Hace más de dos décadas, cuando a Marte aún no había llegado la flotilla de robots y sondas que lo pueblan en la actualidad, la Agencia Espacial Europea (ESA según sus siglas en inglés) puso en marcha un proyecto de investigación con la vista puesta en futuras colonias humanas en el planeta rojo o en la Luna.
Esa iniciativa, que se remonta a 1995, se bautizó como MELiSSA –acrónimo en inglés de Sistema de Soporte Vital Micro-Ecológico Alternativo– y tiene sello español: su planta piloto se sitúa en Barcelona, en concreto, en el campus de Bellaterra de la Universidad Autònoma de Barcelona (UAB).
El catedrático de Ingeniería Química de la UAB, Francesc Gòdia, dirige la instalación desde sus inicios. “MELiSSA surge como una colaboración internacional entre distintos socios para desarrollar tecnología de soporte de vida para misiones humanas en el espacio de larga duración”, cuenta a El Ágora.
Al contrario de lo que sucede con la Estación Espacial Internacional, que recibe suministros de forma periódica desde la Tierra, la idea de MELiSSA es que los asentamientos sean completamente autosuficientes. Eso significa desarrollar una tecnología que regenere el agua para beber, la atmósfera para respirar –recuperar el CO2 y volver a generar oxígeno–, produzca material comestible y trate todos los residuos. Así se cerraría el círculo.
En la planta piloto diseñan y desarrollan las tecnologías de este proceso en lo que denominan compartimentos o reactores. “Cada reactor hace una función dentro de este ciclo. Por ejemplo, uno es un fotobiorreactor con microalgas, que consume el CO2 que procedería de los astronautas y lo elimina”, detalla Gòdia.
Además, gracias a la fotosíntesis de las microalgas, estas generan oxígeno, que sirve como fuente para respirar, y las microalgas también son comestibles. Hay otro reactor que se encarga de la degradación de los residuos.
Los investigadores han conseguido generar agua de buena calidad gracias a su transpiración en las hojas del reactor donde hacer crecer plantas
“Otro hace la nitrificación, que es convertir el amonio procedente de la urea –compuesto químico presente en la orina– de los astronautas en nitrato, un fertilizante mucho más adecuado para las plantas y para las microalgas”, afirma el científico. Todas estas funciones se desarrollan en unidades independientes y se conectan entre sí.
El agua como elemento central
Como indican desde la ESA, los productos de desecho y los contaminantes del aire son procesados utilizando el metabolismo natural de las plantas para producir alimentos, oxígeno para la revitalización del aire y para contribuir a la purificación del agua.
En esta fase del proyecto, en la planta piloto la tripulación se basa en un modelo animal, en concreto, en ratas. Gracias a ellas, los científicos simulan el efecto de la respiración de un humano y hacen su ciclo de respiración, de día y de noche, dentro de otro compartimento que es un aislador.
“Ahora estamos terminando un experimento con ellas que ha durado un año”, comenta Gòdia. Los roedores han servido para probar distintos procesos llevados a cabo en diferentes reactores. Además, la tecnología que han desarrollado es capaz de responder a la demanda de los animales.
Según el investigador, cuando las ratas empiezan a estar más activas, que es por la noche, generan más CO2, piden más oxígeno y automáticamente aumenta la intensidad de luz en el fotobiorreactor de las microalgas para poder cumplir con esas necesidades.
“Todos estos conceptos permiten pensar en sistemas de edificios modernos y que incorporen la circularidad y la sostenibilidad”
El agua es un elemento fundamental en todos los procesos. Por ejemplo, “las microalgas pueden estar en uno o dos gramos por litro de concentración y el resto es agua”, concreta el investigador. O, en el caso de la orina, gran parte también lo es.
“El agua va circulando de un compartimento a otro y tenemos la capacidad de potabilizarla”, resalta el científico. Los investigadores han conseguido generar agua de buena calidad gracias a su transpiración en las hojas del reactor donde hacer crecer plantas. La planta evapora a la atmósfera de ese compartimento parte de esa agua y de ahí los investigadores la condensan. “Es un agua ya muy purificada que después puede tener algún tratamiento adicional, con algunos filtros, pero es ya perfectamente potable”, asegura Gòdia.
Con aplicaciones para edificios sostenibles
Aunque MELiSSA está pensada para colonias humanas en Marte o en la Luna, lo cierto es que toda la tecnología que están desarrollando también podría servir para la Tierra. De hecho, tal y como informan desde la ESA, algunos de sus resultados como los sensores de biomasa desarrollados para el proyecto ya están siendo aprovechados por el sector vitivinícola y también los sistemas de purificación de agua, entre otros desarrollos.
Gòdia va un paso más allá y plantea diseñar y construir edificios sostenibles que sigan esta misma filosofía circular. Pensemos, por ejemplo, en unas oficinas que sean capaces de reutilizar el CO2 emitido por la respiración de decenas de trabajadores en reactores con microalgas.
La orina, en lugar de que se expulse a través de las aguas residuales, se podría nitrificar y convertir en fertilizante para esas microalgas o para plantas ubicadas en el tejado del edificio, que también podría incluir una fachada acristalada que sería un fotobiorreactor con algas.
“Todos estos conceptos permiten pensar en sistemas de edificios modernos y que incorporen la circularidad y la sostenibilidad desde el punto de vista ambiental. Serían edificios cuya huella en carbono sería complemente neutra”, destaca el científico.
Ensayos con humanos antes de 2030
Más allá de la “tripulación” de ratas que están utilizando en la planta piloto, ¿cuándo se probará toda la tecnología desarrollada con humanos? Su director calcula que podría ser en esta década, antes de 2030.
“Es el siguiente paso que nos gustaría dar. El paso definitivo es tener una instalación semejante pero que integre no solamente los sistemas de vida, sino la simulación de las misiones de forma completa para preparar las tripulaciones que luego irán a Marte”, subraya el científico.
Sería “extraordinario” que la tecnología desarrollada en la planta piloto se utilizara en los asentamientos humanos del planeta rojo
Para ver a los humanos en el planeta rojo tendremos que esperar más. Los más optimistas hablan de 2040 pero otros se inclinan por 2050. Gòdia recuerda que hay que mandar antes todas las misiones robóticas, emprender la misión de retorno de muestras y explorar más.
Sea antes o después, el científico admite que sería “extraordinario” que la tecnología desarrollada en la planta piloto se utilizara en los asentamientos humanos del planeta rojo. El investigador ha dedicado más de dos décadas de su vida, casi toda su carrera científica, al diseño y desarrollo de estos sistemas.
“Soy consciente de que al final las tecnologías evolucionarán y que habrá aspectos más ligados a lo que hemos hecho nosotros y otros que serán de tecnologías adicionales que se van descubriendo, pero con que algunos componentes tengan su raíz en el trabajo que hemos hecho durante todas estas décadas ya sería extraordinario”, admite.
Desde sus inicios en 1995, la planta piloto barcelonesa ha ido evolucionando a lo largo de los años. Hoy, con un desarrollo del 60 %, ocupa unos 220 metros cuadrados de extensión, sin contar los laboratorios de apoyo de la UAB.
En cuanto al personal, además de su director, cuenta con 10 técnicos fijos que se encargan del mantenimiento y control de la planta en todo momento, especialmente, en el último año, que ha estado permanentemente en marcha. “Eso quiere decir que hemos trabajado en navidades, en verano, los fines de semana con guardias remotas… El proceso no para nunca”, señala Gòdia.
Junto a los técnicos, también colabora un grupo de cuatro estudiantes asociados a un programa de becas de doctorado de MELiSSA. “Trabajan en experimentos que generan conocimiento para cuestiones que vendrán a futuro”, añade el director.
