L'astronauta Pedro Duque visita la planta pilot MELiSSA

L’astronauta Pedro Duque ha visitat avui la Planta Pilot MELiSSA a l’Escola d’Enginyeria de la UAB juntament amb representants de l’ESA, de la UAB i del Consorci MELiSSA. El laboratori forma part del projecte MELiSSA de l’Agència Espacial Europea (ESA) i pretén ser una instal·lació única a Europa per a la demostració de sistemes de suport vital de bucle tancat, obrint el camí a l’autonomia humana durant missions espacials de llarga durada.  

MELiSSA és un sistema circular regeneratiu per a la recuperació d’aliments, aigua i oxigen a partir de residus, diòxid de carboni i minerals. A l’octubre de 2021 la Planta Pilot MELiSSA ha completat un experiment de 18 mesos de durada que implica el funcionament continu de 3 dels seus 6 compartiments, amb un excel·lent i robust rendiment, la qual cosa representa una notable prova de concepte de l’enfocament seguit en el seu desenvolupament.  

L’experiment ha consistit en la connexió de la unitat de nitrificació (amb la preparació de la font de nitrogen), el compartiment de microalgues (amb la producció de la biomassa precursora de l’aliment, la fixació de CO₂ i la producció d’oxigen) i l’aïllador de rates que simula la respiració dels astronautes (tot consumint oxigen i produint CO2). Tot això ha permès provar la capacitat del bucle MELiSSA en termes de producció de complements alimentaris, reciclatge d’aigua i generació d’oxigen, tot treballant sota un sistema de control dedicat, en un experiment dinàmic continu i de llarga durada representatiu de les missions espacials. A més, el compartiment de cultiu de plantes també està preparat per iniciar la connexió amb el bucle MELiSSA. 

Projecte innovador de l’ESA

MELiSSA és l’acrònim de Micro-Ecological Life Support System Alternative, un projecte innovador de l’Agència Espacial Europea que es va iniciar com a part d’un programa de recerca sobre tecnologies de suport vital, amb la finalitat de facilitar les missions espacials tripulades de llarga durada com la Mars Transit Habitat.  

Aquest tipus de missions no es poden dur a terme sense sistemes regeneratius de suport vital com el MELiSSA, que reduiran dràsticament la quantitat de logística necessària per donar suport a la tripulació. Per aquest motiu es proposa un sistema circular regeneratiu, amb la generació de material comestible a partir de plantes superiors i microalgues, la revitalització de l’atmosfera per a la respiració, la recuperació de l’aigua i el reciclatge dels residus generats per la tripulació i el creixement de les plantes. 

El projecte MELISSA té com a objectiu ideal el 100% del reciclatge de tots els elements químics, és a dir, un ecosistema totalment autosostenible sense cap mena de reproveïment. En termes de processos, control, estabilitat, seguretat i robustesa, aquest objectiu representa un repte molt elevat. 

Els reptes de reciclatge de MELISSA es veuen reforçats per les condicions de l’entorn tancat i la presència d’éssers humans. En conseqüència, les activitats intensives de caracterització, anàlisi de seguretat, integració completa, verificació, validació i qualificació són passos obligatoris en el desenvolupament i validació de MELiSSA. 

L’any 2009 va començar les seves activitats el laboratori de segona generació per a la planta pilot MELiSSA a la UAB, proporcionant una instal·lació de recerca i desenvolupament de categoria mundial. En els últims anys s’han assolit diverses fites en la construcció progressiva dels diferents blocs que componen la planta pilot MELiSSA.

Cal destacar que aquest mes d’octubre de 2021 s’ha aconseguit amb èxit el funcionament de tres compartiments de la Planta Pilot MELiSSA durant un període de llarga durada de 18 mesos. «L’èxit de funcionament de tres compartiments durant un període d’un any i mig sota operació contínua i controlada, demostra les capacitats científiques i tecnològiques del projecte», afirma el director de la planta, Francesc Gòdia Casablancas, catedràtic del Departament d’Enginyeria Química, Biològica i Ambiental de la UAB. Aquests tres compartiments han estat el bioreactor de nitrificació, el fotobiorreactor de microalgues i l’aïllador d’animals com a model de la tripulació. Gòdia és també investigador de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) al Centre d’Estudis i Recerca Espacials (CERES – UAB).

Avenços a bord de l’Estació Espacial Internacional

Paral·lelament s’ha aconseguit avenços sòlids també en l’àmbit de la demostració a l’espai a bord de l’Estació Espacial Internacional, com el fotobiorreactor ARTEMISS (que demostra el creixement de microalgues a l’espai), el nou experiment BIORAT 1 i 2 (que demostra el funcionament en manera contínua del bioreactor de nitrificació i del fotobiorreactor de microalgues) i la PFPU (unitat modular de complement de producció d’aliments, per al creixement de plantes), en preparació. Així, la demostració del procés continu obtingut a la Planta Pilot MELiSSA en condicions terrestres es continuarà explorant en condicions espacials. 

Col·laboració internacional

El projecte MELiSSA és una col·laboració internacional i multidisciplinària amb un equip central de catorze socis, entre els quals es troba l’ESA, SCK/CEN (Mol, Bèlgica), VITO (Mol, Bèlgica), Universitat de Gant (Gant, Bèlgica), Universitat de Mons (Mons, Bèlgica), Universitat Autònoma de Barcelona (Barcelona, Espanya), Universitat de Guelph (Guelph, el Canadà), Universitat Clermont Auvergne (Clarmont, França), SHERPA Engineering (París, França), Enginsoft (Bèrgam, Itàlia), Universitat de Nàpols Federico II (Nàpols, Itàlia), Universitat de Lausana (Lausana, Suïssa), IPStar (Vught, Països Baixos) i la Fundació MELiSSA (Brussel·les, Bèlgica). La coordinació del consorci és a càrrec de l’ESA, a petició de la resta dels socis. A mesura que el projecte es desenvolupa, cada vegada més empreses i organitzacions europees contribueixen a la iniciativa conjunta, aportant coneixements complementaris quan és necessari (en l’actualitat, més de 50 organitzacions de 12 països han contribuït a MELiSSA).

Els científics i enginyers de MELiSSA procedeixen de diversos àmbits (organitzacions acadèmiques, indústries) i reuneixen una àmplia experiència multidisciplinària (microbiologia, modelització, enginyeria de processos, biotecnologia, enginyeria de sistemes, nutrició, automatització, genòmica, proteòmica…).