Este novo método de produção de proteínas pode alimentar astronautas em longas viagens espaciais

Não há mercearias em Marte e o reabastecimento da Terra levaria meses. No futuro, os astronautas que se dirigem a Marte poderão levar bastante comida para a viagem, mas terão inevitavelmente de cultivar os seus próprios alimentos em condições precárias. Resta saber se eles seguirão o caminho fantasioso da fazenda à mesa com batatas cultivadas localmente, como fez o personagem de Matt Damon no filme de 2015, Perdido em Marte. Mas eles podem ter mais opções científicas.

Crie proteínas do nada.

Esse é o objetivo de uma parceria entre a Agência Espacial Europeia e uma empresa chamada Solar Foods, fundada há menos de uma década a partir de um programa de investigação científica. A Solar Foods abriu sua primeira unidade de produção em grande escala em 2024.

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O projeto, denominado HOBI-WAN (de “Bactérias Oxidantes de Hidrogênio em Gravidade Zero como Fonte de Nutrientes”) em homenagem ao filme Star Wars, é uma versão espacial de um processo em que a Solar Foods já está trabalhando na Terra. O esforço envolve o cultivo de bactérias em tanques cheios de água, ar e nutrientes, depois secar as bactérias e transformá-las em uma proteína em pó chamada. Solein Para consumo humano.

O próximo passo importante é Teste de fabricação de Sorain Na Estação Espacial Internacional.

A ESA afirmou: “Fornecer um abastecimento alimentar sustentável e nutritivo que satisfaça as necessidades energéticas da tripulação é um dos maiores desafios na exploração de voos espaciais humanos para além da órbita baixa da Terra”. postagem no blog. “Quando depósitos de alimentos pré-posicionados ou missões de reabastecimento contínuo da Terra são impraticáveis, são necessárias alternativas que consomem muitos recursos ou são tecnicamente inviáveis ​​e com boa relação custo-benefício.”

Das bactérias às proteínas

Um objetivo central do projeto HOBI-WAN é determinar se a produção de pós ricos em proteínas é possível em condições de microgravidade.

Esse processo é complexo, mas basicamente você deixa a natureza seguir seu curso.

“A Solar Foods produz Solein por meio de um processo chamado fermentação de gás”, disse-me Arttu Lukanen, vice-presidente sênior de espaço e defesa da empresa. Ele diz que o processo de fermentação do gás produz organismos unicelulares que se alimentam de gás hidrogênio e o utilizam para “sequestrar” carbono. A partir daí, as bactérias recebem os “minerais da vida” usando amônia como fonte de nitrogênio e hidrogênio.

Todos os ingredientes são enviados para o biorreator junto com água e gás, bombeados em “algo semelhante a um grande jato de refrigerante”, diz Lukanen. Isso fornece o ambiente certo para o crescimento das bactérias e elas se multiplicam muito rapidamente. Depois que as bactérias atingirem uma quantidade suficiente, elas serão coletadas. Uma porção é reservada para semear a próxima rodada no biorreator e o restante é completamente seco e pasteurizado.

Essas bactérias secas e pasteurizadas formam um produto de soleína que consiste em 78% de proteína, 6% de gordura (principalmente insaturada), 10% de fibra alimentar, 2% de carboidratos e 4% de nutrientes minerais. Lukanen disse que o pó pode ser aromatizado de várias maneiras e por si só tem um “sabor umami muito suave”.

Como fazer proteínas no espaço

A produção de Solein seria difícil de realizar no espaço. Além do ambiente de gravidade zero, a capacidade de carga limitada e o espaço reduzido para o biorreator somam-se aos desafios que a ESA e a Solar Foods acreditam que podem resolver.

“A principal diferença nas experiências na ISS é que não há gravidade, o que significa que não há flutuabilidade. Isto altera significativamente o comportamento dos líquidos e gases”, diz Lukanen. Outro desafio é o espaço físico limitado. A Solar Foods utiliza biorreatores que podem conter mais de 20 mil litros, mas os biorreatores destinados à ISS serão significativamente menores, “várias dezenas de litros”.

Sem um engenheiro de bioprocessos a bordo para cuidar do processo, são necessárias etapas adicionais para segurança do gás, monitoramento do processo, garantia de qualidade e facilidade de manutenção. Os produtos fabricados no espaço também não são secos e transformados em pó, pelo menos não na ISS. No caso de um vazamento, uma nuvem de pólvora suspensa em um ambiente de gravidade zero não é o ideal.

Portanto, no espaço, é provável que Solein seja fornecido como uma pasta.

reciclagem no espaço

O último grande fator são os ingredientes. Os voos espaciais de longa duração requerem modificações para compensar a falta de recursos disponíveis. A reciclagem tem sido uma parte importante da vida no espaço, e isso também se aplica à produção de Solein.

Isso significa usar o CO2 da respiração da tripulação e reciclar o gás hidrogênio produzido quando a ISS realiza a eletrólise. converter água em oxigênio Para a tripulação. É preciso muita água para fazer feridas na Terra.

A amônia é perigosa em caso de acidente, portanto, alternativas como o uso de uréia em vez de amônia podem ser consideradas. Mas isso não significa que os astronautas usem a urina da mesma forma.café reciclado. ”

“Na Terra, usamos amoníaco, mas no projecto da ESA decidimos usar ureia sintética, principalmente porque não é tão potencialmente perigosa como o amoníaco em caso de derrame”, diz Lukanen. “Embora a recuperação de ureia da urina seja possível em princípio, dadas as pequenas quantidades de ureia necessárias, pode não fazer sentido, especialmente se for necessário equipamento complexo e pesado para extrair ureia da urina.”

Alimentando astronautas em missões de longo prazo

Uma viagem a Marte requer muito mais tempo do que uma viagem à Lua. Os planos futuros da NASA Missão Ártemis II Os astronautas serão vistos orbitando a Lua pela primeira vez em quase meio século, mas a viagem durará apenas 10 dias. Quanto à comida, não é grande coisa. mas Marte – atraindo a atenção das agências espaciais e também de Elon Musk – está longe. Tempo de viagem Vai durar meses e meses. Os astronautas que se dirigem ao Planeta Vermelho precisarão levar mais do que apenas um piquenique.

Se o projeto Solein for bem sucedido, a quantidade de alimentos que produziria, teoricamente, alimentaria uma equipa de astronautas durante centenas de dias, utilizando muito menos espaço de carga. A comida espacial de hoje. Lukanen disse que na fase de concepção do projeto, os astronautas só precisam carregar sais minerais, e nem tanto.

“Mesmo para uma tripulação de cinco pessoas, numa missão de 900 dias a Marte, existem (menos de) 100 quilogramas de sais minerais”, diz ele.

Outras tecnologias também poderiam ajudar a reciclar azoto e minerais, permitindo aos astronautas reutilizar esses materiais no terreno, expandindo potencialmente ainda mais o fornecimento de alimentos.

A proteína em pó permite que os astronautas preparem todos os tipos de alimentos, adicionando ingredientes adicionais apropriados. A Solar Foods desenvolveu receitas que vão desde sorvete até ravióli de cream cheese, disse Lukanen. Alguns deles foram exibidos no período O desafio da NASA para alimentos no espaço profundodestacaram métodos para soluções alimentares de longo prazo, incluindo um método de cultivo de alimentos sem luz chamado Nolux, e ecossistemas fechados que podem cultivar alimentos de forma autônoma e sustentar insetos para uso nas dietas dos astronautas.

Pode não ser o que você esperaria de um restaurante com estrela Michelin ou uma delicatessen de bairro, mas pode ser melhor do que uma dieta constante de batatas assadas cultivadas em Marte.