Weltraumbauern der Zukunft könnten Pilze, Fliegen und Microgreens anbauen

Vor ein paar Wochen kam ich hungrig im Brooklyn Navy Yard in New York City an, bereit für ein einzigartiges kulinarisches Erlebnis. Finalisten für die NASA und die Canadian Space Agency Weltraum-Food-Challenge Sie kamen von überall auf der Welt, um zu demonstrieren, wie zukünftige Astronauten ihre eigene Nahrung anbauen können. Ich trank eine kleine Tasse Schokoladenmousse mit Himbeeren.

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sagte Koruna Rawal, Chief Marketing Officer des Unternehmens Verkaufen Sie Natur– ein in Chicago ansässiges Unternehmen, das mikrobenbasierte Proteine ​​entwickelt und einen Team-Finalisten im Wettbewerb hat – habe ich Mousse gegessen, das aus mikroskopisch kleinen Pilzen hergestellt wird. (Die Himbeeren waren nur Beeren.) Ich hatte erwartet, dass es wie ein schönes, körniges Proteinpulver schmeckt, aber es war glatt und reichhaltig. Umsonst bin ich zu den „Fleischbällchen“ auf Pilzbasis in Tomatensauce übergegangen, die genauso fleischig waren wie alle anderen Fleischersatzprodukte, die ich je gegessen habe.

Die meisten Menschen denken beim Begriff „Weltraumnahrung“ an kalkhaltiges, krümeliges „Astronauteneis“, was in der Tat größtenteils ein Mythos ist. Krümelige Lebensmittel sind für Astronauten ein Tabu, da kleine Stücke, die in der Schwerelosigkeit verloren gehen, empfindlichen Raumfahrzeugkomponenten unermesslichen Schaden zufügen können. Besucher der Internationalen Raumstation essen normalerweise robustere, haltbarere Lebensmittel als versiegelte Verpackungen. Damals aßen die Astronauten der Apollo-Ära würfelförmige Köstlichkeiten wie Krabbencocktail und Dattelkuchen. Einige davon waren offenbar sehr appetitlich. Erklären Sie: „Glück sind Speckquadrate zum Frühstück“ Apollo 8 Besatzungsmitglied Jim Lovell auf halbem Weg zum Mond im Jahr 1968.

Aber ein Ausflug zum Mars oder darüber hinaus erfordert möglicherweise einen völlig anderen Ansatz. Ohne einen stetigen (und sehr teuren) Fluss von Versorgungslieferungen müssen Lebensräume im Weltraum und andere Außenposten der Zukunft als hochentwickelte, sich selbst erhaltende Ökosysteme dienen, die sättigende und gesunde Lebensmittel produzieren.

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Darum geht es bei der Deep Space Food Challenge, die 2021 ins Leben gerufen wurde. In diesem Jahr sind 11 US-amerikanische und sechs internationale Teams mit mutigen Ideen zur Miniaturisierung des Circle of Life von der ersten Konzeptphase zur zweiten Entwicklungsphase übergegangen und haben Prototypen gebaut und demonstriert. on Kitchen Level“ für ihre landwirtschaftlichen High-Tech-Erfindungen ausgezeichnet. Darüber hinaus nahmen in der zweiten Phase 12 amerikanische Teams und zwei internationale Teams am Wettbewerb teil. gekrönt Bei der Mai-Veranstaltung in Brooklyn werden wir mit der Ausarbeitung „groß angelegter“ Phase-3-Demos fortfahren. Die in den USA ansässigen Teams erhielten einen Scheck über 150.000 US-Dollar.

„Wenn wir davon ausgehen, eine multiplanetare Spezies zu werden, müssen wir lernen, wie wir die Nabelschnur, die uns mit der Erde verbindet, reduzieren oder durchtrennen können“, sagt Pablo de Leon, Teamleiter eines der Gewinner der Phase 2. Unternehmensorientierte Abteilung Zeitlose Biowerke. Das in Florida ansässige Team holte eine gusseiserne Pfanne heraus, um gefälschte Käsescheiben zu braten, die von Burgerhäppchen begleitet wurden. Beide Lebensmittel wurden aus einer Art proteinreicher Pilze namens hergestellt Fusarium veninatum.

Dieser Pilz wird seit langem von Menschen verzehrt und wird auch von der Fleischersatzmarke Quorn verwendet. Das Team von Kernel Deltech hat kompakte Bioreaktoren entwickelt, die mit sehr begrenzten Ressourcen Pilze in der Schwerelosigkeit züchten und ernten können. Das Ergebnis ist ein graues Pulver voller Proteine. Ihre visuelle Verwandlung in Cheeseburger-ähnliche Häppchen war beeindruckend, aber der Burger war geschmacklos und matschig und der Käse war künstlich und klebrig. Ich würde sagen, es gibt „Raum für Verbesserungen“.

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Pilze waren an diesem Tag der klare Gewinner, zur Überraschung von Ralph Fritsch, leitender Projektmanager für Space Crop Production bei der NASA. Bis zu diesem Zeitpunkt, sagt er, konzentrierte sich der Großteil der Weltraumnahrungsforschung auf Pflanzen. „Das ist für mich so etwas wie ein Weckruf“, sagt Fritsch, „die Möglichkeiten von Pilzen weiter zu erforschen.“ Dies ist ein sehr vielseitiger Organismus[s] Als Wachstumssubstrat kann es auf viele verschiedene Quellen zurückgreifen“, sagt Kristina Carlson, Mitglied des International Finalists-Teams. Mikurina Aus Göteborg, Schweden. Das Mycorina-System züchtet Pilze, indem es sich von Mikroalgen ernährt, die sich vom Kohlendioxid des Pilzes ernähren.₂.

Sonnennahrung, ein internationales Team aus Lappeenranta, Finnland, ging bei ihrem proteinreichen Pulver anders vor: Bakterien. Arttu Luukanen, der Teamvertreter bei der Veranstaltung, überreichte mir einen leuchtend gelben Keks aus Pulver. Solar Foods verwendet unbedenklich verzehrbare Mikroben, die Wasserstoffgas für das Wachstum verstoffwechseln können. Wasserstoff ist auf Raumfahrzeugen als Nebenprodukt von Standard-Lebenserhaltungssystemen leicht verfügbar, die durch Elektrolyse atembaren Sauerstoff erzeugen, um Wassermoleküle zu trennen. Übrig gebliebener Wasserstoff wird oft entsorgt, sagt Luukanen, aber Solar Foods recycelt das Gas stattdessen für das mikrobielle Proteinwachstum.

Das Ergebnis ist ein leuchtend gelbes Pulver namens Solein, das wie Kurkuma aussieht, alle essentiellen Aminosäuren enthält und sich problemlos in praktisch jedes Gericht integrieren lässt. Der Keks auf Sulin-Basis war sehr schwer zu kauen, obwohl ich ihm etwas Gnade gönnte, da er wahrscheinlich den ganzen Weg aus Finnland angereist war. „Ich habe Solein in verschiedenen Lebensmitteln ausprobiert und es war ausgezeichnet“, sagt Fritsch von der NASA.

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Auch andere Finalisten setzen auf den Wasserstoff von Weltraumlebensräumen. Fluggesellschaftein in Brooklyn ansässiges Unternehmen, das abgeschiedenes Kohlendioxid umwandelt₂ Als nachhaltiger Flugtreibstoff kommen Wasserstoff und Kohlendioxid zum Einsatz₂, das in der Praxis aus dem Atem der Astronauten gewonnen wird – zur Herstellung von Ethanol, dem Alkohol, der in Getränken Begeisterung auslöst. (Ein Killer: Das Ethanol wird dann zum Füttern und Züchten von Nährhefe verwendet, nicht zur Herstellung des Getränks.) „Meiner Meinung nach kann unsere Technologie das untere Ende der Ernährungspyramide bilden, die Basis“, sagt Stafford Sheehan, Mitbegründer von Airline.

Für eine gewisse Abwechslung in der Ernährung konzentrieren sich andere Teams auf die Verwendung immer größerer Organismen. Nolux, ein Forscherteam der University of California, Riverside und der University of Delaware, hat eine künstliche Photosynthesemethode entwickelt, mit der Austernpilze ohne Sonnenlicht gezüchtet werden können. ihr Weg, Veröffentlicht in NaturlebensmittelDurch Elektrolyse wird ausgeatmetes Kohlendioxid umgewandelt₂ und Wasser in Sauerstoff und Acetat. Das Acetat wird dann in die Wachstumskammer gepumpt, um den Pilz zu ernähren, der im Dunkeln innerhalb weniger Wochen anschwellen kann. Dieser Prozess funktioniert auch bei Algen und Hefen und ist bei der Umwandlung von Energie in Biomasse effizienter als die Photosynthese.

„Das Schöne an dem System ist wirklich, wie effektiv es ist“, sagt Nolux-Teammitglied Marcus Harland-Dunaaway. Das Team arbeite derzeit daran, konventionellere Pflanzen gentechnisch zu verändern, um Energie aus dieser alternativen Quelle zu gewinnen, sagt er.

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Die visuell beeindruckendste Demonstration gehörte dem in Florida ansässigen Interstellar Lab, das ein System entwickelt hat, mit dem Pflanzen, Pilze und Insekten gezüchtet werden können – jeweils in einem eigenen kleinen Würfel. „Das ist ein großes Problem“, sagt Nolux-Teammitglied Andres Narváez vom Modular Display im Interstellar Lab. Mit den segmentierten Wachstumswürfeln können Astronautenzüchter die Umgebungsbedingungen jedes Würfels individuell steuern. Das Team präsentierte riesige Pilze, Blattgemüse und schwarze Soldatenfliegenlarven, die sie „selbst ernten“, indem sie auf einer Rampe landen (ein Prozess, der überarbeitet werden muss, um in der Schwerelosigkeit zu funktionieren), wo sie gesammelt und zu proteinreichen Pulvern verarbeitet werden . Pulver. Zu meinem Glück stellte das Team keine Raupenproben zur Verfügung, dafür aber ein paar leckere kleine Grünpflanzen.

Das Geheimnis des UniversumsEin Team von GAIA Project Australia hat außerdem ein hochtechnologisches, kompaktes System für den Anbau von Blattgemüse entwickelt. Laut einer Pressemitteilung kann die zwei Quadratmeter große Anlage bis zu 1,6 Pfund Blattgemüse und Microgreens pro Tag produzieren.

Schließlich besuchen Sie den exotischen Gewinner: Ascent Technologies, das einzige Team, das sich mit dem Problem des sicheren Kochens von Lebensmitteln in der Schwerelosigkeit beschäftigt hat. Ihr System heißt SATED (Safe, Neat, Efficient, and Delicious Appliance) und ist ein Zentrifugalofen in der Größe einer Küchenmaschine, der kocht, während er sich dreht. Bei der Veranstaltung servierte SATED eine zylindrische Pizza – wohl eher eine Stromboli oder vielleicht eine Calzone – mit Käse und Belag nach innen. Und nicht zuletzt, weil es nur eine gewöhnliche, unscheinbare Pizza war, war sie wirklich lecker.

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„Alles ist temperaturkontrolliert, sehr sicher – es gibt hier keine Möglichkeit, Ihre Kochkünste zu vermasseln, keine Möglichkeit, Ihr Essen zu rauchen oder gar anzubrennen“, sagte Jim Sears, Gründer von Ascent Technologies, während eines Livestreams der Veranstaltung.

Nicht nur Astronauten könnten von diesen Innovationen profitieren, denn die Teams mussten auch darüber nachdenken, wie ihre Erfindungen dazu beitragen könnten, die Menschen hier auf der Erde zu ernähren. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen schätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion sein sollte 60 Prozent Steigerung bis 2050 Um fast 10 Milliarden Menschen zu ernähren. Gleichzeitig wird der Klimawandel weiterhin Grundnahrungsmittel auf der ganzen Welt gefährden und zu globaler Ernährungsunsicherheit führen. Darüber hinaus trägt die aktuelle Ernährung dazu bei 20 bis 40 Prozent aller Treibhausgasemissionen. Diese Innovationen sind für den Einsatz in der ressourcenbeschränkten Leere des Weltraums konzipiert und könnten eine wachsende Bevölkerung auf der Erde nachhaltiger ernähren und der Ernährungsunsicherheit in unbewohnbaren Klimazonen entgegenwirken.

„Jeder von [these technologies] „Es zielt auf Nachhaltigkeit ab“, sagt Fritsch. „Ich denke, das ist ein Teil des Schönen.“

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Er sagt, die zweite Stufe des Wettbewerbs habe Fritschs Erwartungen übertroffen. „Ich saß während des Meetings da und dachte: ‚Okay, was sollen wir von diesen Jungs für Phase 3 verlangen?‘“ „Der nächste logische Schritt besteht darin, die Haltbarkeit und Langzeitsicherheit der Designs zu testen“, sagt er.

Letztlich muss auch Essen Astronauten anlocken. „Wenn Astronauten etwas, das ihnen zur Verfügung gestellt wird, nicht mögen, werden sie es auf lange Sicht nicht essen“, sagt Fritsch. Proteinpulver, ob aus Pilzen, Larven oder Nährhefe, müssen in der Küche des Raumfahrzeugs in attraktive Lebensmittel umgewandelt werden, um den physischen und psychischen Hunger jeder Besatzung nach einer guten Mahlzeit zu stillen.

Hoffen wir, dass im Interesse aller zukünftigen Astronauten zumindest jemand herausfindet, wie man aus diesen Rohstoffen köstliche Speckwürfel macht.