Astronauten maken voedsel, water en koolstof van urine

Onderzoek voor ruimtemissies kan ook mens op aarde helpen

In het internationaal ruimtestation ISS wordt urine nu al gezuiverd tot drinkwater voor de astronauten. Maar Amerikaanse onderzoekers hebben nu ook een methode bedacht om er met gist onder meer koolstof en voedingsstoffen uit te halen. Dat zou erg handig zijn voor astronauten op lange ruimtevluchten. In Europa is een gelijkaardig onderzoek aan de gang.

De mens lonkt al een tijdje naar Mars. Maar om daar te geraken, is een lange ruimtereis nodig, waarbij astronauten onderweg voor hun eigen voedsel moeten zorgen. Amerikaanse onderzoekers hebben met gist een gesloten systeem ontwikkeld waarbij ook menselijke afvalproducten als urine en uitgeademde lucht weer benut worden. Bovendien kan de gist in een 3D-printer worden gebruikt. “Waardevol, maar nogal omslachtig”, vindt bio-ingenieur Siegfried Vlaeminck, professor aan de Universiteit Antwerpen en Universiteit Gent. Hoe gaat het in zijn werk? Siegfried Vlaeminck: Als je op een lange ruimtereis gaat – een retourtje Mars duurt drie jaar – is het uiterst belangrijk dat je water en voedsel ter plaatse kunt maken. Zo bespaar je gewicht door geen voorraden te moeten meenemen. Zuurstof kan je aan boord van een ruimtestation makkelijk halen uit water. In het Amerikaanse onderzoek wordt gist gebruikt om omega 3-vetzuren te produceren. Die zijn essentieel voor de mens, maar voor een crew van zes mensen heb je daarvan maar een kilootje nodig. De nood aan water en voedsel is veel groter. Bovendien kan hun gist niet groeien op de koolstof die in urine zit. Daarvoor gebruiken ze een ingewikkelde tussenstap met algen, terwijl die algen op zich erg voedzaam zijn voor de mens. Ze zitten vol eiwitten, vitamines en antioxidanten. Het is een andere kijk op de zaak dan de onze vanuit het Europese ruimteagentschap ESA.

Waarin verschilt het van het Europese onderzoek? Wij kijken eerst naar wat het belangrijkste is, wat het meeste weegt en het meeste kost, zonder te grijpen naar genetisch gemodificeerde organismes. ESA ontwikkelt al 27 jaar het compleet gesloten systeem MELiSSA, dat astronauten toelaat om uit urine, fecaal materiaal (uitwerpselen, red.) en allerlei oogst- en keukenresten zaken als zuurstof, water en nieuw voedsel te maken. Het verschil met het Amerikaanse onderzoek is dat de Europeanen met microalgen of spirulina werken, die je meteen kan opeten, of met gewassen als aardappelen of rode bieten. Naast de Universiteit Antwerpen, werken heel wat Belgische universiteiten en bedrijven mee aan dat onderzoek, waaronder het Studiecentrum voor Kernenergie uit Mol en QinetiQ Space uit Kruibeke. De astronauten in het internationaal ruimtestation ISS drinken nu overigens al elke dag van hun eigen urine. Een recyclagesysteem zuivert hun urine tot puur water. Of zoals onze Belgische astronaut Frank De Winne het omschrijft: in het ISS drinken ze eigenlijk elke dag dezelfde koffie. Toch is dat geen eenvoudig proces, omdat er onder meer veel zouten in urine zitten. Het kost redelijk wat energie om deze af te scheiden en proper water te maken. Maar het is ook complementair. Onze urine bevat heel wat voedingsstoffen zoals stikstof, fosfor en kalium. Die kunnen we gebruiken om voedsel te kweken: gewassen en microalgen. Je moet zeker zijn dat je geen schadelijke stoffen mee recycleert. Daarom zijn onze systemen hoogtechnologisch, met veel raffinagestappen.

Helpt dit ruimteonderzoek ook de mensen op aarde? Het uitgangspunt is dat je in een omgeving waarin je grondstoffen eindig zijn, je materialen zelf moet maken en recycleren. Anders kan je niet verder functioneren of overleven. Ook hier op aarde zijn we volop bezig met duurzame ontwikkeling en circulaire economie. In die zin is het Amerikaanse onderzoek zeker ook erg waardevol. HANS OTTEN

FOTO RR Siegfried Vlaeminck.