Wageningen UR onderzoekt voedselproductie voor ruimtereizigers

Nieuws

Wageningen UR onderzoekt voedselproductie voor ruimtereizigers

Gepubliceerd op
4 november 2015

Reizen in de ruimte en naar de maan en Mars, voor sommigen is het sciencefiction, maar voor plantenfysioloog Tom Dueck, prof Leo Marcelis en Sander van Delden van Tuinbouw en Productfysiologie en ecoloog Wieger Wamelink, allen van Wageningen UR, is het daadwerkelijk 'science'. Deze wetenschappers werken in verschillende projecten aan het voorbereidende werk om planten te kunnen telen op andere plekken dan planeet aarde.

Enkele weken geleden hebben astronauten de eerste ruimtesalade gegeten in het International Space Station (ISS). Er moet echter nog veel onderzoek gedaan worden om onderweg naar Mars en vervolgens op de planeet zelf een gezond voedingspatroon mogelijk te maken. Tom Dueck: "We hebben de plantensoorten geselecteerd die we in het ruimteschip zouden willen telen en we gaan nu de volgende stap zetten, het testen van een teeltsysteem in een mobiel testlaboratorium bij het Neumayer III station op Antarctica."

ISS

Leo Marcelis en Sander van Delden zijn begonnen met de opzet van een teeltsysteem voor fundamenteel plantonderzoek in de ISS. Dit teeltsysteem maakt het mogelijk om zowel gewichtsloos als onder maan, Mars en aardse zwaartekracht planten te telen. Dat is volgens Marcelis een hele uitdaging: “Er moet eerst van alles op aarde getest worden voordat er ook maar iets naar het ISS wordt gestuurd.” Het moeilijkste is misschien wel dat het een gesloten systeem moet worden, want er mag geen druppel water uit het teeltsysteem het ruimtestation in komen. Het recyclen van water en nutriënten is een mooie doelstelling voor de onderzoekers.

Het onderzoek zal ongetwijfeld ook leiden tot inzichten die belangrijk zijn voor toepassingen op aarde. Zo zoeken de Wageningse onderzoekersnaar efficiënte en betrouwbare manieren om water en nutriënten onder extreme condities in de juiste verhoudingen bij de plant te brengen. Onderdeel van deze zoektocht is het selecteren van het juiste substraat waarin de wortels kunnen groeien. Dat is niet eenvoudig omdat materialen in de ruimte zich heel anders kunnen gedragen dan op aarde. “Maar misschien kunnen we wel helemaal zonder substraat, bijvoorbeeld op watermist telen”, zegt Leo Marcelis. “Als dat allemaal lukt, kunnen we de bewoners van het ISS hopelijk permanent vers voedsel kunnen verschaffen en kunnen we een aanpak ontwikkelen waarbij dat voedsel telen ook een permanent onderdeel wordt van het geavanceerde recycling systeem dat in de ruimte noodzakelijk is.”

Planten telen op Mars

Wieger Wamelink is al enige tijd bezig om planten te kweken op grond die door NASA zo is samengesteld dat de grond zo veel mogelijk lijkt op het echte Mars- en maanzand. Het eerste experiment gaf al hoopvolle resultaten, maar vooral op het ‘Marszand’. Verschillende eetbare plantensoorten, zoals tuinkers en herik, kiemden en groeiden. Sommige soorten kwamen op Marszand zelfs tot bloei en zaadzetting maar op het ‘maanzand’ gingen de meeste gekiemde zaden dood, mogelijk door de hoge bodem pH, de uitdrogingsgevoeligheid van de bodem en de toxiciteit van het aluminium in de bodem .

Nieuw onderzoek, waarbij organisch materiaal gemengd als groenbemester door de grond is gemengd, geeft al heel veel betere resultaten. Op beide bodems bleek het mogelijk om eetbare bladeren, knollen, zaden en vruchten te produceren van rogge, radijs, erwten, tuinkers, spinazie en cherrytomaten. Wamelink: “Een positieve verrassing de ruimte-tomaten, maar belangrijker is dat er zaden zijn gevormd zodat we ook de volgende generaties planten kunnen telen.

Het belangrijkste dat naar voren kwam is dat we in een kas op Mars naast planten ook andere levende organismen nodig zullen hebben, zoals wormen en bacteriën voor de afbraak van organisch materiaal en voor de stikstofbinding uit de lucht. Een meegebracht eigen ecosysteem dus, want zo ver we weten is er geen leven op Mars. Wamelink gaat er ook vanuit dat we een kas ondergronds bouwen met een atmosfeer die meer lijkt op die van de aarde. “Op Mars is namelijk veel zogenoemde harde straling en bijna geen lucht.”

Gewassen telen in een ruimteschip

Wanneer onze astronauten voor langere tijd op de ISS onderzoek doen, of later de lange reis naar Mars gaan ondernemen, hebben zij behoefte aan vers voedsel. De berichten vanuit de ISS zijn vooral 'Een knapperig salade, een frisse tomaat of een zoete aardbei'. Dat willen zij graag maar kunnen wij ze dat ook bieden? Tom Dueck heeft inmiddels een keus gemaakt voor de gewassen die geteeld kunnen worden in een gesloten systeem, die passen in de beperkte fysieke ruimte op de ISS, en ook voldoen aan de menselijke welzijnseisen van de astronauten. Dueck: “Door de gewichtloosheid kan je in de ruimte minder goed proeven. Een aantal gewassen zal daarom vooral ‘spicey’ moeten zijn, andere moet je lekker in kunnen bijten, en andere gewoon lekker smaken. ”

Optimaliseren ruimte-condities

Met zijn collega’s gaat Dueck nu de teeltsystemen en condities vaststellen: wat zijn de optimale temperatuur, vocht en CO2-condities voor de teelt, welke kleuren licht zijn het beste. En natuurlijk wordt bekeken hoe lang het vanaf zaaien duurt totdat een astronaut voor het eerst bladeren, vruchten, knollen of zaden kan oogsten en eten en wanneer en hoe vaak moet er gezaaid worden om dagelijks een redelijk continue voedsel pakket beschikbaar te hebben.

Het systeem wordt het komende jaar gebouwd, en om het goed uit te testen voor gebruik op de ISS of onderweg naar Mars, wordt een mobiel testlaboratorium gebouwd en geplaatst bij het Neumayer III station op Antarctica . Daarin zal een kleine groep wetenschappers gedurende een jaar wonen en werken.