Biomining spaziale: avanzare verso gli insediamenti umani oltre la Terra

I risultati dell'esperimento BioRock indicano che l'estrazione mineraria supportata da batteri può essere effettuata nello spazio . Sulla scia del successo dello studio BioRock, è attualmente in corso l'esperimento BioAsteroid. In questo studio, batteri e funghi vengono coltivati ​​su materiale asteroidale in un incubatore in condizioni di microgravità simili a quelle della Stazione Spaziale Internazionale , al fine di studiare la formazione di biofilm, la biolisciviazione e altri cambiamenti chimici e biologici, comprese le modifiche a livello della trascrizione genetica. La bioestrazione mineraria spaziale rappresenta una scoperta significativa che sembra avere un grande potenziale per il futuro.

Gli insediamenti umani oltre la Terra , sulla Luna o su pianeti come Marte nello spazio , sono da tempo un tema della fantascienza. Tuttavia, negli ultimi due decenni sono state avviate serie riflessioni e attività di ricerca in tal senso. Una delle questioni chiave che la comunità scientifica si pone riguarda come procurarsi i materiali (come ossigeno, acqua, materiali da costruzione, inclusi metalli e minerali, ecc.) necessari per stabilire una presenza autosufficiente nello spazio ⁽¹⁾.

Il biomining, ovvero l'estrazione di metalli dai minerali tramite biocatalisi utilizzando microrganismi come batteri e archei, è praticato da tempo sul pianeta Terra . Attualmente, questo metodo viene utilizzato per lisciviare i solfuri di rame e pretrattare i minerali d'oro, nonché per estrarre metalli da minerali ossidati e per recuperare metalli dai rifiuti ⁽²⁾.

È possibile utilizzare efficacemente la tecnica del biomining in condizioni di microgravità nello spazio per estrarre i materiali necessari agli insediamenti umani ? I microrganismi possono contribuire all'estrazione di metalli e materiali utilizzando materiali asteroidali o rocce presenti sulla Luna o su Marte ? La conoscenza delle interazioni tra microbi e minerali nello spazio è considerata importante anche per le sue potenziali applicazioni nella formazione del suolo, nella formazione di biocroste in spazi chiusi e pressurizzati , nell'utilizzo della regolite (strato di materiale solido sopra la roccia madre) e nella produzione di materiali da costruzione. Gli esperimenti di biomining spaziale sono stati progettati proprio per questi motivi, al fine di comprendere gli effetti della gravità alterata.

A tal fine, l'Agenzia Spaziale Europea ha condotto l'esperimento BioRock sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nel 2019. Gli esperimenti sono stati progettati per studiare il bioliscivio di elementi delle terre rare da roccia basaltica in tre condizioni di gravità, ovvero microgravità, gravità simulata di Marte e gravità simulata della Terra . Nello studio sono state utilizzate tre specie batteriche: Sphingomonas desiccabilis , Bacillus subtilis e Cupriavidus metallidurans . L'ipotesi testata era se " diversi regimi di gravità possano influenzare le concentrazioni cellulari finali raggiunte dopo un periodo di diverse settimane nello spazio ". I risultati hanno suggerito che non vi è stato alcun effetto significativo delle diverse condizioni di gravità sul numero finale di cellule batteriche, il che implica che l'efficacia del processo di sbiancamento rimane la stessa in diverse condizioni di gravità. Questi risultati dell'esperimento BioRock indicano che l'estrazione mineraria supportata da batteri può essere effettuata nello spazio. Il biomining spaziale è una scoperta significativa che sembra avere un grande potenziale per il futuro ^(3,4).

In seguito al successo dello studio BioRock, è attualmente in corso l'esperimento BioAsteroid. In questo studio, batteri e funghi vengono coltivati ​​su materiale asteroidale in un incubatore in condizioni di microgravità della stazione spaziale al fine di studiare la formazione di biofilm, la biolisciviazione e altri cambiamenti chimici e biologici, compresi i cambiamenti trascrizionali genetici ⁽⁵⁾.

Grazie a questi passi avanti, l'umanità si sta sicuramente avvicinando alla creazione di insediamenti umani al di fuori del pianeta Terra.

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Riferimenti:

1. NASA 2007. Report del seminario sulla biominerizzazione della regolite lunare. Disponibile online su https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Biomining — biotecnologie per l'estrazione e il recupero di metalli da minerali e materiali di scarto. Opinione attuale in biotecnologia. Volume 30, dicembre 2014, pagine 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. L'esperimento di biomining della stazione spaziale dimostra l'estrazione di elementi di terre rare in microgravità e gravità di Marte. Pubblicato: 10 novembre 2020. Comunicazione sulla natura 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A., et al 2020. Nessun effetto della microgravità e della gravità simulata di Marte sulle concentrazioni finali di cellule batteriche sulla Stazione Spaziale Internazionale: applicazioni alla bioproduzione spaziale. Frontiers in Microbiology., 14 ottobre 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. UK Space Agency 2020. Comunicato stampa – Lo studio sulla biomining potrebbe sbloccare futuri insediamenti su altri mondi. Pubblicato il 5 dicembre 2020. Disponibile online su https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

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