Chiunque abbia visto The Martian ricorda che Mark Watney, interpretato da Matt Damon, a un certo punto capisce che per sopravvivere su Marte deve trasformare la propria base in un’azienda agricola improvvisata. Il suo ingrediente segreto? Le patate, abbinate alle proprie feci usate come concime. Un’idea tanto geniale sul grande schermo quanto decisamente poco invitante al tavolo della mensa, ma che mette a nudo una delle regole più severe dell’esplorazione spaziale: nello spazio profondo il nostro supermercato di fiducia non consegna e ogni singolo grammo di risorsa portata da terra costa migliaia di euro. Portare cibo, acqua e ossigeno per una missione umana su Marte richiede anni di viaggio: una sfida logistica semplicemente insostenibile se ci si affida a scorte preimballate. Ecco perché le agenzie spaziali non stanno cercando di spedire nello spazio giganteschi frigoriferi, ma stanno costruendo qualcosa di molto più raffinato: un ecosistema artificiale a ciclo chiuso guidato dai microrganismi.
Il gioco di squadra di MELiSSA: quattro comparti per domarli tutti
Da oltre trent’anni l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) lavora a un programma chiamato MELiSSA (Microbial Ecological Life Support System Alternative). L’obiettivo non è fantascientifico, ma estremamente pratico: replicare in miniatura i cicli biogeochimici della Terra all’interno di un circuito sigillato. Niente rifiuti, niente sprechi, solo materia che cambia forma. Immaginate un grande impianto diviso in vari comparti interconnessi: nel primo comparto, batteri anaerobi termofili prendono gli scarti organici generati dall’equipaggio, compresi residui di cibo e deiezioni, e li scompongono producendo acidi grassi a catena corta, ammonio e anidride carbonica.
Poiché queste sostanze sarebbero tossiche se accumulate, entrano in gioco i comparti successivi. Nel secondo comparto, batteri fotoeterotrofi eliminano composti specifici e tossine. Nel terzo comparto, un consorzio di batteri nitrificanti prende l’ammonio e lo ossida prima in nitriti e poi in nitrati. Avete presente il filtro biologico dell’acquario di casa? Il principio è esattamente lo stesso, ma spinto al massimo livello di ingegnerizzazione spaziale.
A questo punto i nitrati e l’anidride carbonica finiscono nel quarto comparto, popolato da cianobatteri e piante come i pomodori. Sfruttando la luce in bioreattori dedicati, questi organismi compiono la fotosintesi: divorano l’anidride carbonica (anche prodotta dai respiri degli astronauti) e restituiscono ossigeno e biomassa edibile ad alto valore nutrizionale. L’ultimo “comparto” della catena è l’equipaggio umano stesso, che consuma cibo e ossigeno chiudendo perfettamente il ciclo.
Che cosa impara la Terra mentre guardiamo le stelle
Ti starai chiedendo perché spendere risorse per far crescere batteri nello spazio mentre sul nostro pianeta affrontiamo siccità, crisi climatiche e consumo di suolo. La risposta è che la tecnologia spaziale è il più straordinario laboratorio di sostenibilità mai concepito per la Terra. Un modulo MELiSSA deve garantire un’efficienza di riciclo vicina al 100% in uno spazio ridottissimo. Le tecnologie nate per lo spazio vengono oggi applicate direttamente nei nostri impianti di depurazione delle acque urbane, nei sistemi agricoli verticali a risparmio idrico e nella bioedilizia circolare. L’Unione Europea, con iniziative come il Biotech Act e i quadri strategici sulla bioeconomia, spinge sempre di più verso la transizione da una chimica basata sul petrolio a processi basati sulla biomanifattura. Progettare sistemi di supporto vitale per la Luna o per Marte ci costringe a superare la logica lineare dell’ “estrai, usa e getta”. Che ci si trovi all’interno di una stazione spaziale o sulla superficie del pianeta Terra, la lezione delle biotecnologie è la medesima: la sopravvivenza della nostra specie dipende dalla capacità di trasformare i rifiuti in nuove risorse. E per farlo, i nostri migliori alleati restano minuscoli microrganismi capaci di compiere miracoli metabolici dentro un bioreattore.