Calgary/Wien – Die Problematik des richtigen Umgangs mit den körperlichen Ausscheidungen von Astronauten ist alles andere als trivial – und dank der populären Sitcom "The Big Bang Theory" auch einer breiteren Öffentlichkeit bekannt: Raumfahrtingenieur Howard Joel Wolowitz, einer der Protagonisten der Serie, ist für eine peinliche Panne der Toilette auf der internationalen Raumstation ISS verantwortlich.

Was bei einem defekten WC in der Schwerelosigkeit passiert, kann man sich gut ausmalen: Sein Inhalt verteilt sich gleichmäßig im Raum. Funktionierende Weltraum-WCs arbeiten jedenfalls mit Unterdruck, der hilft, die Exkremente abzusaugen. Um den Unterdruck herstellen zu können, ist die Öffnung sehr klein – Astronauten brauchen ein spezielles Training, um sich richtig zu setzen und diese Öffnung zu treffen.

Bisherige Entsorgungstechniken

Zur effizienten Weiterverarbeitung der Exkremente trennt dann ein Gebläse in der ISS-Toilette flüssige und feste Teile und pumpt sie separat für die Entsorgung in spezielle Behälter. Diese werden an Bord der ISS in der Progress-Kapsel gelagert und mit dieser entsorgt. Flüssigkeiten wurden bei einigen Missionen wie jenen des Apollo-Programms auch nach außen gepumpt.

Bei längeren Aufenthalten im Weltall, die etwa bei bemannten Missionen zum Mars oder bei einem längeren Aufenthalt ebendort unvermeidlich sind, vergrößert sich das Problem auf ganz natürliche Weise: Im Laufe von rund zwei Jahren des Hin- und Rückflugs fällt eine ganze Menge an Exkrementen an, die irgendwie entsorgt werden müssen.

Astroplastik als mögliche Lösung

Dieser Herausforderung hat sich nun ein Forscherteam um die kanadische Biochemikerin Mayi Arcellana-Panlilio (Uni Calgary) auf zukunftsweisende Art angenommen. Das innovative Konzept der Wissenschafter nennt sich "Astroplastik" und kombiniert zwei junge Technologien, um gleich zwei Probleme auf einmal zu lösen.

Die anfallenden Exkremente der Astronauten sollen nämlich durch gentechnische Tricks in eine plastikartige Substanz verwandelt werden, aus der ein mitgeführter 3-D-Drucker in sinnvolle Gegenstände herstellt. Das reduziert nicht nur das Entsorgungsproblem, sondern auch die Frachtmenge.

Aufwendige Produktion

Das Ganze befindet sich natürlich noch in einer experimentellen Phase. In ihrer am Preprint-Server "bioRxiv" publizierten Studie schildern die Forscher zunächst, wie sie dem Darmkeim Escherichia coli einige Gene von Mikroorganismen einbauten, die aus Fettsäuren das Biopolymer Polyhydroxybuttersäure herstellen.

Zur Produktion dieser Substanz, die als Bioplastik bereits im Handel ist, müssen die Exkremente in einem Tank vergären, ehe die mit Fettsäuren angereicherte Flüssigkeit extrahiert wird. Dieser Brühe werden dann die genetisch modifizierten E. coli-Bakterien zugesetzt, die Polyhydroxybuttersäure ausscheiden. Dann wird das Biopolymer herausgefiltert und zu einem Pulver getrocknet, das dann ist die Substanz, die mittels 3-D-Druckern in Gegenstände verwandelt wird.

Dass es den Wissenschaftern durchaus ernst damit ist, belegt die Ankündigung, einzelne Komponenten der Anlage im Juli 2018 in der Schwerelosigkeit von Parabelflügen testen zu wollen. (Klaus Taschwer, 13.4.2018)