Come le acque reflue potrebbero trasformare il terreno incolto in terreno fertile
Se l’umanità vorrà mai stabilire insediamenti permanenti sulla Luna o su Marte, gli astronauti dovranno coltivare il proprio cibo. E quali saranno gli ingredienti fondamentali? I loro stessi rifiuti.
Come spiegato qui, un nuovo esperimento condotto da Harrison Coker della Texas A&M University ha dimostrato che le acque reflue prodotte dall’uomo, se combinate con la regolite lunare o marziana – il materiale inorganico presente sulla superficie di questi mondi – possono liberare le sostanze nutritive intrappolate nei minerali superficiali, rendendo potenzialmente possibile la coltivazione di piante nello spazio.
“Esaminando i terreni simulati della Luna e di Marte con flussi di rifiuti organici, è emerso che molti nutrienti essenziali per le piante possono essere ricavati dai minerali superficiali”, ha spiegato Coker.
Il problema del terreno spaziale
Il terreno sulla Luna e su Marte non è realmente “terreno” in senso stretto. Gli scienziati la chiamano regolite: un materiale puramente inorganico che, pur contenendo sostanze nutritive intrappolate all’interno dei minerali, rende tali sostanze quasi del tutto inaccessibili alla vita vegetale. Coltivare direttamente al suo interno è, per ora, praticamente impossibile.
I precedenti tentativi di risolvere questo problema hanno coinvolto trattamenti termici, coltura idroponica, liquidi ionici ed elettro-deossidazione. Ma tutti questi approcci condividono lo stesso difetto fondamentale: richiedono che sostanze chimiche, energia e tecnologia vengano continuamente importate dalla Terra, rendendoli costosi e insostenibili per la vita spaziale a lungo termine.
Le acque reflue come soluzione
Il team di Coker ha adottato un approccio diverso, concentrandosi sull’utilizzo in loco delle risorse disponibili, ovvero utilizzando solo ciò che gli astronauti avrebbero già a disposizione. I due ingredienti: regolite e deiezioni umane.
In collaborazione con gli scienziati del Kennedy Space Center della NASA, i ricercatori hanno utilizzato un prototipo di sistema di supporto vitale biorigenerativo chiamato Organic Processing Assembly (OPA): una serie di bioreattori e filtri che aspirano le acque reflue grezze da un’estremità e producono un effluente liquido ricco di nutrienti e privo di tossine dall’altra.
L’effluente è stato poi mescolato con regolite simulata lunare e marziana e posto in un agitatore per 24 ore per simulare il processo di alterazione naturale. I risultati sono stati promettenti: il simulante lunare ha rilasciato quantità significative di zolfo, calcio e magnesio, mentre quello marziano ha rilasciato gli stessi nutrienti più il sodio, tutti essenziali per la crescita delle piante.
Al microscopio era visibile anche la trasformazione fisica della regolite. Le particelle del simulante lunare hanno sviluppato minuscoli fori sulla superficie, mentre quelle del simulante marziano si sono ricoperte di nanoparticelle: entrambi sono segni del tipo di alterazione che inizia a trasformare la regolite inerte in qualcosa di più simile al vero suolo vivente.
Il concetto non è del tutto nuovo per gli appassionati di fantascienza: rispecchia le azioni dell’astronauta Mark Watney, rimasto bloccato su Marte nel film “The Martian”, che, com’è noto, fertilizza il terreno marziano con escrementi umani per coltivare patate e sopravvivere.
Un lavoro ancora in fase di sviluppo
I risultati sono entusiasmanti, ma i ricercatori sono attenti a sottolinearne i limiti. Le piante necessitano di una gamma di nutrienti molto più ampia rispetto a quella rilasciata in questi esperimenti: ferro, zinco e rame erano notoriamente assenti. Inoltre, la tecnologia OPA non è ancora pienamente efficiente e i simulanti utilizzati sono solo approssimazioni della vera regolite lunare e marziana, che potrebbe comportarsi in modo ben diverso.
Marte presenta ulteriori sfide. La sua regolite tende ad essere densa e argillosa, il che può soffocare le radici delle piante bloccando l’ossigeno. Contiene anche perclorato, un potente ossidante tossico che pone seri rischi per la vita vegetale e per qualsiasi processo biologico coinvolto nel trattamento del suolo.
Un corpus di ricerca in crescita
Questo studio fa parte di un campo di ricerca più ampio e in rapida espansione su come i futuri coloni spaziali potrebbero vivere della terra. Nel gennaio 2025, uno studio separato ha scoperto che le colture crescono meglio nella regolite lunare fertilizzato rispetto a quello marziano, citando la densità e la tossicità del perclorato del suolo marziano come ostacoli chiave.
Altri ricercatori hanno esplorato l’uso di batteri per affrontare le condizioni ostili del suolo marziano e persino per costruire materiali da costruzione. Gli scienziati dell’Organizzazione indiana per la ricerca spaziale hanno dimostrato come alcuni ceppi batterici possano legare la regolite marziana in strutture simili a mattoni adatte alla costruzione di habitat, anche se la tossicità del perclorato ha richiesto l’individuazione di ceppi batterici più robusti in grado di sopravvivere alle condizioni estreme. Tecniche simili sono state applicate all’edilizia lunare, dove sigillanti derivati dai batteri vengono utilizzati per riempire le fessure nei mattoni di regolite sinterizzata.
Trasformare i reflui umani in una risorsa agricola può sembrare sgradevole, ma nel contesto della sopravvivenza nello spazio profondo è una soluzione ingegnosa. I rifiuti sono una risorsa che gli astronauti produrranno sempre in abbondanza e, se potessero essere sfruttati per nutrirli a loro volta, potrebbero rivelarsi uno degli strumenti più preziosi nella corsa dell’umanità alla colonizzazione di Marte e oltre.