Lebenserhaltungssystem: DLR schickt einen Photobioreaktor mit Algen zur ISS

Luft zum Atmen und Biomasse zum Essen sollen auf langen Raumflügen von Algen in einem Bioreaktor erzeugt werden. Das DLR will ein solches System auf der ISS testen. Eine Rakete von SpaceX soll es am 4. Mai auf die Raumstation bringen.

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Photobioreaktor mit Süßwasseralge Chlorella vulgaris: geschlossener Ressourcenkreislauf
Photobioreaktor mit Süßwasseralge Chlorella vulgaris: geschlossener Ressourcenkreislauf (Bild: ISR Stuttgart)

Atemluft ist wertvoll auf der Internationalen Raumstation (International Space Station, ISS), ebenso auf künftigen Missionen zum Mond oder zum Mars. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) habe eine Anlage entwickelt, die Atemluft und zudem noch Nahrung für Raumfahrer erzeugt. Sie soll am kommenden Wochenende zum Testen auf die ISS gebracht werden.

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Bei dem Experiment handelt es sich um einen Photobioreaktor, in dem Süßwasseralgen der Spezies Chlorella vulgaris leben. Die robusten Algen absorbieren Kohlendioxid und produzieren Sauerstoff. Dafür benötigen sie nur Licht und etwas Nährlösung.

Die Algenspezies ist auf der Erde gut erforscht und gilt als sehr widerstandsfähig. Ein halbes Jahr lang soll das System auf der ISS getestet werden. Es wird mit dem Advanced Closed Loop System (ACLS) zusammenarbeiten. Das System, das sich seit September 2018 auf der ISS befindet, wandelt einen Teil des Kohlenstoffdioxids aus der Kabinenluft mit Wasserstoff, der aus der Aufspaltung von Wasser entsteht, in Methan und Wasser um. Das Wasser wiederum wird per Elektrolyse aufgespalten, um Sauerstoff zu gewinnen.

Das ACLS kann jedoch nicht das gesamte Kohlenstoffdioxid aus der Atemluft zur Wassergewinnung nutzen. Ein Teil der Rests soll von den Algen im Photobioreaktor zur Sauerstoffproduktion genutzt werden. So entsteht aus dem Zusammenspiel des biologischen Systems mit dem auf chemisch-physikalischer Basis arbeitenden ACLS das Hybridsystem PBR@ACLS.

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Ziel ist ein geschlossener Ressourcenkreislauf, damit sich Astronauten auf einem langen Raumflug oder in einer Kolonie auf dem Mond oder dem Mars selbst versorgen können und weniger abhängig von Nachschublieferungen sind. Dazu kann der Photobioreaktor einen weiteren Beitrag leisten: Die Biomasse ist essbar, kann also auch zur Ernährung der Raumfahrer beitragen. Die Algen haben einen hohen Proteingehalt und könnten etwa ein Drittel der Astronautennahrung ersetzen.

In seiner aktuellen Ausführung liefert das System nicht genug Sauerstoff, um einen Menschen einen Tag lang zu versorgen. Es geht bei dem Pilotprojekt darum, die Funktionsweise des Hybridsystems zu testen. Auch wird die Biomasse aus dem Reaktor nicht den Speiseplan der ISS-Besatzung erweitern.

Das System ist für lange Raumfahrtmissionen interessant

"Mit der erstmaligen Demonstration des hybriden Ansatzes sind wir ganz vorne mit dabei, wenn es um die Zukunft von Lebenserhaltungssystemen geht", sagt Oliver Angerer, Projektleiter für den Photobioreaktor beim DLR. "Der Einsatz dieser Systeme ist natürlich vor allem für planetare Basisstationen oder sehr lange Missionen interessant. Aber wenn man nicht heute die Grundlagen legt, werden diese Technologien nicht zur Verfügung stehen, wenn man sie braucht."

Der Photobioreaktor soll am 4. Mai mit einem Versorgungsflug des US-Raumfahrtunternehmens SpaceX zur ISS gebracht werden. Der Start ist für 08:48 Uhr unserer Zeit vom Startplatz Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida geplant. Ursprünglich hätte der Versorgungsflug bereits im November vergangenen Jahres stattfinden sollen. Er musste jedoch zweimal wegen Problemen mit der Stromversorgung auf der ISS sowie an der Landeplattform von SpaceX verschoben werden.

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