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Las agencias espaciales norteamericana (NASA), europea (ESA), rusa (FKA), japonesa (JAXA), china (CNSA) e india (ISRO) han puesto en √≥rbita con √©xito un gran n√ļmero de sat√©lites. Pero en cuanto a misiones tripuladas al espacio se refiere, s√≥lo tienen experiencia las agencias norteamericana y rusa, y adem√°s, con un √°mbito circunscrito √ļnicamente a la exploraci√≥n de la Luna y a la estaci√≥n espacial internacional (ISS). La dificultad principal a la hora de realizar misiones espaciales tripuladas con destino a planetas o sat√©lites m√°s o menos lejanos estriba en la distancia que se debe salvar, la cual determina la cantidad de alimentos y ox√≠geno necesaria para la supervivencia de la tripulaci√≥n durante la misi√≥n. Para abordar una misi√≥n tripulada de larga duraci√≥n, por ejemplo, a Marte, la cual tendr√≠a una duraci√≥n m√≠nima de alrededor de unos 1.000 d√≠as, los suministros de la tripulaci√≥n (alimentos, agua y ox√≠geno) pesar√≠an unos 30.000 kg. Esta carga es demasiado pesada y excede enormemente la carga m√°xima de lanzamiento de los transbordadores espaciales actuales.

La viabilidad de una misión tripulada de larga duración, a Marte o a cualquier otro lugar, pasa por la formación de un ecosistema artificial cerrado que recicle la orina, las heces y el CO2 de la respiración de la tripulación, y que proporcione agua, alimentos y oxígeno.

La Agencia Europea del Espacio (ESA) lidera el proyecto MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative), el cual se ha concebido como una herramienta para estudiar y entender el comportamiento de los ecosistemas artificiales y para desarrollar la tecnología necesaria para futuros sistemas de soporte de vida que permitan la realización de misiones espaciales tripuladas de larga duración.

El proyecto MELiSSA se basa en la recreación de un ecosistema artificial capaz de generar oxígeno, agua y alimentos a partir del reciclaje de los residuos producidos por la tripulación de una nave espacial (residuos orgánicos, orina, heces y CO2). El concepto está basado en el funcionamiento independiente de cinco compartimentos interconectados, colonizados por bacterias termofílicas anaerobias, bacterias fotoheterotróficas, bacterias nitrificantes, bacterias fotoautótrofas y plantas superiores. Cada uno de los compartimentos tiene una función específica asignada para conseguir el objetivo global, que no es otro que el de transformar los residuos en suministros:

  • Compartimento I: en √©l se recogen todos los residuos producidos en el sistema (heces, orina, papel, la biomasa no comestible y la parte no comestible de las plantas). Su funci√≥n es la transformaci√≥n anaerobia termof√≠lica de los residuos en amonio, √°cidos grasos vol√°tiles y minerales. La operaci√≥n se lleva a cabo en condiciones termof√≠licas para aumentar la eficacia del proceso de degradaci√≥n y para garantizar la destrucci√≥n de microorganismos potencialmente pat√≥genos.
  • Compartimento II: los √°cidos grasos vol√°tiles producidos en el compartimento I son transformados en una fuente de carbono inorg√°nica en condiciones anaer√≥bicas mediante el crecimiento de bacterias fotoheterotr√≥ficas que utilizan la luz como fuente de energ√≠a. La biomasa generada se devuelve al compartimento I para que sea degradada.
  • Compartimento III: su funci√≥n es la transformaci√≥n del amonio producido en el compartimento I en nitrato, que es la fuente de nitr√≥geno preferida por las plantas superiores y bacterias del compartimento IV. La oxidaci√≥n del amonio la realizan las bacterias Nitrosomonas europaea, y la oxidaci√≥n de los nitritos las Nitrobacter winogradskyi. Ambas utilizan el CO2 como fuente de carbono. Su crecimiento es muy lento, por lo que se genera muy poca biomasa.
  • Compartimento IV: es el responsable de transformar el di√≥xido de carbono en ox√≠geno, de generar biomasa comestible que sirva para la alimentaci√≥n de la tripulaci√≥n y de la recuperaci√≥n del agua. Todo esto se lleva a cabo mediante los dos subcompartimentos (IVa y IVb) en el que est√° dividido el compartimento IV.
    El subcompartimento IVa est√° colonizado por bacterias fotoaut√≥trofas, Arthrospira platensis, las cuales utilizan la luz como fuente de energ√≠a, el CO2 como fuente de carbono y producen ox√≠geno y agua. La propia biomasa generada es comestible, por lo que ser√≠a el alimento de la tripulaci√≥n. El subcompartimento IVb est√° formado por una selecci√≥n de plantas superiores, las cuales desempe√Īan el mismo papel que las bacterias fotoaut√≥trofas. No obstante, las plantas superiores permiten transformar el CO2 en ox√≠geno a una mayor velocidad espec√≠fica que las bacterias fotoaut√≥trofas adem√°s de que ayudan a conseguir una dieta m√°s equilibrada para la tripulaci√≥n.
  • Compartimento V: estar√≠a formado por la tripulaci√≥n, la encargada de transformar los alimentos, el agua y el ox√≠geno en heces, orina y CO2, cerrando as√≠ el ciclo.

En la figura se observan los cinco compartimentos distribuidos de tal forma que permiten el funcionamiento en bucle de los flujos de materia, destacando que se trata de un ecosistema artificial cerrado por lo que a la materia se refiere.

proyecto melissa

El proyecto MELiSSA est√° siendo desarrollado por un conglomerado internacional de universidades, centros de investigaci√≥n y compa√Ī√≠as privadas, coordinado por la ESA. Concretamente, en el proyecto participan las siguientes organizaciones: el instituto de investigaci√≥n tecnol√≥gica VITO y el Centro de Estudios de Energ√≠a Nuclear SCK/CEN (ambos en Mol, B√©lgica), la Universidad de Ghent (en Ghent, B√©lgica), la Universitat Aut√≤noma de Barcelona (en Barcelona, Espa√Īa), la Universidad Blaise Pascal (en Clermont-Ferrand, Francia), la Universidad de Guelph (en Guelph, Canad√°) y SHERPA Engineering (en Par√≠s, Francia).

El proyecto requiere conocimientos a un nivel multidisciplinar, por lo que en el proyecto participan expertos en genómica, proteómica, modelización, microbiología, nutrición, ingeniería de procesos, biotecnología, ingeniería de sistemas, automatización, etc., tanto desde el punto de vista académico como industrial.

La planta piloto, formada por los cinco compartimentos a escala piloto, está siendo implementada y desarrollada en la Universitat Autònoma de Barcelona. Todos los avances del proyecto en las diferentes disciplinas se integran y comprueban en la planta piloto.

La tecnolog√≠a desarrollada en el proyecto MELiSSA tambi√©n abre un nuevo campo de posibles soluciones en asuntos como la gesti√≥n del agua, la reutilizaci√≥n de los residuos y la regeneraci√≥n de la atm√≥sfera para aplicaciones sin relaci√≥n alguna con las misiones al espacio. Tal vez en un futuro no muy lejano, cuando seg√ļn las previsiones todas las reservas de petr√≥leo de la Tierra se hayan acabado y el cambio clim√°tico convierta el planeta en un lugar cada vez m√°s inh√≥spito, la tecnolog√≠a desarrollada por MELiSSA ayude a nuestra supervivencia. Entonces no habr√° que ir tan lejos para que su aplicaci√≥n nos sea √ļtil.