Los astronautas fabricarán herramientas con sus desechos

Imagina que estás viajando hacia Marte y pierdes una herramienta importante durante un paseo espacial. No hay problema, simplemente entras de nuevo en la nave y usas algunos microorganismos para convertir tu orina y el dióxido de carbono que has exhalado en sustancias químicas que te permitirían construir una nueva herramienta. Este es uno de los objetivos de los científicos que están desarrollando maneras de hacer viables los viajes espaciales de larga distancia y cuyos resultados se presentan este martes en el 254 Encuentro Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química (ACS). 


“Ahorrar átomos se convertirá en algo muy importante”.

Los astronautas no pueden llevar muchos repuestos porque cada gramo de peso extra cuenta en la cantidad de combustible que se necesita para salir de la gravedad terrestre. “Si los astronautas van a hacer viajes que duren varios años, tendremos que encontrar una forma de reutilizar y reciclar todo lo que llevan consigo”, afirma Mark A. Blenner, de la Universidad de Clemson. “Ahorrar átomos se convertirá en algo muy importante”.

La solución está en parte en los propios astronautas, que continuamente generarían desperdicios al respirar, comer y utilizar materiales. Al contrario que sus compañeros en la Tierra, afirma Blenner, ellos no querrían tirar ninguna molécula de sus desperdicios. Así que él y su equipo están investigando cómo reutilizar estas moléculas y convertirlas en productos que los astronautas necesiten, como poliéster y nutrientes.

Algunos nutrientes esenciales deberán fabricarse durante el viaje

Algunos nutrientes esenciales, como los ácidos grasos omega 3, tienen una vida útil de sólo un par de años. Según Blenner, “Necesitarán fabricarse durante el viaje, empezando unos pocos años después del lanzamiento, o una vez en el destino”. “Tener un sistema biológico en el que los astronautas puedan despertar de un estado letárgico para comenzar a producir lo que necesiten, cuando lo necesiten, es la motivación de nuestro proyecto”, afirma.


El sistema biológico de Blenner incluye varias cepas de la levadura Yarrowia lipolytica. Estos organismos requieren tanto nitrógeno como carbono para crecer. Su equipo ha descubierto que la levadura puede obtener el nitrógeno de la urea que tiene la orina sin tratar; y el carbono del CO2, que podría venir del aliento exhalado por los astronautas, o de la atmósfera marciana. Pero para usar CO2, la levadura requiere un intermediario que modifique el carbono para poder ingerirlo. Para ello, utiliza cianobacterias fotosintéticas o algas que han aportado los investigadores.


Una de las cepas de la levadura produce ácidos grasos omega 3, lo que ayuda a la salud coronaria, ocular y cerebral. Otra cepa se ha modificado para atraer monómeros y unirlos para fabricar polímeros de poliéster. El equipo de Blenner sigue manipulando esta cepa de levadura para producir distintos monómeros que puedan formar polímeros con diferentes propiedades. Estos polímeros podrían utilizarse después en una impresora 3D para generar nuevos objetos de plástico.

Las cepas modificadas producen pequeñas cantidades de poliéster y nutrientes

Por ahora, las cepas modificadas sólo producen pequeñas cantidades de poliéster o nutrientes, pero los científicos trabajan para conseguir que la producción sea mayor. También le están buscando,  aplicaciones aquí en la Tierra, en granjas de peces o nutrición humana. Por ejemplo, los peces criados por acuicultura necesitan suplementos de Omega 3, que podrían ser producidos por las cepas de levadura. 

Aunque otros grupos de investigación también están trabajando con levadura, no utilizan el mismo enfoque. Por ejemplo, en DuPont un equipo ya está utilizando levaduras para fabricar Omega-3 para acuicultura, pero su levadura se alimenta de azúcar refinada en lugar de productos de deshecho, según afirma Blenner. Otros dos equipos están manipulando levadura para fabricar poliéster, pero al contrario que su grupo, no lo están haciendo para optimizar el tipo de polímero producido.

Sea cual sea el enfoque, todos estos investigadores están ampliando el campo de conocimiento de Y. lipolytica, que ha sido estudiada mucho menos que, por ejemplo la levadura que se utiliza para fabricar cerveza. “Estamos aprendiendo que Y. lipolytica es bastante distinta de otras levaduras en su genética y su naturaleza bioquímica”, afirma Blenner, “Cada nuevo organismo tiene alguna rareza en la que te tienes que centrar y comprender”.

Referencia: Biosynthesis of materials and nutraceuticals from astronaut waste: Towards closing the loop (ACS)