Micro-organismen worden as we speak gebruikt om afvalstoffen om te toveren tot nuttige producten.

Het lijkt een kwestie van tijd te zijn voor de eerste astronauten vertrekken naar Mars. Maar voor het zover is, moeten we eerst nog wel goed nadenken over een aantal lastige kwesties. Wat doe je bijvoorbeeld als je op Mars aankomt en tot de ontdekking komt dat je een bepaald gereedschap of een reserve-onderdeel nodig hebt? Even terugvliegen is geen optie. Maar we kunnen astronauten toch ook moeilijk alle denkbare reserve-onderdelen en gereedschappen die ze wellicht eens nodig gaan hebben, meegeven? Maar hoe zorgen we er dan voor dat ze op Mars niet onverhoeds met lege handen komen te staan? “Als astronauten reizen gaan maken die meerdere jaren duren, moeten we een manier vinden om alles wat zij met zich meebrengen opnieuw te gebruiken en te recyclen,” stelt onderzoeker Mark A. Blenner.

Van urine tot uitgeademde lucht
En met dat ‘alles’ bedoelt hij echt ‘ALLES’. Want Blenner en collega’s kijken op dit moment hoe ze de afvalproducten die mensen genereren – van urine tot de uitgeademde lucht – kunnen hergebruiken. Als het aan hen ligt, wordt straks namelijk elk molecuul hergebruikt en omgezet in nieuwe nuttige producten. Of voedingsstoffen zoals omega 3-vetzuren. Dergelijke vetzuren zijn hooguit enkele jaren houdbaar en zullen tijdens langer durende ruimtereizen dus onderweg geproduceerd moeten worden. “Een biologisch systeem dat astronauten wakker kunnen maken om vervolgens spullen te laten produceren die zij nodig hebben op het moment dat ze die nodig hebben, dat is wat ons drijft.”

Gisten
Op dit moment experimenteert Blenner met verschillende stammen van de gistsoort Yarrowia lipolytica. Deze organismen hebben stikstof en koolstof nodig om te groeien. Blenner en collega’s hebben ontdekt dat de gisten hun stikstof uit urea – een stikstofhoudende verbinding in urine – kan halen. Hun CO2 kunnen de gisten weer halen uit de lucht die astronauten uitademen (of eventueel uit de Martiaanse atmosfeer). Enige voorwaarde is dat een alg of fotosynthetische cyanobacterie dit CO2 even omzet in een vorm die de gisten kunnen verteren.

Monomeren
Eén van de giststammen waar Blenner en collega’s mee werken, is in staat om de eerder genoemde omega 3-vetzuren te produceren. Een andere stam is zo aangepast dat deze monomeren produceert en koppelt zodat polyester-polomeren ontstaan. Deze polymeren kunnen in theorie gebruikt worden in een 3D-printer om nieuwe plastic onderdelen te maken.

In de toekomst kan een astronaut die om een reserve-onderdeel verlegen zit, wellicht gewoon zijn ruimtelab binnengaan en micro-organismen aan het werk zetten die zijn urine en uitgeademde lucht gebruiken om de ingrediënten die nodig zijn om het betreffende onderdeel te vervaardigen, te produceren. Op dit moment wordt er echter nog druk aan de gisten gesleuteld. Zo produceren de gisten bijvoorbeeld maar kleine hoeveelheden voedingsstoffen en polymeren. Dus wordt er gekeken hoe die productie kan worden opgevoerd.