Pomodori nani in serre spaziali

Rappresentazione artistica del minisatellite Eu:Cropis. Crediti: DLlr

Partirà a bordo del Falcon 9 – il razzo della compagnia spaziale statunitense SpaceX – la missione della Dlr (l’agenzia spaziale tedesca) che porterà in un’orbita vicino alla Terra, ad un’altitudine di circa 600 chilometri,  il minisatellite Eu:Cropis. Scopo della missione, della durata di 18 mesi, è dimostrare se sia possibile ottenere cibo per gli astronauti riciclando prodotti di scarto del metabolismo umano. Inoltre, una volta in orbita, attraverso una rotazione del satellite intorno al proprio asse, modificandone la velocità di rotazione per simulare differenti gravità, la missione cercherà di dimostrare se il processo può anche avvenire in condizioni di gravità differenti da quella terrestre, come quella lunare e marziana.

Eu:Cropis, acronimo di Euglena and  Combined Regenerative Organic-food Production in Space, è come detto un minisatellite che porta con sé dei biological life support system, cioè dei sistemi di supporto alla vita. Nel caso specifico, sistemi costituiti da due serre, semi di pomodoro (24, per l’esattezza), filtri biologici, alghe monocellulari e urina sintetica. Sì, avete letto bene! Perché anche gli astronauti fanno pipì, e uno dei problemi delle missioni spaziali con equipaggio è proprio lo smaltimento dei liquidi biologici. Una possibilità per ovviare al problema dello smaltimento è quella di riciclarli, cioè utilizzarli convertendoli in qualcos’altro, ad esempio fertilizzanti che possano essere utilizzati per la crescita di piante da frutto come i pomodori, coltivati all’interno di serre spaziali. Sono proprio questi gli esperimenti che saranno condotti all’interno del satellite in orbita.

Le serre all’interno del minisatellite – chiamate “serra Luna” e “serra Marte”, perché utilizzate per esperimenti sotto l’influenza di una gravità che simula, per le la prima, quella lunare, e per la seconda quella marziana – sono gestite come un sistema a circuito chiuso a pressione costante, e al loro interno sono piantati semi di pomodoro nano in uno stato quiescente, attivabili però a seguito di irrigazione controllata da remoto. Insieme alle serre, elementi centrali dell’esperimento sono i biofiltri e le alghe verdi Euglenia della specie gracilis. Il biofiltro è un di filtro fatto di pietra lavica che viene utilizzata come habitat per colonie di batteri nitrificanti, batteri cioè capaci di convertire l’urina – sintetica, in questo caso – in nitrati, attraverso un processo simile al nostro ciclo dell’azoto. «La soluzione così ottenuta verrà utilizzata per fertilizzare i pomodori nani, e se questi cresceranno, ciò indicherà che il nostro esperimento funziona», spiega Jens Hauslage, ricercatore presso il German Aerospace Center dell’Istituto di medicina aerospaziale e biologia gravitazionale, che, insieme al collega Michael Lebert, è promotore del progetto.

E l’alga? Che funzione ha? L’alga verde Euglenia gracilis giocherà un ruolo chiave nel sistema. In primo luogo perché fornirà ossigeno, che si rivelerà importante all’inizio, quando i pomodori non produrranno ossigeno attraverso la fotosintesi. In secondo luogo, l’alga potrà detossificare e proteggere i pomodori dai livelli eccessivi di ammoniaca – tossici – qualora il biofiltro non dovesse funzionare correttamente. Euglena, inoltre, usa la gravità e la luce come segnali per muoversi nelle regioni della colonna d’acqua ottimali per la fotosintesi e la crescita. È utilizzata, infatti, come organismo modello per lo studio della percezione della gravità ed è stata oggetto di numerosi esperimenti nello spazio.   

Riproduzione artistica della coltivazione di pomodoro in un ambiente controllato per gli habitat lunari e marziani. Crediti: Dlr

Durante la missione, quindi, all’interno delle serre, sotto l’influenza di valori di gravità diversi, i semi di pomodoro potrebbero germogliare e produrre piccoli pomodori cosmici grazie alle colonie di microrganismi che popolano i biofiltri capaci di convertire l’urina sintetica in fertilizzanti facilmente utilizzabili per i pomodori. Tutto ciò grazie anche all’aiuto dell’alga monocellulare Euglena, a bordo per proteggere il sistema dall’ammoniaca eccessiva e per fornire ossigeno. Tutti gli esperimenti saranno registrati da telecamere e trasmessi al German Space Operations Center e al Microgravity User Support Center, che si occupano delle analisi. Luci a led riprodurranno l’alternanza giorno-notte, mentre un serbatoio a pressione assicurerà una pressione atmosferica di un bar, che corrisponde a quella della Terra.

«Usiamo le capacità che hanno gli organismi di trasformare rifiuti biologici in sostanze che possiamo utilizzare per la crescita di piante da coltivazione. In questo modo prepareremo le basi per la fornitura di cibo agli astronauti per le prossime missioni a lungo termine», conclude Hauslage.

«Vogliamo studiare come creare un’atmosfera respirabile e cibo per gli astronauti nello spazio usando i propri rifiuti», conclude Hartmut Müller, project manager del satellite. «L’obiettivo è che gli astronauti siano autosufficienti durante le future missioni spaziali con durata di diversi anni».

Pomodori che prosperano nello spazio grazie a prodotti di scarto tossici convertiti in composti organici utili per le piante potrebbero diventare non sono solo un prerequisito per i viaggi spaziali a lungo termine: i risultati di queste ricerche potrebbero anche essere utili sulla Terra. Se l’urina o il letame possono essere riciclati in acqua dolce e nutrienti utilizzabili dalle piante, questo potrebbe migliorare le condizioni di vita in aree sovraffollate o in aree che hanno una grave carenza di acqua potabile, fornendo sollievo per il suolo e le falde acquifere.

Fonte: Pomodori nani in serre spaziali