En marxa el projecte per estudiar l’espirulina en microgravetat: un pas endavant cap a les missions tripulades de llarga durada

Europa fa un nou pas cap a l’exploració humana de l’espai amb el projecte que porta per nom ‘Limnospira on ISS’, un experiment pioner que es durà a terme a l’Estació Espacial Internacional (ISS, per les sigles en anglès) i que té com a protagonista un organisme microscòpic però imprescindible: el cianobacteri Limnospira indica, conegut popularment com espirulina. 

El projecte, liderat per l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), amb la col·laboració de Sener i l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC), busca entendre com es comporta aquest microorganisme en microgravetat i com pot integrar-se en futurs sistemes bioregeneratius de suport vital.

Des de fa dècades, Limnospira indica forma part dels estudis en sistemes de suport de vida promoguts per l’Agència Espacial Europea (ESA), concretament, del projecte MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative), que té la seva planta pilot a l’Escola d’Enginyeria de la UAB. L’experiment ‘Limnospira on ISS’ està estretament relacionat amb aquest projecte, que té com a objectiu desenvolupar un sistema capaç de generar oxigen, produir aigua i aportar aliments als astronautes, de forma sostenible i independent d’aportacions des de la Terra, plantejant l’ús dels residus dels mateixos astronautes com a recursos. Un sistema circular com aquest suposa tot un repte científic i tecnològic, que cal superar per afrontar les missions de llarga durada del futur, com l’exploració lunar i marciana.

El cianobacteri Limnospira indica té tres característiques que el converteixen en un recurs biològic d’alt valor tant a la Terra com a l’espai: captació de diòxid de carboni, producció d’oxigen i generació d’aliment. 

«Aquest microorganisme pot transformar el diòxid de carboni exhalat per la tripulació en biomassa comestible i oxigen, que allibera de manera contínua a través de la fotosíntesi», explica Francesc Gòdia, investigador de l’IEEC i catedràtic d’Eginyeria Química de la UAB que lidera aquest projecte. I afegeix: «A més, la seva alta concentració de proteïnes el fa apte com a suplement nutricional». 

A la Terra ja es cultiva àmpliament, però encara ens cal saber més sobre com respon en condicions de microgravetat. Les condicions d’òrbita canvien la forma com els fluids es desplacen i com les cèl·lules perceben la llum. Entendre si creixen de la mateixa forma, més lentament o més ràpid és essencial per a la planificació de bioreactors espacials. L’experiment també mesurarà la fluorescència de pigments específics per detectar possibles canvis en l’eficiència fotosintètica d’aquest microorganisme.

D’altra banda, també és una incògnita si Limnospira pot suportar períodes de foscor llargs abans de ser activat en òrbita. Saber si el cultiu de cianobacteri es recupera correctament és clau per a futures missions llunyanes. El projecte també validarà tecnologia de monitoratge compacte (il·luminació i sensors) pensada per a futurs experiments biològics automatitzats.

El projecte utilitza un equipament espacial innovador: les Limnospira on ISS Boxes, una evolució del FixBox, un equip que ja ha volat amb èxit en experiments anteriors de biologia vegetal a la ISS.

Cada unitat incorpora cinc cassettes de cultiu miniaturitzades (cambres transparents i hermètiques on creixeran les cèl·lules). Estan equipades amb ports per a l’entrada del medi de cultiu i sortida d’aire, sensors fotònics integrats, il·luminació LED individual i sistemes electrònics miniaturitzats per al monitoratge i el registre de dades. A més, cada cassette mesura també paràmetres òptics i captura automàticament imatges del cultiu.

Allà, l’astronauta cargolarà els equips fins a l’indicador d’operació correcta, muntarà la placa d’interfície (KIP) al mòdul Kubik de la ISS que actuarà com a incubadora i connectarà l’alimentació elèctrica i els sensors per activar el sistema. Durant unes dues setmanes, les cèl·lules creixeran en microgravetat a 36 °C amb cicles d’il·luminació i monitoratge constants.

Finalment, les mostres es traslladaran a un refrigerador a 4 °C, on es mantindran fins al retorn a la Terra en un vehicle espacial. Només quedarà analitzar-les al laboratori per comparar-les amb les mostres de referència (controls) terrestres.

‘Limnospira on ISS’ és un projecte d’alt abast europeu. Forma part del programa PRODEX de l’ESA, amb finançament de l’Agència Espacial Espanyola (AEE), i compta amb un pressupost global de 598.000 € i una durada d’almenys 18 mesos. 

El consorci està format per les següents entitats: l’IEEC i la UAB, que ostenten el lideratge científic i assumeixen els aspectes relacionats amb la biologia i les operacions; l’IMB-CNM-CSIC, que s’encarrega del desenvolupament de sensors i tecnologia optofluídica, i Sener, que treballa les qüestions d’enginyeria, verificació i seguretat. A més, la mateixa ESA i la NASA donen suport en la integració, certificació i supervisió del vol.

La missió aportarà coneixement important per poder dissenyar sistemes de suport vital autosuficients. Si Limnospira indica demostra un bon rendiment en microgravetat, serà un candidat ideal per formar part de futurs ecosistemes habitables en llunes, estacions orbitals o, algun dia, Mart.

En aquest sentit, l’IEEC també participa en el projecte SpaceGenFish, liderat per l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), que estudiarà l’aqüicultura a l’espai per obtenir aliments frescos en missions de llarga durada. ‘Limnospira on ISS’ i SpaceGenFish són els dos projectes liderats per institucions catalanes que han aconseguit finançament de l’AEE a través del programa PRODEX de l’ESA per desenvolupar recerca a la ISS.