El astronauta Pedro Duque visita la planta piloto MELiSSA

El astronauta Pedro Duque ha visitado hoy la Planta Piloto MELiSSA en la Escuela de Ingeniería de la UAB junto a representantes de la ESA, la UAB y el Consorcio MELiSSA. El laboratorio forma parte del proyecto MELiSSA de la Agencia Espacial Europea (ESA) y pretende ser una instalación única en Europa para la demostración de sistemas de soporte vital de bucle cerrado, abriendo el camino a la autonomía humana durante misiones espaciales de larga duración.  

MELiSSA es un sistema circular regenerativo para la recuperación de alimentos, agua y oxígeno a partir de residuos, dióxido de carbono y minerales. En octubre de 2021, la Planta Piloto MELiSSA ha completado un experimento de 18 meses de duración que implica el funcionamiento continuo de 3 de sus 6 compartimentos, con un excelente y robusto rendimiento, lo que representa una notable prueba de concepto del enfoque seguido en su desarrollo. El experimento ha consistido en la conexión de la unidad de nitrificación (preparando la fuente de nitrógeno), el compartimento de microalgas (produciendo la biomasa precursora del alimento, fijando CO2 y produciendo oxígeno) y el aislador de ratas imitando la respiración de los astronautas (consumiendo oxígeno y produciendo CO2).  

Todo ello ha permitido probar la capacidad del bucle MELiSSA en términos de producción de complementos alimenticios, reciclaje de agua y generación de oxígeno, trabajando bajo un sistema de control dedicado, en un experimento dinámico continuo y de larga duración representativo de las misiones espaciales. Además, el compartimento de cultivo de plantas también está preparado para iniciar la conexión con el bucle MELiSSA. 

Proyecto innovador de la Agencia Espacial Europea

MELiSSA es el acrónimo de Micro-Ecological Life Support System Alternative, un proyecto innovador de la Agencia Espacial Europea que se inició como parte de un programa de investigación sobre tecnologías de soporte vital, con el fin de facilitar las misiones espaciales tripuladas de larga duración como la Mars Transit Habitat.  

Este tipo de misiones no pueden llevarse a cabo sin sistemas regenerativos de soporte vital como el MELiSSA, que reducirán drásticamente la cantidad de logística necesaria para dar apoyo a la tripulación. Para ello, se propone un sistema circular regenerativo, con la generación de material comestible a partir de plantas superiores y microalgas, la revitalización de la atmósfera para la respiración, la recuperación del agua y el reciclaje de los residuos generados por la tripulación y el crecimiento de las plantas. 

El proyecto MELISSA tiene como objetivo ideal el 100% del reciclaje de todos los elementos químicos, es decir, un ecosistema totalmente autosostenible sin ningún tipo de reabastecimiento. En términos de procesos, control, estabilidad, seguridad y robustez, este objetivo representa un reto muy elevado. 

Los retos de reciclaje de MELISSA se ven reforzados por las condiciones del entorno cerrado y la presencia de seres humanos. En consecuencia, las actividades intensivas de caracterización, análisis de seguridad, integración completa, verificación, validación y calificación son pasos obligatorios en el desarrollo y validación de MELiSSA. 

En 2009, comenzó sus actividades el laboratorio de segunda generación para la planta piloto MELiSSA en la UAB, proporcionando una instalación de investigación y desarrollo de categoría mundial. En los últimos años se han conseguido varios logros en la construcción progresiva de los diferentes bloques que componen la planta piloto MELiSSA.

Cabe destacar que en octubre de 2021 se ha logrado con éxito el funcionamiento de tres compartimentos de la Planta Piloto MELiSSA durante un periodo de larga duración de 18 meses. “El éxito de funcionamiento de tres compartimentos durante un año y medio bajo operación continua y controlada demuestra las capacidades científicas y tecnológicas del proyecto”, afirma el director de la planta, Francesc Gòdia Casablancas, catedrático del Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental de la UAB. Estos tres compartimentos han sido el biorreactor de nitrificación, el fotobiorreactor de microalgas y el aislador de animales como modelo de la tripulación. Gòdia es también investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Centro de Estudios e Investigación Espaciales (CERES – UAB).

Avances a bordo de la Estación Espacial Internacional

Paralelamente, se han logrado sólidos avances también en el ámbito de la demostración en el espacio a bordo de la Estación Espacial Internacional, como el fotobiorreactor ARTEMISS (que demuestra el crecimiento de microalgas en el espacio), el nuevo experimento BIORAT 1 y 2 (que demuestra el funcionamiento en modo continuo del biorreactor de nitrificación y del fotobiorreactor de microalgas) y la PFPU (unidad modular de complemento de producción de alimentos, para el crecimiento de plantas), en preparación. Así, la demostración del proceso continuo obtenida en la Planta Piloto MELiSSA en condiciones terrestres se seguirá explorando en condiciones espaciales. 

Colaboración internacional

El proyecto MELiSSA es una colaboración internacional y multidisciplinar con un equipo central de catorce socios, entre los que se encuentra la ESA, SCK/CEN (Mol, Bélgica), VITO (Mol, Bélgica), Universidad de Gante (Gante, Bélgica), Universidad de Mons (Mons, Bélgica), Universitat Autònoma de Barcelona (Barcelona, España), Universidad de Guelph (Guelph, Canadá), Universidad Clermont Auvergne (Clermont-Ferrand, Francia), SHERPA Engineering (París, Francia), Enginsoft (Bérgamo, Italia), Universidad de Nápoles Federico II (Nápoles, Italia), Universidad de Lausana (Lausana, Suiza), IPStar (Vught, Países Bajos) y la Fundación MELiSSA (Bruselas, Bélgica). La coordinación del consorcio corre a cargo de la ESA, a petición del resto de los socios. A medida que el proyecto se desarrolla, cada vez más empresas y organizaciones europeas contribuyen a la iniciativa conjunta, aportando conocimientos complementarios cuando es necesario (en la actualidad, más de 50 organizaciones de 12 países han contribuido a MELiSSA). Los científicos e ingenieros de MELiSSA proceden de diversos ámbitos (organizaciones académicas, industrias) y reúnen una amplia experiencia multidisciplinar (microbiología, modelización, ingeniería de procesos, biotecnología, ingeniería de sistemas, nutrición, automatización, genómica, proteómica…).