Innovation

Algen sollen Lebenserhaltung im Weltall sicherstellen

Forscher der Universität Stuttgart wollen Algen zukünftig als Sauerstoffquelle und Nahrung für Weltraummissionen verwenden. Diese sollen zukünftig in geschlossenen Systemen im All selbst gezüchtet werden. 2018 soll der erste Fotobioreaktor zur ISS gesendet werden.

Produziert werden die Algen dann im Weltall in so genannten Photobioreaktoren. (Foto: Flickr/Hanna Irßlinger Fotografie/CC by nd 2.0)

Produziert werden die Algen dann im Weltall in so genannten Photobioreaktoren. (Foto: Flickr/Hanna Irßlinger Fotografie/CC by nd 2.0)

Ganz gleich, wie lang Astronauten im Weltall für Forschungszwecke unterwegs sind, Nahrung und Sauerstoff sind die zentralen Punkte, die es immer sicherzustellen gilt. Neben den chemisch-physikalischen Lebenserhaltungssystemen sollen nun nach und nach mehr biologische Systeme ins All folgen. Ein Team von Wissenschaftlern des Instituts für Raumfahrtsysteme an der Universität Stuttgart arbeitet genau daran. „In Zusammenarbeit mit Airbus DS entwickeln wir ein Experiment, das als erstes seiner Art Algen an Bord der ISS züchten soll, sodass die Astronauten mit frischem Sauerstoff versorgt werden können“, erklärt der Leiter des Projekts, Jens Brettschneider. „Glückt dieses Experiment, könnte das erste Mal ein hybrides Lebenserhaltungssystem im Weltraum etabliert werden.“

Algen haben den Vorteil, dass sie Kohlenmonoxid in Sauerstoff umwandeln und gegessen werden können. Ein Flug zum Mars wird etwa 300 Tage dauern, gibt der Leiter des Projekts Jens Bretschneider zu bedenken. Genauso lange werden die Astronauten dann auf dem Planeten forschen und dann wieder fast ein Jahr zurückfliegen. „Da wird schnell klar, dass unmöglich ausreichend Vorräte mit ins All geschossen werden können, zumal es in Raumschiffen stets an Platz fehlt.“ Da dränge es sich förmlich auf, die Astronauten zu nebenberuflichen Lebensmittelproduzenten zu machen. Mit Algen gehe das besonders effektiv.

Produziert werden die Algen dann in so genannten Photobioreaktoren. Das sind Behälter, in denen Mikroorganismen leben. Diese benötigen Licht, um zu überleben und Energie zu produzieren. Die Forscher setzen dabei auf die Chlorella vulgaris. Die einzellige Grünalge sei sehr pflegeleicht und gut essbar mit hohem Eiweißanteil. Während sie im Labor allerdings mit Kunstlicht bestrahlt wird, muss diese Frage für das Weltall noch geklärt werden.

Es gibt jedoch noch weitere Fragen, die die Wissenschaftler um Brettschneider zu klären haben. „Die auf der Erde bereits weit verbreiteten und in Forschung und Landwirtschaft genutzten Algenreaktoren sollen schnellstmöglich auch für eine Anwendung im Weltraum angepasst werden“, so Brettschneider. Veränderte Umgebungsbedingungen wie die fehlende oder reduzierte Schwerkraft, die hohe Strahlenlast und das Fehlen von ständiger Betreuung durch Fachkräfte erfordern es, die Systeme neu zu gestalten.

Nicht nur, dass die jetzigen Testreaktoren noch zu klein sind. Zudem würde der Testreaktor mit seinen von allein aufsteigenden Gasbläschen ohne Schwerkraft gar nicht funktionieren. Daher wurde 2014 bei einem Parabelflug, bei dem für etwa 30 Sekunden Schwerelosigkeit herrschte, ein anderes Reaktorsystem getestet, bei dem eine Pumpe das Nährmedium behutsam umwälzt.

„Ziel ist nun, die Pumpenleistung so zu optimieren, dass Algen und Nährlösung gleichmäßig strömen.“ Außerdem solle das System auf minimalen Platzbedarf getrimmt werden und so stabil laufen, dass die Astronauten allenfalls hin und wieder danach schauen müssen. Frühestens 2025 wären die Forschungen so weit abgeschlossen, dass ein Langzeitflug durchgeführt werden könnte.

Wie beliebt die Alge für die Universität Stuttgart ist, zeigt eine Studie aus dem Jahr 2013 mit dem Titel „Biomasse aus Mikroalgen: Studie zur gleichzeitigen Nutzung als Nahrung und Kraftstofflieferant“. Diese kam zu dem Ergebnis, dass die Chlorella eine ertragreiche, robuste Mikroalge ist: Sie liefert Biomasse mit knapp 50 Prozent Proteinanteil und auch den Grundstoff für Biomethan mit einem Volumenanteil von 60 Prozent. „Für die Zukunft der gleichzeitigen Nutzung von Biomasse aus Mikroalge sowohl als Nahrung als auch als Kraftstofflieferant besteht nach dieser Studie ein großes Potential.“

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