Pesquisadores de geociência da Penn State University estão finalmente descobrindo o que os agricultores orgânicos sempre souberam: o lixo digestivo pode ajudar a produzir alimentos. Mas enquanto os agricultores aqui na Terra podem permitir que micróbios no solo transformem resíduos em fertilizantes, que podem ser usados para o cultivo de alimentos, os pesquisadores da Penn State precisam seguir uma rota diferente. Eles estão tentando descobrir como deixar os micróbios transformarem resíduos diretamente em alimentos.
Existem muitas dificuldades com missões espaciais de longa duração ou com missões longas para outros mundos como Marte. Uma das dificuldades mais desafiadoras é como levar comida suficiente. Comida para uma tripulação de astronautas em uma viagem de 6 meses a Marte, e o suficiente para uma viagem de volta, pesa muito. E todo esse peso deve ser elevado ao espaço por foguetes caros.
Carregar comida suficiente para uma longa viagem no espaço é problemático. Até agora, a solução para fornecer esse alimento estava focada no cultivo em câmaras hidropônicas e estufas. Mas isso também exige muito espaço, água e energia. E tempo. Não é realmente uma solução.
"É mais rápido que cultivar tomates ou batatas". - Christopher House, professor de geociências da Penn State
O que os pesquisadores da Penn State, liderados pelo professor de geociências Christopher House, estão tentando desenvolver, é um método de transformar resíduos diretamente em uma substância comestível e nutritiva. O objetivo deles é cortar o intermediário, por assim dizer. E, neste caso, os intermediários são plantas, como tomates, batatas ou outras frutas e legumes.
"Previmos e testamos o conceito de tratar simultaneamente os resíduos de astronautas com micróbios enquanto produzimos uma biomassa comestível, direta ou indiretamente, dependendo de questões de segurança", disse Christopher House, professor de geociências da Penn State. "É um pouco estranho, mas o conceito seria um pouco como Marmite ou Vegemite, onde você está comendo uma mancha de 'gosma microbiana'."
A equipe da Penn State propõe o uso de microorganismos específicos para transformar resíduos diretamente em biomassa comestível. E eles estão progredindo.
No centro de seu trabalho estão as coisas chamadas reatores microbianos. Reatores microbianos são basicamente vasos projetados para maximizar a área de superfície para os micróbios preencherem. Esses tipos de reatores são usados para tratar esgotos aqui na Terra, mas não para produzir uma biomassa comestível.
"É um pouco estranho, mas o conceito seria um pouco como Marmite ou Vegemite, onde você está comendo uma mancha de 'gosma microbiana'." - Christopher House, professor de geociências da Penn State
Para testar suas idéias, os pesquisadores construíram um vaso cilíndrico de um metro e meio de comprimento por quatro centímetros de diâmetro. Dentro dela, eles permitiram que microorganismos selecionados entrassem em contato com resíduos humanos em condições controladas. O processo foi anaeróbico e semelhante ao que acontece dentro do trato digestivo humano. O que eles acharam foi promissor.
"A digestão anaeróbica é algo que usamos frequentemente na Terra para tratar resíduos", disse House. "É uma maneira eficiente de receber tratamento e reciclagem em massa. A novidade do nosso trabalho foi retirar os nutrientes dessa corrente e intencionalmente colocá-los em um reator microbiano para cultivar alimentos ”.
Uma coisa que a equipe descobriu é que o processo produz prontamente metano. O metano é altamente inflamável, muito perigoso em uma missão espacial, mas possui outras propriedades desejáveis quando usado na produção de alimentos. Acontece que o metano pode ser usado para cultivar outro micróbio, chamado Methylococcus capsulatus. Methylococcus capsulatus é usado como alimento de animal. Eles concluíram que o processo poderia produzir um alimento nutritivo para os astronautas, com 52% de proteínas e 36% de gorduras.
"Usamos materiais da indústria comercial de aquários, mas os adaptamos para a produção de metano". - Christopher House, professor de geociências da Penn State
O processo não é simples. O processo anaeróbico envolvido pode produzir patógenos muito perigosos para as pessoas. Para evitar isso, a equipe estudou maneiras de cultivar micróbios em um ambiente alcalino ou em ambiente de alto calor. Depois de elevar o pH do sistema para 11, eles encontraram uma cepa da bactéria Halomonas desiderata que prosperava. Halomonas desiderata é 15% de proteína e 7% de gordura. Eles também aumentaram o sistema até 158 graus Fahrenheit, e descobriram que o Thermus aquaticus comestível crescia, que é de 61% de proteína e 16% de gordura.
Seu sistema é baseado em sistemas modernos de aquário, onde os micróbios vivem na superfície de um filme de filtro. Os micróbios retiram resíduos sólidos do fluxo e os convertem em ácidos graxos. Então, esses ácidos graxos são convertidos em metano por outros micróbios na mesma superfície.
A velocidade é um fator neste sistema. O tratamento existente de gerenciamento de resíduos geralmente leva vários dias. O sistema da equipe removeu 49 a 59% dos sólidos em 13 horas.
Este sistema não estará no espaço tão cedo. Os testes foram realizados em componentes individuais, como prova de viabilidade. Um sistema completo que funcionava em conjunto ainda precisa ser construído. "Cada componente é bastante robusto e rápido e decompõe o desperdício rapidamente", disse House. "É por isso que isso pode ter potencial para futuros vôos espaciais. É mais rápido que cultivar tomates ou batatas. "
O artigo da equipe foi publicado aqui, na revista Life Sciences In Space Research.
