Ruimtebiomining: op weg naar menselijke nederzettingen buiten de aarde

De bevindingen van het BioRock-experiment geven aan dat bacterieel ondersteunde mijnbouw kan worden uitgevoerd in de ruimte. Na het succes van de BioRock-studie is het BioAsteroid-experiment momenteel aan de gang. In deze studie worden bacteriën en schimmels gekweekt op asteroïde materiaal in een incubator onder microzwaartekracht van de aarde. ruimte station om biofilmvorming, bio-uitloging en andere chemische en biologische veranderingen, inclusief de genetische transcriptionele veranderingen, te bestuderen. Tussenruimte biomining is een belangrijke ontdekking die in de toekomst een groot potentieel lijkt te hebben.

Menselijke nederzettingen daarbuiten De aarde on Moon of via planeten als maart in ruimte zijn lange tijd het thema van sciencefiction geweest. Er zijn de afgelopen twintig jaar echter serieuze gedachten en onderzoeksactiviteiten in deze richting gaande. Een van de belangrijkste vragen voor de wetenschappelijke gemeenschap was hoe de materialen (zoals zuurstof, water, bouwmaterialen inclusief metalen en mineralen enz.) kunnen worden verkregen die nodig zijn om een ​​zelfvoorzienende aanwezigheid in de wereld te bewerkstelligen. ruimte ⁽¹⁾.  

Biomining dwz het extraheren van metalen uit ertsen door middel van bio-katalyse Het gebruik van micro-organismen als bacteriën en archaea bestaat in de praktijk al lang vliegtuig De aarde . Momenteel wordt deze methode gebruikt om kopersulfiden uit te logen en goudertsen voor te behandelen, maar ook om metalen uit geoxideerde ertsen te extraheren en om metalen uit afval terug te winnen. ⁽²⁾.   

Kan de techniek van biomining effectief worden gebruikt onder omstandigheden van microzwaartekracht in de buitenlucht? ruimte om materialen te winnen die nodig zijn voor menselijke nederzettingen? Kunnen micro-organismen helpen metaal en materialen te extraheren met behulp van asteroïde materialen of stenen die beschikbaar zijn? Moon or maart? Kennis van microbe-minerale interacties in ruimte wordt ook als belangrijk beschouwd vanwege het potentieel ervan bij bodemvorming en de vorming van biokorsten in afgesloten ruimtes onder druk ruimten, gebruik van regoliet (laag van vast materiaal over gesteenten) en productie van bouwmaterialen. Tussenruimte biomining-experimenten zijn precies om deze redenen ontworpen om de effecten van veranderde zwaartekracht te begrijpen.  

Met het oog hierop, Europees Tussenruimte Agentschap voerde het BioRock-experiment uit op de International Tussenruimte Station (ISS) in 2019. Er zijn experimenten ontworpen om de bio-uitloging van zeldzameaarde elementen uit basaltgesteente in drie zwaartekrachtomstandigheden, namelijk. microzwaartekracht, gesimuleerd maart zwaartekracht en gesimuleerd De aarde zwaartekracht. Drie bacteriesoorten, Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis en Cupriavidus metallidurans werden gebruikt in de studie. De geteste hypothese was als ”verschillende zwaartekrachtregimes kunnen de uiteindelijke celconcentraties beïnvloeden die worden bereikt na een periode van meerdere weken in de ruimte''. De resultaten suggereerden geen significant effect van verschillende zwaartekrachtomstandigheden op het uiteindelijke aantal bacteriële cellen, wat impliceert dat de werkzaamheid van het bleekproces hetzelfde blijft onder verschillende zwaartekrachtomstandigheden. Deze bevindingen van het BioRock-experiment geven aan dat door bacteriën ondersteunde mijnbouw in de ruimte kan worden uitgevoerd. Biomining in de ruimte is een belangrijke ontdekking die in de toekomst een groot potentieel lijkt te hebben ^(3,4).  

Na het succes van de BioRock-studie is het BioAsteroid-experiment nu aan de gang. In deze studie worden bacteriën en schimmels gekweekt op asteroïde materiaal in een incubator onder microzwaartekracht van het ruimtestation om biofilmvorming, bioleaching en andere chemische en biologische veranderingen te bestuderen, inclusief de genetische transcriptionele veranderingen⁽⁵⁾.  

Met deze stapstenen gaat de mensheid ongetwijfeld vooruit naar menselijke nederzettingen daarbuiten vliegtuig De aarde .

***

Referenties:

1. NASA 2007. Lunar Regolith Biomining Workshop Report. Online verkrijgbaar bij https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Biomining — biotechnologieën voor de winning en terugwinning van metalen uit ertsen en afvalstoffen. Huidige mening in de biotechnologie. Jaargang 30, december 2014, pagina's 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. Biomining-experiment in een ruimtestation demonstreert de extractie van zeldzame aardelementen in microzwaartekracht en de zwaartekracht van Mars. Gepubliceerd: 10 november 2020. Natuurcommunicatie 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A., et al 2020. Geen effect van microzwaartekracht en gesimuleerde Mars-zwaartekracht op uiteindelijke bacteriële celconcentraties op het internationale ruimtestation: toepassingen voor bioproductie in de ruimte. Grenzen in de microbiologie., 14 oktober 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. UK Space Agency 2020. Persbericht - Biomining-onderzoek zou toekomstige nederzettingen op andere werelden kunnen ontsluiten. Gepubliceerd op 5 december 2020. Online beschikbaar op https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

***