Uzun uzay yolculuklarında astronotların nasıl beslenecekleri çok önemli bir lojistik sorunudur. Bu nedenle araştırmacılar katı ve sıvı insan atıklarını besleyici yiyecek haline dönüştürmeye çalışıyorlar. İlk bakışta tiksindirici gelebilecek bu araştırmalar, atıkları parçalayıp anaerobik sindirimle yenilebilir bir forma dönüştürmek için bir dizi mikrobiyal reaktör kullanmaya dayanıyor.
Bir kişinin günde yaklaşık 1.8 kg gıda tükettiği düşünülürse, yörüngeye kargo göndererek astronotlara yiyecek ve su sağlamak bile, zaten inanılmaz derecede pahalı bir girişimdir. Bununla birlikte, bugüne kadar yapılan tüm uzay görevleri kısa süreli ya da Dünya yörüngesiyle sınırlı olduğundan, ekiplerin beslenme sorunu, ekonomik olmasa da hazır yiyeceklerle çözümlendi.
Asıl sorun, çok daha uzun sürecek olan ve Dünya’dan çok daha uzaklara yolculukların tasarlandığı, geleceğin insanlı misyonlarının beslenebilmesinin kargo yöntemiyle halledilemeyeceğidir. Mars’a yapılması planlanan gezilerin yıllarca sürmesi beklendiğinden, gerekli olacak devasa miktarlardaki yiyecek ve suyun depolanması imkansızdır. Uluslararası Uzay İstasyonu ISS’de, ağırlıksız ortamda suda bitki yetiştirme yöntemiyle (hidroponik) sebze yetiştirme deneyleri yapılmakta, ancak büyük miktarda su ve enerji, ayrıca uzman mürettebat gerektiren “uzayda bahçecilik” kolay olmamaktadır. Üstelik, domates ve salatalık gibi sebzelerin yetişmeleri uzun zaman almaktadır.
Uzay yolculuklarında, astronotların atıkları bir torbaya konulup, daha sonra atmak için saklanmaktadır. Ama bu, uzun süreli görevlerde pratik değil. ISS’de idrarı geri dönüştürmek için kurulmuş sınırlı bir pilot tesis olmasına rağmen, sistem halen arzulanan performansı gösterememekte ve katı atıklar da Dünya atmosferinde yanan kullanılmış kargo bölmelerine yüklenmektedir. Sürdürülen araştırmalarda, atıkları gıda ve tatlı suya dönüştüren Dünya üzerindeki biyolojik döngülerin daha basit bir versiyonunu üreterek, bir derin uzay gemisinde kapalı bir ekoloji oluşturulmaya çalışılmaktadır. Araştırmacılar, biyolojik reaktörlerde mikropları nasıl kullanacaklarını incelerken, patojen bulaşması tehlikesini nasıl en aza indirebileceklerini planlamaktalar.
Yerbilim Profesörü Christopher House’a göre, astronotların atığını eşzamanlı olarak mikroplarla işleme konsepti, sağlık endişelerine dikkat ederek, doğrudan ya da dolaylı olarak yenilebilir bir biyokütle üretmeyi öngörmekte. Deneylerde, gerçek insan atıkları kullanılmıyor. Atık yönetim sistemlerini test etmek için ticari olarak üretilen yapay katı ve sıvı atıklar kullanılıyor. Bu yapay atıklar, 122 cm uzunluğunda ve 10 cm genişliğinde silindirlerden oluşan biyo-reaktörlere yerleştiriliyor ve akvaryum atık yönetimi filtreleri devreye sokuluyor. Bu deneysel bir kurulum olduğundan, amacı bileşenleri bütünleşik bir yapıda değil, yalın olarak ayrı ayrı test etmekte. Bunlara, atık geri dönüşümü için kullanılana benzer biçimde, anaerobik sindirimi destekleyebilen mikroplar ilave ediliyor. Deneylerdeki fark, atıkların gübre haline getirilmesi yerine, doğrudan besin oluşturmak için kullanılmaları. Kurulan sistem ölçeklenebilir olduğundan, çeşitli boyutlardaki uzay araçlarına adapte edilebilecek.
Çalışmalarda kullanılan mikropların bir örneği, “Methylococcus capsulatus” adlı, hayvan yemi üretiminde kullanılan bir mikroptur. Metilokokus kapsülatus, birden çok habitatta yaşayabilen metilotropik bir gram-negatif bakteridir. Hayatta kalabilmesi için oksijene ihtiyacı vardır. Ayrıca, 45 derecelik sıcaklıkta yaşayan termofilik bir mikroptur. Metilokokus kapsülatus, metanotrofik bakterilerden izole edilmekte olup, benzersiz bir biyolojik işleve sahiptir. Metanotrofik bakteriler, sera gazı metanını, büyüme için bir enerji kaynağı olarak okside eder. Bu metabolizmaya metanotrofi denilmektedir ve atmosferdeki metan seviyesini düşürür, yerine CO2’yi serbest bırakır. Bu mikropların kolonileri yalnızca hızlı bir şekilde büyümekle kalmamakta, atıkları gıdaya dönüştürmede (yüzde 52 protein ve yüzde 36 yağ üreterek) çok etkili olmaktadır. Geleneksel atık yönetim sistemlerinde birkaç güne ihtiyaç duyulurken, yalnızca 13 saat içinde katı atıkların yüzde 50’sini dönüştürebilmektedirler.
Ancak, patojenlerin biyokütlenin içine sızma tehlikesi önemli bir endişe kaynağı. İstenmeyen bir bakteri ve benzerleri herhangi bir biyoreaktör sistemini yok edebilir. Bu nedenle, araştırmacılar yararlı mikropları çoğaltacakları ve patojenlerin büyük bölümüne yaşama şansı tanımayan yüksek sıcaklığın ve yüksek alkalin koşullarının ortamını yaratmanın yollarını arıyorlar. Aynı zamanda, yararlı bakteriler arasında yapılan dayanıklılık araştırmaları da sürüyor. Halomonas desiderata bakterilerinin suşu 11 pH seviyesine dayanabilmekte ve yüzde 15 protein ve yüzde 7 yağ üretebilmekte. Thermus aquaticus ise 70º C sıcaklığa dayanabiliyor ve yüzde 61 protein, yüzde 16 yağ üretebiliyor.
Kaynakça:
-Lisa M.Steinberg, Rachel E.Kronyak, Christopher H.House, “Coupling of anaerobic waste treatment to produce protein- and lipid-rich bacterial biomass”, Life Sciences in Space Research, Volume 15,(2017)
-Naomi Ward, Qivind Larsen, James Sakwa, Live Bruseth, Hoda Khouri, A. Scott Durkin, George Dimitrov, Lingxia Jiang et al, “Genomic Insights into Methanotrophy: The Complete Genome Sequence of Methylococcus capsulatus” Plos Biology, V2(10) (2004).
Yazar: Oben Güney Saraçoğlu