Een experiment aan boord van het internationale ruimtestation ISS heeft aangetoond dat microben onder microzwaartekracht kostbare en nuttige elementen aan stenen kunnen onttrekken. Dit suggereert dat ‘biomijnbouw’ een belangrijke rol kan spelen bij het winnen van grondstoffen uit planetoïden.
Microben ‘eten’ elementen uit gesteente door chemische verbindingen uit te stoten. Deze versnellen bepaalde chemische reacties, zoals de ontbinding van gesteente onder invloed van zuren. De microben nuttigen vervolgens de vrijgekomen elementen die ze nodig hebben om te overleven, terwijl waardevolle metalen achterblijven en eenvoudig gewonnen kunnen worden.
Astrobioloog Charles Cockell van de Universiteit van Edinburgh vroeg zich af of dit proces ook zou werken bij een zwakke zwaartekracht. Om dat te onderzoeken stuurde hij samen met collega’s vorig jaar een experiment naar het ISS, met de naam BioRock.
Zeldzaam maaltje
‘Microben delven al miljarden jaren hun voedingsstoffen uit gesteente’, zegt Cockell. ‘Veel van het momenteel op aarde aanwezige koper en goud is gedolven door microben. Het toepassen van deze methode is dus zeker geen luchtfietserij.’
Biorock bestond uit 36 kleine experimenten. Elke proefopstelling bevatte een stukje basalt en een vloeibaar medium met daarin aanvullende voedingsstoffen voor de microben. Een aantal van de opstellingen bevatten ook microben. Deze mochten zich drie weken lang tegoed doen aan de stenen met daarin zeldzame aardmetalen.
Na deze periode maten de onderzoekers de hoeveelheid elementen die de microben uit het gesteente hadden vrijgemaakt. Hierbij ontdekten ze dat één soort – Sphingomonas desiccabilis – in microzwaartekracht hetzelfde presteert als op aarde.
Waardevol
Van de andere twee microben is op aarde niet bekend dat ze deze elementen aan gesteente onttrekken. Het was dus geen verrassing dat ze dit in het ISS ook niet deden. Alle microben gedroegen zich hetzelfde bij ‘gewone’ aardse zwaartekracht, microzwaartekracht en een met een centrifuge gesimuleerde Marszwaartekracht.
‘Er waren redenen om aan te nemen dat dit anders zou zijn, maar eigenlijk vonden we geen enkel verschil’, zegt Cockell. ‘Dit toont aan dat experimenten op aarde waardevolle informatie opleveren, die vertaald kan worden naar elke hoeveelheid zwaartekracht.’
‘Het is een heel interessant en belangrijk resultaat, zeker gezien er grote verwachtingen zijn voor de rol van Sphingomonas desiccabilis in de toekomstige ruimte-exploratie’, zegt microbioloog Benjamin Lehner. Afgelopen jaar promoveerde hij aan de TU Delft op onderzoek naar het op een vergelijkbare manier inzetten van bacteriën om grondstoffen uit de Mars- en maanbodem te halen.
Te laat
‘Er is een grote verscheidenheid aan microben die je kunt inzetten voor biomijnbouw’, vervolgt Lehner. ‘In ons onderzoek keken we weer naar een andere soort, Shewanella oneidensis, die helpt om ijzer aan gesteente te onttrekken. Dit ijzer is vervolgens bruikbaar voor het lokaal produceren van bouwmaterialen.’
Het team van Cockell is een van de eerste die de werking van microben test onder microzwaartekracht. Lehner had ‘zijn’ microbe ook graag in het ruimtestation getest, maar het BioRock-experiment was net gelanceerd toen hij aan zijn onderzoek begon.
‘Het vervolgexperiment BioAsteroid, dat afgelopen week met de ruimtevlucht van SpaceX meevloog naar het ISS, kwam dan weer net te laat voor ons. Maar hoe meer we hier op aarde leren over verschillende microben en hun toepassingen, hoe meer we er uiteindelijk kunnen testen in de ruimte.’
Commerciële ruimtemijnbouw
Volgens zowel Cocker als Lehner kan biomijnbouw een belangrijke rol gaan spelen in de bouw van menselijke nederzettingen op de maan en Mars. Door het winnen van waardevolle materialen in de ruimte, is het niet meer nodig om deze grondstoffen in te vliegen vanaf de aarde. Toch hoeven we voor de eerste toepassingen van biomijnbouw wellicht niet te wachten tot dat moment. Met name voor zeldzame aardmetalen, die ook op aarde waardevol zijn, is ook vervoer richting onze planeet een optie.
Lehner: ‘Publiek gefinancierde ruimtevaartorganisaties als NASA en ESA zijn wat conservatiever, maar commerciële bedrijven durven meer risico te nemen. Zij willen vooral hun investering terugzien. Als het technologisch en financieel haalbaar blijkt om met biomijnbouw materialen te winnen op planetoïden voor aards gebruik, zullen zij de eerste zijn die dit in gang zetten. Dat kan misschien wel binnen twintig tot dertig jaar gebeuren.’
