Biologische Lebenserhaltungssysteme: Algen als Sauerstoffquelle und Nahrung im All

Forscher vom Institut für Raumfahrtsysteme an der Universität Stuttgart wollen mit Algen Weltraummissionen in Zukunft revolutionieren. Dabei erfüllen die Mikroorganismen gleich zwei wichtige Aufgaben. Zum einen wandeln die Algen das Kohlendioxid der Astronauten in Sauerstoff um und zum anderen können diese auch als Nahrung fungieren.

Algen im All als Nahrungs- und Sauerstoffquelle für Astronauten

Den Wissenschaftlern ist es bereits gelungen einen kleinen Fotobioreaktor zu bauen, der in Zukunft Lebensraum für Algen verspricht. Die Box besteht aus zwei Plexiglasplatten und einem Röhrensystem. Aus der Box führen zudem Schläuche heraus. Hier leben Mikroorganismen, die Licht benötigen um Energie produzieren und leben zu können. Im Laufe der Zeit der Entwicklungen für die Raumfahrt fanden Wissenschaftler jüngst heraus, dass biologische Systeme eine recht gute Ergänzung zu chemisch-physikalischen Lebenserhaltungssystemen darstellen. Es geht dabei vor allem darum Sauerstoff und Nahrung für die Astronauten bereit zu stellen und Geld zu sparen. Die Kosten für 1 Kilogramm Ware, die zur ISS transportiert wird, schlagen schließlich mit knapp 27.000 Euro zu Buche. Wissenschaftler arbeiten daher daran, Nahrung, Wasser und auch Sauerstoff in geschlossenen Systemen herzustellen. Die Systeme sparen dabei nicht nur Platz, sondern auch Kosten ein. Jens Bretschneider von der Uni Stuttgart hält fest, dass Wasser bereits zu 95 Prozent wiederverwertet werden kann. Bei Sauerstoff und Nahrung gibt es jedoch noch Optimierungsbedarf. Hier sollen schließlich Algenanlagen in das Spiel kommen.

Um bestens wachsen zu können, benötigen die Algen rot und blau leuchtende Leuchtdioden. Aktuell wird an dem richtigen Verhältnis gearbeitet. Es gibt noch weitere Hürden, die im Rahmen von Tests gemeistert werden müssen. So kommt es auch auf die Konzentration des Kohlendioxids an, welches durch gasdurchlässige Membranen in das Wasser gelangt. Über den selben Weg gelangt auch der Sauerstoff wieder aus dem System heraus. Die Forscher sind sich einig, dass bei dem Einsatz eines solchen Systems im All nichts schief gehen darf. Dabei muss vermieden werden, dass etwas ungewollt nach außen oder nach innen weicht und das System möglicherweise kontaminiert.

In Nudelteig verarbeitet, liefern die Blaualgen (Cyanobakterien) bereits einen salzigen Geschmack. Zudem sind die Mikroorganismen mit einem Proteeinghalt von 50 bis 60 Prozent ziemlich eiweißhaltig und eignen sich daher gut als Nahrungsergänzung. „Zirka 30 Prozent der Astronautennahrung könnten aufgrund des hohen Proteingehalts durch Algenbiomasse ersetzt werden.“, so Alexander Henn vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

2018 soll der erste Fotobioreaktor auf die ISS geschickt werden. In der Folge kümmert sich dann ein Astronaut um die Pflege. Dabei sollen alle zwei Wochen Algen abgeschöpft und größere Mengen Nährstofflösung nachgeschüttet werden. Zwischen 150 und 180 Tage werden die Algen dann Sauerstoff produzieren und sich im All vermehren. Nach der Testzeit werden die Algen dann auf der Erde untersucht. Die Forscher sind gespannt, ob und wenn ja welche Auswirkungen die kosmische Strahlung auf die Algen hat. Um als Nahrung zu fungieren, werden die Algen getrocknet und zerkleinert. Einen Algensalat wie in unserem Beispielbild wird es im All wohl nicht geben.

Quelle: dpa, IRS Uni Stuttgart