Bei Reisen ins Weltall zählt jedes Gramm Gewicht. Das gilt für Transfers zur ISS genauso wie für eine zukünftige bemannte Marsmission. Nutzlast ins All zu transportieren ist teuer, und auf längeren Reisen ergibt sich zudem ein Platzproblem. Weltweit arbeiten Wissenschaftler deshalb daran, Gewicht einzusparen. Eine verlässliche Methode dafür ist, benötigte Materialien erst dann herzustellen, wenn sie gebraucht werden. Dabei kam nun eine interessante Idee auf: Forscher fanden einen Weg, wie Astronauten aus ihren Ausscheidungen mit Hilfe eines 3D-Druckers Plastikteile herstellen können. Das Geheimnis liegt in der Verwendung von Hefe, einem Mikroorganismus, der bereits seit Jahrhunderten von Menschen verwendet wird.


Bild: American Chemical Society

Mehr Flexibilität dank menschlichen Urins

Die Wiederverwertung menschlicher Ausscheidungen ist kein neues Thema in der Raumfahrt. So wird auf der ISS beispielsweise der Urin der Astronauten zu Trinkwasser aufbereitet. Ein Team rund um Mark Blenner von der Clemson University ging einen anderen Weg. Die Forscher  entwickelten eine Methode, mit der nützliche Materialien aus Urin hergestellt werden können. Dabei kommt eine Hefe-Spezies namens Yarrowia lipolytica zum Einsatz, die sich von Stick- und Kohlenstoff ernährt. Der Stickstoff kann dem Harnstoff entnommen werden, der in Urin enthalten ist, und Kohlenstoff kann aus dem in ausgeatmeter Luft enthaltenen CO² gewonnen werden.

Die Hefe kann so modifiziert werden, dass sie unterschiedliche Endprodukte herstellt, darunter Monomere, die sich zu Polyester-Polymeren zusammensetzen lassen. Diese Polymere können dann wiederum mit einem 3D-Drucker zu diversen Plastikteilen verarbeitet werden. Es wäre auch möglich, mit der Hefe aus Stick- und Kohlenstoff Omega-3-Fettsäuren zu gewinnen. Diese Fettsäuren haben eine geringe Haltbarkeit, was auf langen Weltraumreisen ein Problem darstellt.


Bisher hält sich die Effizienz der Verarbeitung durch die Hefe noch in Grenzen, aber die Forscher arbeiten daran, dies zu verbessern. Außerdem sucht das Team nach Wegen, die Hefe dazu zu bringen, verschiedene Monomere herzustellen, um so verschiedene Polymere für unterschiedliche Einsatzszenarien gewinnen zu können.

Das Team stellte seine Ergebnisse gestern im Rahmen der 254. National Meeting & Exposition der American Chemical Society vor.

Der Mars stellt die NASA vor logistische Herausforderungen

Eine bemannte Reise zum Mars kommt von Natur aus mit zahlreichen Problemen daher, mit denen sich die Raumfahrt bisher nicht beschäftigen musste. Im Gegensatz zur Mannschaft der ISS käme die Mannschaft einer Marsmission nicht in den Genuss regelmäßiger Versorgungsmissionen. Daher stellt eine Reise zum Mars ganz andere Ansprüche an Logistik und Materialmanagement.

„If astronauts are going to make journeys that span several years, we’ll need to find a way to reuse and recycle everything they bring with them. Atom economy will become really important. Having a biological system that astronauts can awaken from a dormant state to start producing what they need, when they need it, is the motivation for our project“, so Blenner.

Der 3D-Druck spielt bereits jetzt eine wichtige Rolle in der Raumfahrt. Zwar müssen dennoch Rohmaterialien transportiert werden, diese können dann aber flexibel vor Ort nach Bedarf weiterverarbeitet werden. Da auch Kunststoff eine endliche Ressource ist, ist der Ansatz, auch diesen an Bord herzustellen, durchaus eine logische Weiterentwicklung.

Ob und wann diese Technik tatsächlich zum Einsatz kommt, ist allerdings noch offen. Schließlich hat die NASA selber zugegeben, dass es finanziell mit den geplanten Marsmissionen im Moment etwas schwierig ist.

via American Chemical Society

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