Imagine que você está a caminho de Marte, e você perde uma ferramenta crucial durante uma caminhada no espaço. Não se preocupe, você simplesmente entrará novamente em sua espaçonave e usará alguns microorganismos para converter sua urina e dióxido de carbono exalado (CO ₂ ) em produtos químicos para fazer um novo. Esse é um dos objetivos principais dos cientistas que estão desenvolvendo maneiras de viabilizar longas viagens espaciais.

Os pesquisadores apresentam seus resultados hoje no 254º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS).

Os astronautas não podem levar muitas peças sobressalentes para o espaço porque cada grama extra aumenta o custo do combustível necessário para escapar da gravidade da Terra. "Se os astronautas vão fazer viagens que duram vários anos, precisamos encontrar uma maneira de reutilizar e reciclar tudo o que eles trazem com eles, "Mark A. Blenner, Ph.D., diz. "A economia do átomo se tornará muito importante."

A solução está em parte com os próprios astronautas, que irá gerar constantemente resíduos respiratórios, comer e usar materiais. Ao contrário de seus amigos na Terra, Blenner diz, esses viajantes espaciais não vão querer jogar fora nenhuma molécula de lixo. Então, ele e sua equipe estão estudando como reaproveitar essas moléculas e convertê-las em produtos de que os astronautas precisam, como poliésteres e nutrientes.

Alguns nutrientes essenciais, como ácidos graxos ômega-3, têm uma vida útil de apenas alguns anos, diz Blenner, que está na Clemson University. Eles precisarão ser feitos no caminho, começando alguns anos após o lançamento, ou no destino. "Ter um sistema biológico que os astronautas possam despertar de um estado dormente para começar a produzir o que precisam, quando eles precisam, é a motivação para o nosso projeto, " ele diz.

O sistema biológico de Blenner inclui uma variedade de cepas da levedura Yarrowia lipolytica . Esses organismos requerem nitrogênio e carbono para crescer. A equipe de Blenner descobriu que a levedura pode obter seu nitrogênio da uréia na urina não tratada. Enquanto isso, a levedura obtém seu carbono do CO ₂ , que pode vir da respiração exalada dos astronautas, ou da atmosfera marciana. Mas para usar CO ₂ , o fermento requer um intermediário para "fixar" o carbono em uma forma que eles possam ingerir. Para este propósito, a levedura depende de cianobactérias fotossintéticas ou algas fornecidas pelos pesquisadores.

Uma das cepas de levedura produz ácidos graxos ômega-3, que contribuem para o coração, saúde dos olhos e do cérebro. Outra cepa foi projetada para produzir monômeros e ligá-los para fazer polímeros de poliéster. Esses polímeros poderiam então ser usados ​​em uma impressora 3-D para gerar novas peças de plástico. A equipe de Blenner continua desenvolvendo esta cepa de levedura para produzir uma variedade de monômeros que podem ser polimerizados em diferentes tipos de poliésteres com uma gama de propriedades.

Por enquanto, as cepas de levedura modificadas podem produzir apenas pequenas quantidades de poliésteres ou nutrientes, mas os cientistas estão trabalhando para aumentar a produção. Eles também estão pesquisando aplicativos aqui na Terra, na piscicultura e nutrição humana. Por exemplo, peixes criados através da aquicultura precisam receber suplementos de ácido graxo ômega-3, que pode ser produzida por cepas de levedura de Blenner.

Embora outros grupos de pesquisa também estejam colocando o fermento para trabalhar, eles não estão adotando a mesma abordagem. Por exemplo, uma equipe da DuPont já está usando levedura para fazer ácidos graxos ômega-3 para a aquicultura, mas seu fermento se alimenta de açúcar refinado em vez de produtos residuais, Blenner diz. Enquanto isso, duas outras equipes estão desenvolvendo a levedura para fabricar poliésteres. Contudo, ao contrário do grupo de Blenner, eles não estão manipulando os organismos para otimizar o tipo de poliéster produzido, ele diz.

Seja qual for sua abordagem, esses pesquisadores estão todos adicionando ao corpo de conhecimento sobre Y. lipolytica , que tem sido estudado muito menos do que, dizer, o fermento usado na produção de cerveja. "Estamos aprendendo que Y. lipolytica é um pouco diferente de outras leveduras em sua natureza genética e bioquímica, "Blenner diz." Cada novo organismo tem uma certa quantidade de peculiaridades nas quais você precisa se concentrar e entender melhor. "