Come si può vivere per mesi o anni sulla Luna, o addirittura su Marte, senza dipendere continuamente dai rifornimenti provenienti dalla Terra? Una delle soluzioni più vantaggiose è il riciclo: estrarre dagli scarti acqua, nutrienti e altre risorse fondamentali per la sopravvivenza degli equipaggi.
La Nasa è impegnata da decenni nello sviluppo di sistemi di riciclo efficaci, affidabili e con basso consumo energetico. L’ultimo è un prototipo ancora in fase di test, un impianto mobile per il trattamento delle acque reflue, progettato per recuperare acqua e nutrienti da urina, scarti alimentari e altri rifiuti prodotti dagli equipaggi.
Il sistema, denominato Divergent Deployable Wastewater Treatment Facility, fa parte del programma dell’agenzia spaziale statunitense dedicato ai processi bioregenerativi di supporto vitale. Il suo scopo primario è poter ridurre drasticamente la quantità di materiali e forniture trasportate dalla Terra, recuperando e riutilizzando quelli già disponibili all’interno dell’habitat.
A differenza dei metodi di trattamento delle acque reflue terrestri, questa struttura mantiene separati diversi flussi di rifiuti. L’approccio ‘divergente’ è particolarmente rilevante quando gli equipaggi sono ridotti, poiché le acque reflue prodotte da quattro-otto persone risultano altamente concentrate. Urina, acque grigie, rifiuti fecali e scarti alimentari contengono infatti proporzioni molto diverse di sali, carbonio, azoto e altri composti.
Il risultato punta principalmente a recuperare acqua potabile, ma il concept prevede anche altre finalità. Parte dei nutrienti ottenuti dai processi biologici può essere utilizzata per alimentare un giardino verticale integrato nel sistema, in cui le piante crescono in coltivazioni idroponiche, senza suolo. Alcune linee di ricerca, poi, stanno valutando la possibilità di utilizzare questi flussi per la produzione di materiali destinati alla manifattura spaziale.
Per questo motivo, il processo utilizza tre diversi bioreattori per il trattamento dei rifiuti. L’Anaerobic Phototrophic Membrane Bioreactor tratta i rifiuti fecali e alimentari, trasformandoli in un effluente ricco di nutrienti in grado di sostenere la crescita delle piante. Il Suspended Aerobic Membrane Bioreactor è dedicato al trattamento di urina e acqua di scarico dei sistemi igienici. Il Membrane Aerated Biological Reactor tratta invece le acque grigie provenienti da attività di igiene e lavanderia.
I batteri impiegati comunemente in questi processi sono gli organismi fermentativi, come quelli lattici (Lactobacillus o generi affini), in grado di convertire nutrienti e substrati organici in acido lattico. Quest’ultimo può essere successivamente trasformato in acido polilattico (Pla), un biopolimero già utilizzato sulla Terra e considerato molto promettente per applicazioni nello spazio. Tra le sue possibili applicazioni, figurano la stampa 3D di componenti o strutture ed eventualmente anche l’impiego come legante per la regolite lunare o marziana nella produzione di elementi edilizi per future basi extraterrestri.
La macchina è attualmente montata all’interno di un rimorchio di circa 2,5 × 7,5 metri e include i tre sistemi biologici di bioreattori, un giardino verticale, dispositivi per la purificazione finale dell’acqua, sensori per il monitoraggio ambientale, software di controllo autonomo e sistemi di sicurezza. Si trova attualmente presso il Kennedy Space Center della Nasa, dove funziona come laboratorio mobile. Per valutarne il comportamento in condizioni realistiche, la struttura sarà collegata all’Integrated Lunar/Martian Analog Habitat dell’Università del North Dakota, un ambiente simulato che riproduce molti degli aspetti operativi di una futura base extraterrestre. Qui, un gruppo di ricercatori e studenti analizzerà affidabilità, esigenze di manutenzione e prestazioni complessive.
Guarda un approfondimento sul trattamento dell’acqua sulla Stazione Spaziale Internazionale: 👉
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Foto: Il box grigio contiene la struttura sperimentale per il riciclo, alimentato con pannelli fotovoltaici. Nel container bianco accanto c’è l’unità di controllo per utilizzarla
Crediti: Università del Nord Dakota