Ruimteboeren van de toekomst kunnen schimmels, vliegen en microgreens kweken

Een paar weken geleden kwam ik hongerig aan bij Brooklyn Navy Yard in New York City, klaar voor een unieke culinaire ervaring. Finalisten voor NASA en de Canadian Space Agency Voedseluitdaging in de ruimte Ze kwamen van over de hele planeet om te demonstreren hoe toekomstige astronauten hun eigen voedsel kunnen verbouwen. Ik daalde neer op een klein kopje chocolademousse gegarneerd met frambozen.

advertentie

zei Koruna Rawal, Chief Marketing Officer van het bedrijf Verkoop de natuur– een in Chicago gevestigd bedrijf dat op microben gebaseerde eiwitten ontwikkelt en een teamfinalist heeft in competitie – Ik at mousse, gemaakt van microscopisch kleine schimmels. (De frambozen waren gewoon bessen.) Ik had verwacht dat het zou smaken als een mooi, korrelig eiwitpoeder, maar het was zacht en rijk. Voor niets stapte ik over op de op schimmel gebaseerde “gehaktballetjes” in tomatensaus, die net zo vlezig waren als elke andere vleesvervanger die ik heb gehad.

Voor de meeste mensen doet de term ‘ruimtevoedsel’ denken aan krijtachtig, kruimelig ‘astronautenijs’, wat in feite meestal een mythe is. Kruimelachtig voedsel is een no-go voor astronauten, omdat kleine stukjes die verloren gaan door microzwaartekracht onnoemelijke schade kunnen aanrichten aan delicate ruimtevaartuigcomponenten. Bezoekers van het internationale ruimtestation ISS eten doorgaans steviger, niet-bederfelijke artikelen dan verzegelde verpakkingen. Vroeger aten astronauten uit het Apollo-tijdperk lekkernijen in de vorm van een kubus, zoals garnalencocktail en dadelcake. Sommigen van hen waren blijkbaar erg smakelijk. Verklaar “Geluk is spekblokjes als ontbijt” Apollo 8 Bemanningslid Jim Lovell op weg naar de maan in 1968.

Maar om naar Mars of verder te gaan, kan een heel andere aanpak nodig zijn. Zonder een gestage (en erg dure) stroom van bevoorradingszendingen, zullen habitats in de ruimte en andere buitenposten van de toekomst moeten dienen als hoogontwikkelde, zelfvoorzienende ecosystemen die bevredigend en gezond voedsel verbouwen.

advertentie

Dat is waar de Deep Space Food Challenge om draait, gelanceerd in 2021. Dit jaar zijn 11 Amerikaanse en zes internationale teams met gedurfde ideeën voor het miniaturiseren van de Circle of Life overgegaan van conceptuele fase één naar ontwikkelingsfase twee, door prototypes te bouwen en te demonstreren ” on Kitchen Level” voor hun hoogtechnologische landbouwuitvindingen. Daarnaast deden 12 Amerikaanse teams en twee internationale teams mee aan de wedstrijd in de tweede etappe. gekroond Tijdens het mei-evenement in Brooklyn gaan we verder met het opstellen van “grootschalige” fase 3-demo’s. De in de VS gevestigde teams ontvingen een cheque van $ 150.000.

“Als we realistisch zijn om een ​​multi-planetaire soort te worden, moeten we leren hoe we de navelstreng die ons met de aarde verbindt, kunnen verkleinen of doorknippen”, zegt Pablo de Leon, teamleider van een van de fase 2-winnaars. Bedrijfsgerichte afdeling Tijdloze Bioworks. Het in Florida gevestigde team haalde een gietijzeren koekenpan tevoorschijn om plakjes nepkaas te bakken, die vergezeld gingen van burgerhapjes. Beide voedingsmiddelen zijn gemaakt van een soort eiwitrijke schimmels genaamd Fusarium veninatum.

Deze schimmel heeft een lange geschiedenis van menselijke consumptie en wordt ook gebruikt door het merk Quorn vleesvervanger. Het Kernel Deltech-team heeft compacte bioreactoren ontwikkeld die met zeer beperkte middelen schimmels in microzwaartekracht kunnen kweken en oogsten. Het resultaat is een grijs poeder boordevol eiwitten. Haar visuele transformatie in cheeseburgerachtige hapjes was indrukwekkend, maar de burger was smakeloos en papperig en de kaas was kunstmatig en plakkerig. Ik zou zeggen dat het “ruimte voor verbetering” had.

advertentie

Schimmels waren die dag de duidelijke winnaar, tot verbazing van Ralph Fritsch, senior projectmanager Space Crop Production bij NASA. Tot nu toe, zegt hij, heeft het meeste onderzoek naar ruimtevoedsel zich gericht op planten. “Dit is een soort wake-up call voor mij,” zegt Fritsch, “om de mogelijkheden van schimmels verder te onderzoeken.” Dit is een zeer veelzijdig organisme[s] Het kan uit veel verschillende bronnen putten als substraat om op te groeien”, zegt Kristina Carlson, lid van het International Finalists-team. Mikurina Uit Göteborg, Zweden. Het mycorina-systeem laat schimmels groeien door zich te voeden met microalgen die zich voeden met koolstofdioxide van de schimmel.₂.

zonne voedsel, een internationaal team uit Lappeenranta, Finland, benaderde hun eiwitrijke poeder anders: bacteriën. Arttu Luukanen, de teamvertegenwoordiger op het evenement, presenteerde me een felgeel koekje gemaakt van poeder. Solar Foods gebruikt veilig eetbare microben die waterstofgas kunnen metaboliseren voor groei. Waterstof is direct beschikbaar in ruimtevaartuigen als bijproduct van standaard levensondersteunende systemen die ademende zuurstof produceren met behulp van elektrolyse om watermoleculen te scheiden. Overgebleven waterstof wordt vaak gedumpt, zegt Luukanen, maar in plaats daarvan recyclet Solar Foods het gas voor microbiële eiwitgroei.

Het resultaat is een felgeel poeder genaamd Solein dat eruitziet als kurkuma, alle essentiële aminozuren bevat en gemakkelijk in vrijwel elk gerecht kan worden verwerkt. Het op Sulin gebaseerde koekje was erg moeilijk om op te kauwen, hoewel ik het wat gratie gaf omdat het waarschijnlijk helemaal uit Finland is gereisd. “Ik heb Solein in verschillende soorten voedsel geprobeerd en het was uitstekend”, zegt Fritsch van NASA.

advertentie

Andere finalisten vertrouwen ook op de waterstof van ruimtehabitats. luchtvaartmaatschappijeen in Brooklyn gevestigd bedrijf dat opgevangen koolstofdioxide omzet₂ Voor een duurzame vliegtuigbrandstof worden waterstof en kooldioxide gebruikt₂, die in de praktijk afkomstig is van de adem van de astronauten – om ethanol te produceren, de zoemende alcohol in dranken. (Eén moordenaar: de ethanol wordt vervolgens gebruikt om voedingsgist te voeden en te laten groeien, niet om de drank te maken.) “Zoals ik het zie, kan onze technologie de bodem van de voedselpiramide vormen, de basis”, zegt Stafford Sheehan, mede-oprichter van Airline.

Voor sommige voedingsvariëteiten richten andere teams zich op het gebruik van grotere, grotere organismen. Nolux, een team van onderzoekers van de University of California, Riverside en de University of Delaware, heeft een kunstmatige fotosynthesemethode ontwikkeld waarmee oesterzwammen kunnen groeien zonder zonlicht. hun manier, Geplaatst in natuur voedselElektrolyse wordt gebruikt om uitgeademde koolstofdioxide om te zetten₂ en water in zuurstof en acetaat. Het acetaat wordt vervolgens in de groeikamer gepompt om de schimmel te voeden, die in het donker binnen enkele weken kan opzwellen. Dit proces werkt ook op algen en gisten en is efficiënter dan fotosynthese bij het omzetten van energie in biomassa.

“Het mooie van het systeem is hoe effectief het is”, zegt Nolux-teamlid Marcus Harland-Dunaaway. Het team werkt nu aan het genetisch modificeren van meer conventionele gewassen om energie uit deze alternatieve bron te halen, zegt hij.

advertentie

De visueel meest indrukwekkende demonstratie was van het in Florida gevestigde Interstellar Lab, dat een systeem heeft ontwikkeld dat planten, paddenstoelen en insecten kan laten groeien – elk in zijn eigen kleine kubus. “Dit is een groot probleem”, zegt Nolux-teamlid Andres Narváez van de Modular Display bij Interstellar Lab. Met de gesegmenteerde groeiblokjes kunnen astronautenkwekers individueel de omgevingsomstandigheden van elke kubus regelen. Het team toonde enorme paddenstoelen, bladgroenten en larven van de zwarte soldaatvlieg die ze “zelf oogsten” door op een helling te landen (een proces dat moet worden herzien om in microzwaartekracht te werken), waar ze worden verzameld en verpulverd tot eiwitrijke . poeder. Gelukkig voor mij heeft het team geen rupsmonsters geleverd, maar wel wat smakelijke kleine groenten.

Het mysterie van het universumEen team van GAIA Project Australia heeft ook een hightech, compact systeem ontwikkeld voor het kweken van bladgroenten. Het systeem van twee vierkante meter kan volgens een persbericht tot 1,6 pond bladgroenten en microgroenten per dag produceren.

Tot slot bezoek je de exotische winnaar: Ascent Technologies, het enige team dat het probleem van veilig koken in microzwaartekracht heeft aangepakt. Haar systeem heet SATED (Safe, Neat, Efficient, and Delicious Appliance), en het is een centrifugale oven ter grootte van een keukenmachine die kookt tijdens het draaien. Tijdens het evenement serveerde SATED een cilindrische pizza – waarschijnlijk meer een stromboli of misschien een calzone – met kaas en toppings naar binnen gericht. En niet in de laatste plaats omdat het gewoon een gewone, bescheiden pizza was, het was echt lekker.

advertentie

“Alles is temperatuurgecontroleerd, zeer veilig – er is geen manier om je kookkunsten te verknoeien, je kunt hier niet roken of zelfs je eten verbranden”, zei Jim Sears, oprichter van Ascent Technologies, tijdens een livestream van het evenement.

Astronauten zijn niet de enigen die kunnen profiteren van deze innovaties, want de teams moesten ook nadenken over hoe hun uitvindingen zouden kunnen helpen om mensen hier op aarde te voeden. De Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties schat dat de voedselproductie zou moeten zijn 60 procent stijging in 2050 Om bijna 10 miljard mensen te voeden. Tegelijkertijd zal de klimaatverandering een bedreiging blijven vormen voor stapelgewassen over de hele wereld, waardoor er wereldwijde voedselonzekerheid ontstaat. Daarnaast draagt ​​het huidige voedingspatroon bij 20 tot 40 procent van alle uitstoot van broeikasgassen. Deze innovaties zijn ontworpen om te werken in de leegte van de ruimte met beperkte middelen en kunnen een groeiende wereldbevolking duurzamer voeden en voedselonzekerheid in onbewoonbare klimaten aanpakken.

“Iedereen van [these technologies] Het streeft naar duurzaamheid, “zegt Fritsch. “Ik denk dat dat een deel van de schoonheid is.”

advertentie

Hij zegt dat de tweede fase van de wedstrijd de verwachtingen van Fritsch overtrof. “Ik zat daar tijdens de vergadering en dacht: ‘Oké, wat gaan we deze jongens vragen te doen voor fase 3?'” “De volgende logische stap is het testen van de duurzaamheid en veiligheid van de ontwerpen op de lange termijn”, zegt hij.

Uiteindelijk zal voedsel ook astronauten moeten aantrekken. “Als astronauten iets niet lekker vinden dat hen wordt geserveerd, zullen ze het op de lange termijn niet eten”, zegt Fritsch. Eiwitpoeders, of ze nu gemaakt zijn van schimmels, larven of voedingsgist, zullen in de keuken van het ruimtevaartuig moeten worden omgezet in aantrekkelijk voedsel om de honger van de bemanning naar een goede maaltijd te stillen, zowel fysiek als psychologisch.

Laten we hopen, in het belang van alle toekomstige astronauten, dat iemand er in ieder geval achter komt hoe je van al deze grondstoffen heerlijke stukjes spek kunt maken.