maken. Luukanen zegt dat Solar Foods recepten heeft ontwikkeld variërend van ijs tot ravioli met roomkaas. Een aantal daarvan werden tijdens de tentoonstelling tentoongesteld NASA’s Deep Space Food Challengewaarin methoden voor voedseloplossingen op de lange termijn werden benadrukt, waaronder een niet-lichte voedselteeltmethode genaamd Nolux en een gesloten ecosysteem dat autonoom voedsel kan verbouwen en insecten kan 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 delicatessenzaak in de buurt, maar het is waarschijnlijk beter dan een vast dieet van op Mars gekweekte gebakken aardappelen.
