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Biomining spaziale: avanzare verso gli insediamenti umani oltre la Terra

SCIENZEASTRONOMIA E SCIENZE SPAZIALIBiomining spaziale: avanzare verso gli insediamenti umani oltre la Terra

I risultati dell'esperimento BioRock indicano che l'estrazione supportata da batteri può essere effettuata nello spazio. Dopo il successo dello studio BioRock, l'esperimento BioAsteroid è attualmente in corso. In questo studio, batteri e funghi vengono coltivati ​​su materiale asteroidale in un'incubatrice in condizioni di microgravità della stazione spaziale per studiare la formazione di biofilm, la biolisciviazione e altri cambiamenti chimici e biologici, compresi i cambiamenti genetici trascrizionali. Il biomining spaziale è 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 stati a lungo il tema della fantascienza. Tuttavia, negli ultimi due decenni sono stati in corso seri pensieri e attività di ricerca in merito. Una delle domande chiave prima che la comunità scientifica fosse su come acquisire i materiali (come ossigeno, acqua, materiali da costruzione inclusi metalli e minerali, ecc.) necessari per stabilire una presenza autosufficiente nello spazio (1).  

Biomining, ovvero estrazione di metalli dai minerali attraverso bio-catalisi l'uso di microrganismi come batteri e archaea è in pratica da molto tempo sul pianeta Terra. Attualmente, questo metodo viene utilizzato per lisciviare solfuri di rame e pretrattare i minerali d'oro e anche per estrarre i metalli dai minerali ossidati e per recuperare i metalli dai rifiuti (2).   

La tecnica della bioestrazione può essere utilizzata efficacemente in condizioni di microgravità nello spazio esterno per estrarre i materiali necessari per gli insediamenti umani? I microrganismi possono aiutare a estrarre metalli e materiali utilizzando materiali di asteroidi o rocce disponibili sulla Luna o? marzo? Anche la conoscenza delle interazioni microbio-minerali nello spazio è considerata importante per il suo potenziale nella formazione del suolo, la formazione di biocroste in spazi pressurizzati chiusi, l'uso della regolite (strato di materiale solido sopra le rocce) e la produzione di materiali da costruzione. Gli esperimenti di bioestrazione spaziale sono stati progettati proprio per questi motivi per 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 la bioleaching di elementi di terre rare dalla roccia basaltica in tre condizioni di gravità, vale a dire. microgravità, gravità simulata su Marte e gravità simulata sulla Terra. Tre specie batteriche, Sphingomonas essiccabilis, Bacillus subtilisCupriavidus metallidurans sono stati utilizzati nello studio. L'ipotesi testata era se”regimi di gravità diversi possono influenzare le concentrazioni cellulari finali raggiunte dopo un periodo di più settimane nello spazio''. I risultati non hanno suggerito alcun effetto significativo delle diverse condizioni di gravità sulla conta finale delle cellule batteriche, il che implica che l'efficacia del processo di sbiancamento rimane la stessa in condizioni di gravità diverse. Questi risultati dell'esperimento BioRock indicano che l'estrazione supportata da batteri può essere effettuata nello spazio. La bioestrazione spaziale è una scoperta significativa che sembra avere un grande potenziale in futuro (3,4).  

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

Con queste pietre miliari, l'umanità sta sicuramente avanzando verso gli insediamenti umani oltre il pianeta Terra.

***

Riferimenti:

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

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