Die Versorgung von Astronauten auf mehrjährigen Missionen zum Mars oder einer permanenten Mondbasis stellt die Raumfahrt vor große logistische Herausforderungen. Jedes Kilogramm Nahrung, das von der Erde geholt werden muss, verteuert die Mission deutlich. Die ESA setzt nun auf eine unkonventionelle Lösung: Das Pilotprojekt HOBI-WAN (Hydrogen Oxidizing Bacteria In Weightlessness As a source of Nutrition) soll Proteine quasi „aus dem Nichts“ herstellen.
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Möglich soll dies ein Prozess namens Gasfermentation sein, der auf der Erde bereits von der finnischen Firma Solar Foods unter dem Produktnamen „Solein“ kommerziell entwickelt wird. Spezialisierte Mikroorganismen (Xanthobacter-Bakterien) wandeln Kohlendioxid, Wasserstoff und Stickstoff in essbare Proteine um. Das Ergebnis ist ein gelbliches Pulver, das aus einem hohen Proteinanteil besteht und einen neutralen Geschmack haben soll.
Auf der Erde nutzt der Prozess Kohlendioxid aus der Atmosphäre; Im Weltraum würde das von den Astronauten ausgeatmete CO₂ recycelt. Der benötigte Stickstoff soll aus einer besonders ungewöhnlichen Quelle stammen: Astronautenurin. Harnstoff, der Hauptbestandteil des Urins, enthält gebundenen Stickstoff, der von Mikroorganismen verdaut werden kann. Wasserstoff würde durch Elektrolyse von Wasser erzeugt, wobei der entstehende Sauerstoff gleichzeitig die Luft, die wir atmen, erfrischen könnte.
Technische Hürden im Orbit
Allerdings ist die Übertragung des Prozesses auf die Schwerelosigkeit alles andere als trivial. In der Schwerelosigkeit verhalten sich Flüssigkeiten und Gase völlig anders als auf der Erde. Ziel des Projekts HOBI-WAN ist es, diese Probleme systematisch zu erforschen. Zunächst werden terrestrische Tests durchgeführt, bei denen die Bedingungen einer Weltraummission simuliert werden. Später könnten Experimente auf der Internationalen Raumstation ISS folgen. Von einem brauchbaren System sind die Forscher noch Jahre entfernt.
„Für Langzeitmissionen außerhalb der Erdumlaufbahn ist die Autonomie in der Nahrungsmittelproduktion entscheidend“, betont die ESA. Ein geschlossenes System, das Abfallprodukte recycelt und zur Herstellung neuer Lebensmittel verwendet, könnte bestimmte bemannte Missionen ermöglichen.
Nach aktuellen Planungen würde eine Marsmission mindestens drei Jahre dauern. Der Transport ausreichender Mengen herkömmlicher Lebensmittel würde eine enorme Masse und ein enormes Volumen erfordern. Auch auf der ISS ist die Besatzung auf regelmäßige Versorgungsflüge angewiesen.
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Gegenüber dem ebenfalls erforschten Pflanzenanbau hat die Gasfermentation einen großen Vorteil: Sie benötigt keine großen Anbauflächen und kein natürliches Licht. Die Mikroorganismen arbeiten in kompakten Bioreaktoren und könnten theoretisch rund um die Uhr Proteine produzieren.
Freuden im Weltraum?
Ob Astronauten das Proteinpulver tatsächlich als schmackhafte Ergänzung empfinden, bleibt abzuwarten. Parallel dazu erforscht die ESA auch andere unkonventionelle Proteinquellen, darunter Insekten. Solein lässt sich vielfältig verarbeiten – als Zutat in Nudeln, Proteinshakes oder als Fleischersatz.
Das HOBI-WAN-Projekt ist Teil einer umfassenderen ESA-Strategie zur Vorbereitung bemannter Missionen in den Weltraum. Neben der Lebensmittelproduktion befasst sich die Agentur mit Lebenserhaltungssystemen, Strahlenschutz und psychologischen Aspekten langer Raumflüge.
(mki)