Los astronautas podrían beneficiarse algún día del reciclaje de desechos humanos en viajes espaciales largos (ilustración de la foto). Crédito:Sociedad Química Estadounidense
Imagina que estás de camino a Marte y pierde una herramienta crucial durante una caminata espacial. No es para preocuparse, simplemente volverá a ingresar a su nave espacial y usará algunos microorganismos para convertir su orina y dióxido de carbono exhalado (CO 2 ) en productos químicos para hacer uno nuevo. Ese es uno de los objetivos finales de los científicos que están desarrollando formas de hacer factibles los viajes espaciales largos.
Los investigadores están presentando sus resultados hoy en la 254ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).
Los astronautas no pueden llevar muchas piezas de repuesto al espacio porque cada onza extra aumenta el costo del combustible necesario para escapar de la gravedad de la Tierra. "Si los astronautas van a realizar viajes de varios años, necesitaremos encontrar una manera de reutilizar y reciclar todo lo que traen consigo, "Mark A. Blenner, Doctor., dice. "La economía de los átomos se volverá realmente importante".
La solución está en parte en los propios astronautas, que constantemente generará desechos por respirar, comer y usar materiales. A diferencia de sus amigos en la Tierra, Blenner dice:estos viajeros espaciales no querrán tirar ninguna molécula de desecho. Así que él y su equipo están estudiando cómo reutilizar estas moléculas y convertirlas en productos que los astronautas necesitan. como poliésteres y nutrientes.
Algunos nutrientes esenciales, como los ácidos grasos omega-3, tienen una vida útil de solo un par de años, dice Blenner, que está en la Universidad de Clemson. Tendrán que hacerse en ruta comenzando unos años después del lanzamiento, o en el destino. "Tener un sistema biológico que los astronautas puedan despertar de un estado inactivo para comenzar a producir lo que necesitan, cuando lo necesiten, es la motivación de nuestro proyecto, " él dice.
El sistema biológico de Blenner incluye una variedad de cepas de levadura. Yarrowia lipolytica . Estos organismos requieren tanto nitrógeno como carbono para crecer. El equipo de Blenner descubrió que la levadura puede obtener su nitrógeno de la urea en la orina no tratada. Mientras tanto, la levadura obtiene su carbono del CO 2 , que podría provenir del aliento exhalado de los astronautas, o de la atmósfera marciana. Pero para usar CO 2 , la levadura requiere un intermediario para "fijar" el carbono en una forma que puedan ingerir. Para este propósito, la levadura se basa en cianobacterias o algas fotosintéticas proporcionadas por los investigadores.
Una de las cepas de levadura produce ácidos grasos omega-3, que contribuyen al corazón, salud ocular y cerebral. Se ha diseñado otra cepa para producir monómeros y unirlos para producir polímeros de poliéster. Luego, esos polímeros podrían usarse en una impresora 3-D para generar nuevas piezas de plástico. El equipo de Blenner continúa diseñando esta cepa de levadura para producir una variedad de monómeros que se pueden polimerizar en diferentes tipos de poliésteres con una variedad de propiedades.
Por ahora, las cepas de levadura modificadas genéticamente pueden producir solo pequeñas cantidades de poliésteres o nutrientes, pero los científicos están trabajando para impulsar la producción. También están buscando aplicaciones aquí en la Tierra, en piscicultura y nutrición humana. Por ejemplo, los peces criados a través de la acuicultura deben recibir suplementos de ácidos grasos omega-3, que podría ser producido por las cepas de levadura de Blenner.
Aunque otros grupos de investigación también están poniendo a trabajar la levadura, no están adoptando el mismo enfoque. Por ejemplo, un equipo de DuPont ya está utilizando levadura para producir ácidos grasos omega-3 para la acuicultura, pero su levadura se alimenta de azúcar refinada en lugar de productos de desecho, Dice Blenner. Mientras tanto, otros dos equipos están diseñando levadura para fabricar poliésteres. Sin embargo, a diferencia del grupo de Blenner, no están modificando los organismos para optimizar el tipo de poliéster producido, él dice.
Cualquiera que sea su enfoque, todos estos investigadores se suman al cuerpo de conocimientos sobre Y. lipolytica , que se ha estudiado mucho menos que, decir, la levadura utilizada en la producción de cerveza. "Estamos aprendiendo que Y. lipolytica es bastante diferente a otras levaduras en su naturaleza genética y bioquímica, "Dice Blenner." Cada organismo nuevo tiene cierta cantidad de peculiaridades en las que debes concentrarte y comprender mejor ".