Chlorella vulgaris: De algenrevolutie in de ruimte

Hoe produceer je voedsel en zuurstof in de ruimte? Een minuscuul, microscopisch klein algje genaamd Chlorella vulgaris zou een sleutelrol kunnen spelen bij toekomstige ruimtemissies en mogelijk de manier veranderen waarop we leven in de ruimte in stand houden.

Chlorella vulgaris is, ondanks een diameter van slechts 4 tot 10 micrometer, een krachtpatser in de wereld van de algen. Deze eencellige groene alg groeit snel, heeft weinig ruimte en water nodig, produceert zuurstof en is rijk aan eiwitten. Deze eigenschappen maken haar een ideale kandidaat voor experimenten die gericht zijn op de ontwikkeling van levensondersteunende systemen voor bemande ruimtemissies. Dergelijke systemen moeten astronauten in de ruimte voorzien van voedsel, zuurstof en andere essentiële hulpbronnen.

Sinds 2015 onderzoekt het Instituut voor Ruimtevaartsystemen van de Universiteit van Stuttgart, in samenwerking met het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) en Airbus Defence and Space, het potentieel van Chlorella vulgaris in de ruimte. Het doel is om de alg aan boord van het Internationaal Ruimtestation (ISS) te kweken in speciale fotobioreactorkamers.

Ruimte-experimenten met algen: zuurstof en voedsel produceren in de ruimte

In november 2018 werd Chlorella vulgaris gekweekt in twee fotobioreactorkamers aan boord van het ISS, elk ongeveer 40 x 20 cm groot. Gedurende een periode van zes maanden observeerden wetenschappers hoe de algen reageerden op de extreme omstandigheden in de ruimte, waaronder microzwaartekracht en kosmische straling. De centrale vraag: kunnen algekweken in de toekomst worden gebruikt om uit kooldioxide zuurstof te winnen en eetbare biomassa te produceren om astronauten tijdens lange ruimtemissies te ondersteunen?

De algen ontvangen licht voor fotosynthese via rode en blauwe ledlampen die zonlicht nabootsen. Kooldioxide komt via een membraan in de kamers terecht, en de door de algen geproduceerde zuurstof wordt teruggeleid naar het ruimtevaartuig. Astronauten voegen elke twee weken een voedingsmedium toe aan het systeem, en met een speciaal ontwikkeld apparaat kunnen ze de overtollige algenbiomassa afnemen voor verdere analyse.

Uitdagingen en de toekomst van algen in de ruimte

Het onderzoek naar de zoetwateralg Chlorella vulgaris is van groot belang voor toekomstige ruimtemissies. Het huidige systeem produceert ongeveer 0,8 gram zuurstof per dag – aanzienlijk minder dan een astronaut in één minuut verbruikt. Toch vormt het experiment een belangrijke eerste stap om het potentieel van algen in de ruimtevaart aan te tonen.

De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat algen een centrale rol kunnen spelen als levensondersteunende systemen in ruimtehabitats. "Uiteindelijk zouden grote reactoren zo ontworpen kunnen worden dat ze in de wanden van maan- of marsstations worden geïntegreerd", zegt projectleider Gisela Detrell. "We willen aantonen dat het werkt en voortbouwen op dit onderzoek."

Een ander voordeel van de groene zoetwateralg is dat deze vanwege het hoge eiwitgehalte potentieel als voedingsmiddel voor astronauten kan dienen. De verdere verwerking van de biomassa tot voedingsmiddelen wordt in het huidige experiment nog niet onderzocht, maar is in principe mogelijk. Hierdoor zou de voedselbehoefte tijdens ruimtemissies kunnen worden verminderd, wat het systeem nog duurzamer en geslotener zou maken. Naar schatting zou ongeveer 30 procent van de voeding van een astronaut door algenbiomassa kunnen worden vervangen.

In de komende jaren kunnen algen zoals Chlorella vulgaris helpen om duurzame, gesloten kringloopsystemen te exploiteren voor langdurige ruimtereizen – en zo de verkenning van verre planeten realistischer maken dan ooit tevoren.

ZeaLite-Connection: Chlorella voor thuis

Wat in de ruimte wordt getest, kan ook op aarde van nut zijn. De ZeaLite AlgaeTower gebruikt eveneens Chlorella vulgaris voor de productie van zuurstof, een technologie die is geïnspireerd op de ruimtevaart. Zo wordt een visie voor de ruimte een levende metgezel voor bij jou thuis.

Welkom in de toekomst van de biotechnologie. Welkom bij ZeaLite.

 

Bronnen:

1. German Aerospace Center (DLR):
   DLR. (2019, May 3). Photobioreactor ready for launch to the International Space Station. Retrieved from https://www.dlr.de/en/latest/news/2019/02/20190503_photobioreactor-ready-for-launch-to-the-international-space-station

2. European Space Agency (ESA):
   ESA. (2019, June 6). PhotoBioreactor. Retrieved from https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/06/PhotoBioreactor

3. Airbus Defence and Space:
   Airbus. (2019, April 4). Photobioreactor: Oxygen and a source of nutrition for astronauts. Retrieved from https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2019-04-photobioreactor-oxygen-and-a-source-of-nutrition-for-astronauts