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Weltraum-Biomining: Auf dem Weg zu menschlichen Siedlungen jenseits der Erde

WISSENSCHAFTENASTRONOMIE & RAUMWISSENSCHAFTWeltraum-Biomining: Auf dem Weg zu menschlichen Siedlungen jenseits der Erde

Die Ergebnisse des BioRock-Experiments weisen darauf hin, dass bakteriell unterstützter Bergbau im Weltraum durchgeführt werden kann. Nach dem Erfolg der BioRock-Studie wird derzeit das BioAsteroid-Experiment durchgeführt. In dieser Studie werden Bakterien und Pilze auf Asteroidenmaterial in einem Inkubator unter Mikrogravitationsbedingungen der Raumstation gezüchtet, um die Biofilmbildung, Biolaugung und andere chemische und biologische Veränderungen, einschließlich der genetischen Transkriptionsveränderungen, zu untersuchen. Weltraum-Biomining ist eine bedeutende Entdeckung, die ein großes Potenzial für die Zukunft zu haben scheint.

Menschliche Siedlungen jenseits der Erde auf dem Mond oder auf Planeten wie dem Mars im Weltraum sind seit langem Thema der Science-Fiction. Allerdings wurden in den letzten zwei Jahrzehnten ernsthafte Überlegungen und Forschungsaktivitäten dazu im Gange. Eine der wichtigsten Fragen der wissenschaftlichen Gemeinschaft war, wie man die Materialien (wie Sauerstoff, Wasser, Baumaterialien einschließlich Metalle und Mineralien usw.) beschafft, die für eine selbsttragende Präsenz im Weltraum erforderlich sind (1).  

Biomining, dh Gewinnung von Metallen aus Erzen durch Biokatalyse Der Einsatz von Mikroorganismen wie Bakterien und Archaeen wird auf dem Planeten Erde schon lange praktiziert. Derzeit wird dieses Verfahren verwendet, um Kupfersulfide auszulaugen und Golderze vorzubehandeln sowie Metalle aus oxidierten Erzen zu extrahieren und Metalle aus Abfällen zurückzugewinnen (2).   

Kann die Technik des Biomining unter Schwerelosigkeitsbedingungen im Weltraum effektiv eingesetzt werden, um Materialien zu gewinnen, die für menschliche Siedlungen benötigt werden? Können Mikroorganismen bei der Extraktion von Metall und Materialien mit Asteroidenmaterialien oder Gesteinen helfen, die auf dem Mond oder . verfügbar sind? Mars? Das Wissen über Mikroben-Mineral-Wechselwirkungen im Weltraum wird auch wegen seines Potenzials bei der Bodenbildung, der Bildung von Biokrusten in geschlossenen Druckräumen, der Verwendung von Regolith (Feststoffschicht über dem Grundgestein) und der Herstellung von Baumaterialien als wichtig erachtet. Aus genau diesen Gründen wurden Weltraum-Biomining-Experimente entwickelt, um die Auswirkungen der veränderten Schwerkraft zu verstehen.  

Zu diesem Zweck führte die Europäische Weltraumorganisation (ESA) 2019 das BioRock-Experiment auf der Internationalen Raumstation (ISS) durch. Experimente sollten die biologische Auswaschung von Seltenerdelementen aus Basaltgestein unter drei Schwerkraftbedingungen untersuchen, nämlich. Mikrogravitation, simulierte Marsgravitation und simulierte Erdgravitation. Drei Bakterienarten, Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilisund Cupriavidus metallidurans wurden in der Studie verwendet. Die getestete Hypothese lautete, ob ”unterschiedliche Schwerkraftregime können die nach einem mehrwöchigen Aufenthalt im Weltraum erreichten Endzellkonzentrationen beeinflussen''. Die Ergebnisse legten keinen signifikanten Einfluss unterschiedlicher Schwerkraftbedingungen auf die endgültigen Bakterienzellzahlen nahe, was darauf hindeutet, dass die Wirksamkeit des Bleichverfahrens unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen gleich bleibt. Diese Ergebnisse des BioRock-Experiments weisen darauf hin, dass im Weltraum bakteriell unterstützter Bergbau durchgeführt werden kann. Weltraum-Biomining ist eine bedeutende Entdeckung, die ein großes Potenzial für die Zukunft zu haben scheint (3,4).  

Nach dem Erfolg der BioRock-Studie läuft derzeit das BioAsteroid-Experiment. In dieser Studie werden Bakterien und Pilze auf asteroidalem Material in einem Inkubator unter Schwerelosigkeitsbedingungen der Raumstation gezüchtet, um die Biofilmbildung, Biolaugung und andere chemische und biologische Veränderungen einschließlich der genetischen Transkriptionsänderungen zu untersuchen(5).  

Mit diesen Trittsteinen rückt die Menschheit sicherlich in Richtung menschlicher Siedlungen jenseits des Planeten Erde vor.

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References:

  1. NASA 2007. Lunar Regolith Biomining Workshop-Bericht. Online erhältlich unter https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  
  1. Johnson DB., 2014. Biomining — Biotechnologien zur Gewinnung und Rückgewinnung von Metallen aus Erzen und Abfallstoffen. Aktuelle Meinung in der Biotechnologie. Band 30, Dezember 2014, Seiten 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  
  1. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020. Das Biomining-Experiment der Raumstation zeigt die Extraktion von Seltenerdelementen in Mikrogravitation und Marsgravitation. Veröffentlicht: 10. November 2020. Nature Communication 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 
  1. Santomartino R., Waajen A., et al. 2020. Kein Effekt von Mikrogravitation und simulierter Marsgravitation auf die endgültigen Bakterienzellkonzentrationen auf der Internationalen Raumstation: Anwendungen für die Bioproduktion im Weltraum. Frontiers in Microbiology., 14. Oktober 2020. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  
  1. UK Space Agency 2020. Pressemitteilung – Biomining-Studie könnte zukünftige Siedlungen auf anderen Welten erschließen. Veröffentlicht am 5. Dezember 2020. Online verfügbar unter https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

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Umesh Prasad
Umesh Prasadhttps://www.UmeshPrasad.org
Chefredakteur, Scientific European

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