Transformar residuos humanos en nutrientes y plástico en los viajes espaciales

Imagina que estás viajando hacia Marte y se pierde una herramienta crucial durante un paseo espacial. Ya no hay que preocuparse, 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. Esta propuesta se presenta esta semana en la 254ª National Meeting de la Sociedad Americana de Química (ACS).

Los astronautas no pueden llevar muchos repuestos porque cada kilo de peso extra aumenta 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.

La solución está en parte en los propios astronautas, que continuamente generarían desperdicios al respirar, comer y utilizar materiales. Al contrario que los habitantes de la Tierra, señala Blenner, ellos no estarían dispuestos a 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, como los ácidos grasos omega-3, tienen una vida útil de sólo dos años, por lo que tendrán que generarse durante el viaje, “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 Blenner.

El sistema biológico de Blenner incluye varias cepas de la levadura Yarrowia lipolytica. Estos organismos requieren tanto nitrógeno como carbono para crecer. El equipo de investigación de Blenner ha descubierto que la levadura puede obtener el nitrógeno de la urea que tiene la orina sin tratar y 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 para fijar el carbono para poder ser ingerido, para ello, utiliza cianobacterias fotosintéticas o algas.

Por ahora, las cepas de levadura de ingeniería pueden producir sólo pequeñas cantidades de poliésteres o nutrientes, pero los científicos están trabajando en aumentar la producción. También están estudiando las aplicaciones aquí en la Tierra, en la piscicultura y la nutrición humana. Por ejemplo, los peces criados a través de la acuicultura deben recibir suplementos de ácidos grasos omega-3, que podrían ser producidos por cepas de levadura de Blenner.

Aunque otros grupos de investigación también están poniendo levadura para trabajar, no están tomando el mismo enfoque. Por ejemplo, un equipo de DuPont ya está usando levadura para producir ácidos grasos omega-3 para la acuicultura, pero su levadura se alimenta de azúcar refinado en lugar de productos de desecho, dice Blenner. Mientras tanto, otros dos equipos están construyendo levaduras para fabricar poliésteres.