La ESA financia la conversión de residuos en un recurso para futuras misiones a la Luna y Marte
La Agencia Espacial Europea ha puesto en marcha una nueva ola de investigaciones centradas en uno de los problemas más difíciles de la permanencia humana prolongada fuera de la Tierra: cómo, en sistemas espaciales cerrados, no desechar casi nada, sino convertir los residuos en un nuevo recurso. En el centro de este enfoque se encuentra la idea de la economía circular en el espacio, es decir, el desarrollo de tecnologías que, en futuras bases en la Luna, durante los viajes hacia Marte o en otras misiones de larga duración, permitirían reutilizar agua, aire, biomasa y subproductos de la presencia humana. Precisamente por eso la ESA, a través de la campaña “Sustainable Future: Advancing Circular Life Support Systems”, seleccionó cinco actividades destinadas a mejorar los sistemas cerrados de soporte vital y acercarlos a una aplicación práctica.
Se trata de proyectos financiados a través del elemento Discovery de las Basic Activities de la ESA, un programa abierto a la maduración tecnológica temprana y a la verificación de nuevas ideas. Según los datos de la ESA, se seleccionaron actividades de Bélgica, Luxemburgo y Francia, y cada una aborda un cuello de botella distinto en el desarrollo de hábitats espaciales autosostenibles: desde la producción de bioplásticos a partir de carbono reciclado y el tratamiento de biomasa difícil de degradar, pasando por el desarrollo de envases comestibles, hasta la mejora de la calidad del aire y el fortalecimiento de la salud de las plantas en un sistema cerrado. En un momento en que las agencias espaciales y el sector privado planifican cada vez con más seriedad la presencia humana más allá de la órbita terrestre baja, estos proyectos adquieren un peso estratégico que va mucho más allá de la curiosidad de laboratorio.
Por qué un ciclo cerrado es crucial para las misiones espaciales
Para misiones cortas en órbita es posible suministrar desde la Tierra una gran parte de los consumibles. Pero para vuelos que durarían meses, e incluso años, ese modelo se vuelve demasiado costoso, logísticamente complejo y arriesgado desde el punto de vista operativo. Cada kilogramo adicional de agua, alimentos, materiales de reserva o consumibles sanitarios aumenta las exigencias de la misión. Por eso, en las últimas décadas, se ha desarrollado el concepto de sistemas regenerativos de soporte vital, en los que los residuos no se consideran un problema que haya que eliminar, sino una materia prima para un nuevo ciclo de producción.
En este ámbito, la ESA se apoya en el proyecto MELiSSA, de larga trayectoria, sigla de Micro-Ecological Life Support System Alternative. Este programa reúne una red de instituciones de investigación y socios industriales con el objetivo de desarrollar un ecosistema artificial que, con ayuda de microorganismos y plantas, pueda regenerar oxígeno, agua y parte de los alimentos. La ESA señala que el objetivo es acercarse lo máximo posible a una alta eficiencia del ciclo cerrado, es decir, a un sistema que dependa mínimamente del suministro desde la Tierra. La planta piloto MELiSSA opera en la Universitat Autònoma de Barcelona y lleva años sirviendo como plataforma europea para probar este tipo de procesos en condiciones que imitan un hábitat cerrado.
Pero a pesar de los avances, cerrar el ciclo sigue sin ser un problema resuelto. Los datos de la ESA muestran que los enfoques existentes pueden convertir gran parte de la biomasa en productos útiles, pero no toda. Son especialmente exigentes componentes como la lignina y otros residuos de origen vegetal difíciles de degradar. Además, en espacios cerrados como los que existirían en hábitats lunares o marcianos, no basta con reciclar agua y carbono. También es necesario mantener una calidad del aire muy alta, evitar la acumulación de compuestos orgánicos volátiles y contaminación microbiológica, y extraer la mayor cantidad posible de valor funcional de cada gramo de biomasa. Precisamente en estos puntos se centran las nuevas actividades que la ESA seleccionó en julio de 2024.
Enfoques belgas: de los residuos a los plásticos y nuevos materiales
Entre las actividades seleccionadas destacan especialmente dos proyectos belgas del instituto VITO, que abordan el problema a través de los materiales y de la utilidad industrial de los residuos. El primer proyecto se centra en el amplio campo de la producción de biopolímeros a partir de carbono reciclado y dióxido de carbono. El microorganismo
Cupriavidus necator ocupa el centro de la atención, conocido por su capacidad para crear biopolímeros útiles a partir de distintos flujos de entrada. El portal de actividades de la ESA indica que se contempla el uso de ácidos grasos volátiles, lactato, etanol y CO2 como materias primas para obtener materiales como PHA y PLA.
Estos polímeros resultan atractivos porque en futuros hábitats espaciales podrían cumplir varias funciones al mismo tiempo. Sería posible producir envases, consumibles médicos, recipientes, componentes protectores e incluso materia prima para impresión 3D, todo ello sin depender constantemente de suministros desde la Tierra. En otras palabras, lo que hoy es carbono residual o un subproducto de un proceso biológico en una misión podría convertirse en el sistema cerrado del mañana en un material local para fabricar objetos de uso cotidiano. Con ello no solo se reduce la cantidad de residuos, sino también la dependencia de la tripulación de la cadena de suministro, que es uno de los factores clave de seguridad en misiones lejanas.
El segundo proyecto de VITO aborda uno de los problemas más persistentes dentro del bucle MELiSSA: la biomasa lignocelulósica y, en especial, la lignina, una fracción difícil de aprovechar de forma eficiente. Según la descripción de la actividad en el portal de la ESA, el objetivo es utilizar extrusión reactiva para separar con mayor eficiencia los azúcares de la biomasa de la lignina. Esto aumentaría la disponibilidad de azúcares para los procesos microbianos, mientras que la lignina restante dejaría de ser una carga muerta para el sistema. Muy al contrario, sus propiedades naturales, como la resistencia al fuego y la capacidad de bloquear la radiación UV, abren la posibilidad de utilizarla como materia prima para desarrollar materiales especializados en condiciones extraterrestres.
Para las misiones espaciales, un avance así no es trivial. Si de la misma cantidad de biomasa cultivada se pueden obtener más fracciones útiles, el sistema se vuelve más compacto, más eficiente y más resistente. La ESA indica que las conversiones actuales en algunas configuraciones alcanzan alrededor del 70 por ciento de la biomasa, y que el objetivo de los nuevos enfoques es acercarse a un grado de aprovechamiento significativamente mayor. Esto no significa solo menos residuos, sino también una mejor planificación de masa, energía y espacio en un hábitat futuro.
La espirulina como alimento, envase y materia prima para una nueva utilización
Una parte importante de las nuevas investigaciones gira en torno a las microalgas, sobre todo al organismo Limnospira, más conocido por el gran público como espirulina. La empresa Blue Horizon, de Luxemburgo, está desarrollando finas películas bioplásticas comestibles basadas en espirulina, y el portal de actividades de la ESA indica que dichas películas podrían servir para envasar diversos productos dentro de un sistema cerrado. A primera vista se trata de un detalle tecnológico muy específico, pero en la práctica el envase en el espacio es una cuestión muy delicada: debe proteger el contenido, no debe generar residuos innecesariamente y es deseable que sea multifuncional.
Precisamente por eso la idea de un envase comestible, o al menos biológicamente fácil de integrar, tiene un valor añadido. Estas películas podrían servir para envasar alimentos, ayudar en la manipulación de polvos y gránulos, e incluso ampliar la diversidad alimentaria de la tripulación si el material resulta seguro y adecuado para el consumo. Blue Horizon también investiga si los residuos generados por la impresión 3D de materiales termoplásticos basados en espirulina pueden reprocesarse en películas finas. Con ello se cerraría aún más el ciclo: la misma biomasa sería alimento, materia prima de producción y material de envasado, mientras que los restos de un proceso pasarían a ser insumo de otro.
Este enfoque refleja una tendencia más amplia en la tecnología espacial: cada componente debe tener el mayor número posible de funciones. Un material que al mismo tiempo sea comestible, fácil de procesar y apto para la producción local tiene un valor mucho mayor que un producto de un solo uso que, tras utilizarse, termina como residuo inerte. En el contexto lunar o marciano, donde los recursos logísticos serán limitados, precisamente ese uso múltiple de los materiales puede determinar la sostenibilidad de todo el sistema.
Aire limpio sin efectos secundarios nocivos
Los hábitats espaciales cerrados no dependen solo del reciclaje de agua y alimentos. El control del aire que respiran los astronautas es igual de importante. Por eso Redwire Space, a través del proyecto GreenLung, está estudiando si su tecnología, diseñada para eliminar dióxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles, puede desempeñar también un papel adicional en la eliminación o inactivación de partículas virales del aire. Según la descripción de la actividad de la ESA, el proyecto se basa en una subunidad de fotobiorreactor y en un colífago modelo para medir la eficiencia de eliminación y la distribución de partículas virales.
Esta línea de investigación es especialmente importante tras las experiencias con infecciones respiratorias y la mayor sensibilidad a la calidad del aire en espacios cerrados en la Tierra. En un hábitat espacial, el problema es aún más complejo porque el aire se recircula constantemente y no existe espacio para aislamiento, sustitución de equipos o simplemente ventilación como en la Tierra. Los métodos tradicionales de purificación pueden ser energéticamente exigentes, costosos desde el punto de vista operativo o generar subproductos no deseados como el ozono. Si se demostrara que las microalgas y los procesos de biorreactor relacionados pueden contribuir a un aire más limpio sin esos inconvenientes, sería un paso importante hacia un sistema más natural y equilibrado energéticamente.
Aquí conviene subrayar que se trata de una fase de investigación, no de una tecnología terminada lista para su uso operativo en misiones. Pero precisamente ese es el valor del programa Discovery de la ESA: reconocer una idea en un momento en que todavía no es un estándar industrial, pero puede abrir una dirección tecnológica completamente nueva. En el caso de GreenLung, esa dirección combina soporte vital, control de la contaminación y procesos biológicos en una solución única.
Biomasa residual como ayuda para el cultivo de plantas
La quinta actividad seleccionada procede de la Universidad de Nantes y vuelve a partir de la espirulina, pero esta vez con énfasis en el cultivo de plantas. Según la descripción del proyecto de la ESA, los investigadores quieren determinar si la biomasa de espirulina cruda o hidrolizada procedente del bucle MELiSSA puede actuar como medio de biocontrol y bioestimulación para cultivos como tomate y lechuga. En otras palabras, se investiga si el residuo de una parte del sistema de soporte vital puede convertirse en apoyo para otra parte del mismo sistema, es decir, el cultivo de plantas comestibles.
Si este enfoque tuviera éxito, los beneficios serían múltiples. En primer lugar, aumentaría la circularidad total del sistema porque la biomasa no terminaría como un residuo de bajo valor. En segundo lugar, las plantas podrían recibir potencialmente protección adicional o estimulación del crecimiento sin necesidad de insumos químicos separados. En tercer lugar, las soluciones desarrolladas podrían tener también una aplicación muy concreta en la Tierra, especialmente en el ámbito de la valorización de residuos industriales y del desarrollo de una agricultura más sostenible.
Precisamente esa lógica bidireccional es frecuente en la investigación espacial: las tecnologías desarrolladas para condiciones extremas fuera de la Tierra a menudo encuentran después aplicaciones civiles en la Tierra. Los sistemas que deben ser austeros, seguros y cerrados son por naturaleza cercanos a los desafíos de la economía circular, la reducción de residuos y la gestión sostenible de recursos en la industria y la agricultura convencionales.
Panorama más amplio: la sostenibilidad espacial ya no es un tema secundario
Aunque el concepto de economía circular en el espacio suele vincularse con los desechos orbitales, el mantenimiento de satélites y el reciclaje de materiales en órbita, en los últimos años la ESA contempla la sostenibilidad cada vez más abiertamente también a través de los sistemas de vida para misiones humanas. El programa Discovery señala que financia investigación temprana y desarrollo tecnológico en áreas en las que la innovación abierta puede aportar soluciones para futuras misiones europeas. En ese marco, la campaña sobre sistemas circulares de soporte vital no es un experimento aislado, sino parte de un intento más amplio de que Europa desarrolle sus propias capacidades tecnológicas para la permanencia humana fuera de la Tierra a largo plazo.
Esto es especialmente importante en un momento en que los programas internacionales de regreso a la Luna y de planificación de futuras misiones marcianas ya no son solo consideraciones teóricas. Cuanto más largas y lejanas sean las misiones, más pronunciada se vuelve la necesidad de ciclos cerrados. No basta con tener un cohete capaz de llevar a la tripulación a su destino; es necesario garantizar que esa tripulación pueda vivir durante meses o años con una entrada limitada de recursos, con residuos mínimos y con la máxima seguridad del sistema. Precisamente por eso, investigaciones que a primera vista suenan muy especializadas, como la separación de lignina o la fabricación de películas de envasado a partir de espirulina, se convierten en cuestiones de infraestructura en el contexto espacial.
Según la información disponible, las cinco actividades seleccionadas de la campaña iniciada en 2024 debían, durante aproximadamente 18 meses, llevar sus conceptos desde una fase temprana hacia soluciones tecnológicas más maduras. Esto significa que ya se puede hablar de resultados concretos en términos de demostración de viabilidad, validaciones de laboratorio y definición de los siguientes pasos de desarrollo, aunque la integración final en sistemas operativos sigue siendo una tarea a largo plazo. En este sentido, también es importante el mensaje institucional: la ESA invierte en estudios relativamente pequeños y dirigidos que pueden llenar vacíos muy concretos en futuros sistemas de vida cerrados.
Qué podría ganar la Tierra con las soluciones espaciales
Quizá la parte más interesante de esta historia es que las tecnologías desarrolladas para el espacio no necesariamente se quedan en el espacio. Los bioplásticos producidos a partir de carbono reciclado, un procesamiento más eficiente de la biomasa lignocelulósica, sistemas de purificación del aire más naturales y nuevos usos de la biomasa algal en la agricultura tienen valor potencial también en las industrias terrestres. En un momento en que Europa trata de reducir su dependencia de materias primas fósiles, gestionar mejor los residuos orgánicos y desarrollar sistemas de producción de alimentos más resilientes, este tipo de investigación adquiere un peso adicional.
Precisamente por eso los proyectos más recientes de la ESA no deben verse solo como experimentos exóticos para un futuro lejano. También son una prueba de hasta dónde pueden llegar la ciencia y la industria en la conversión de residuos en recurso, en un entorno donde no hay lugar para el despilfarro. Si esa lógica demuestra ser sostenible en las condiciones de futuras bases en la Luna o durante los viajes hacia Marte, entonces su aplicación en la Tierra podría ser aún más sencilla y aún más amplia. Y eso significa que el desarrollo de sistemas espaciales cerrados ya no es solo una cuestión de exploración espacial, sino también una contribución muy concreta a tecnologías que en las próximas décadas podrían ayudar a gestionar recursos y reducir residuos también aquí, en la Tierra.
Fuentes:- Agencia Espacial Europea (ESA) – campaña oficial sobre la búsqueda de soluciones para una vida sostenible en el espacio y sistemas cerrados de soporte vital (enlace)- ESA Discovery – descripción del programa dentro de Basic Activities que financia estudios tempranos y desarrollo tecnológico (enlace)- ESA – resumen de las ideas OSIP implementadas para 2024, incluida la campaña “Sustainable Future: Advancing Circular Life Support Systems” y las actividades seleccionadas (enlace)- Activities Portal – Broad-range biopolymer manufacturing from recycled carbon and CO2, descripción del proyecto de VITO de producción de biopolímeros a partir de carbono reciclado y CO2 (enlace)- Activities Portal – Reactive extrusion to maximise lignocellulosic biomass valorization, descripción del proyecto de separación más eficiente de azúcares y lignina de la biomasa (enlace)- Activities Portal – Limnospira-based edible bioplastic thin films for packaging, descripción del proyecto de Blue Horizon sobre finas películas bioplásticas comestibles de espirulina (enlace)- Activities Portal – Microalgae based GreenLung technology boosts air quality by virus elimination, descripción del proyecto de Redwire Space sobre purificación del aire con ayuda de un fotobiorreactor (enlace)- Activities Portal – Investigation of the potential of raw and hydrolysed Spirulina biomass for biocontrol and plant biostimulation, descripción del proyecto de la Universidad de Nantes sobre el uso de biomasa de espirulina para la protección y la estimulación del crecimiento de las plantas (enlace)- ESA – resumen del proyecto MELiSSA y de la planta piloto en Barcelona como plataforma europea para el desarrollo de sistemas regenerativos de soporte vital (enlace)- ESA – MELiSSA life support project, visión más amplia del desarrollo de sistemas cerrados de soporte vital y del objetivo de acercarse a un ecosistema autosostenible para futuras misiones (enlace)
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