Il processo di bioproduzione utilizzerebbe tre risorse in situ del Pianeta Rosso: anidride carbonica, luce solare e acqua ghiacciata. Ma non solo. Bisognerebbe anche importare su Marte due microbi terrestri (sempre che già non lo abbiamo fatto!): i cianobatteri, che assorbirebbero CO2 dall'atmosfera marziana e utilizzerebbero la luce solare per creare zuccheri; un Escherichia coli progettato per convertire quegli zuccheri in un propellente specifico per razzi e altri dispositivi di propulsione. Questa combinazione sulla Terra già esiste e si chiama 2,3-butandiolo: ha formula (CH3CHOH)2 e viene utilizzato per produrre polimeri nell'industria della gomma.
Il processo viene descritto in un articolo su Nature Communications.


bio-ISRU

Gli attuali motori a razzo, che nel prossimo futuro raggiungeranno Marte, sono alimentati da metano e ossigeno liquido (LOX) ma nessuno dei due esiste in quantità sul Pianeta Rosso. Ciò significa che gli astronauti dovrebbero riceverli dalla Terra per fare ritorno a casa. Ma il trasporto è molto costoso: si stima che il viaggio di 30 tonnellate di metano e LOX costi circa 8 miliardi di dollari. La NASA e altri studi hanno suggerito alcune alternative per ricavare i due elementi sul posto ma queste tecnologie sono ancora acerbe per lavorare su larga scala.

La proposta del Georgia Institute of Technology prevede l'utilizzo delle risorse in situ basata sulla biotecnologia (bio-ISRU) che può produrre sia il propellente che LOX dalla CO2.
Il processo restituirebbe, infatti, anche 44 tonnellate di ossigeno pulito in eccesso che potrebbe essere messo da parte per altri scopi, come sostenere la colonizzazione umana.

"L'anidride carbonica è una delle poche risorse disponibili su Marte. Sapere che la biologia è particolarmente brava a convertire la CO2 in prodotti utili la rende adatta alla creazione di carburante per missili", ha affermato Nick Kruyer, primo autore del nuovo studio.

Il processo

Prima di tutto bisognerebbe trasportare su Marte i materiali plastici per costruire fotobioreattori grandi come quattro campi da calcio.
I cianobatteri crescerebbero nei reattori tramite la fotosintesi (che richiede anidride carbonica). Gli enzimi, in un reattore separato, abbatterebbero i cianobatteri in zuccheri per l'Escherichia coli, da cui si otterrebbe il propellente per razzi, Questo verrebbe separato dal brodo di fermentazione con tecniche avanzate.

"Hai bisogno di molta meno energia per il decollo su Marte, il che ci ha dato la flessibilità di considerare diverse sostanze chimiche che non sono progettate per il lancio di razzi sulla Terra", ha detto Pamela Peralta-Yahya, autrice dello studio e professoressa alla School of Chemistry & Biochemistry e ChBE che ingegnerizza i microbi per la produzione di sostanze chimiche. "Abbiamo iniziato a considerare modi per sfruttare la gravità inferiore del pianeta e la mancanza di ossigeno per creare soluzioni che non sono rilevanti per i lanci sulla Terra".

"Il 2,3-butandiolo è in circolazione da molto tempo, ma non abbiamo mai pensato di usarlo come propellente. Dopo un'analisi e uno studio sperimentale preliminare, ci siamo resi conto che in realtà è un buon candidato", ha affermato Wenting Sun, che si occupa di combustibili alla Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering.

Ottimizzazione

 Il team sta ora cercando di eseguire l'ottimizzazione biologica e dei materiali identificati per creare un processo snello. Ad esempio, migliorare la velocità con cui i cianobatteri crescono su Marte, richiederebbe un fotobioreattore più più piccolo, abbassando significativamente il carico utile necessario per trasportare le attrezzature dalla Terra. "Dobbiamo anche eseguire esperimenti per dimostrare che i cianobatteri possono essere coltivati in condizioni marziane", ha affermato Matthew Realff, che lavora sull'analisi del processo. "Dobbiamo considerare la differenza nello spettro solare su Marte sia per la distanza dal Sole che per la mancanza di filtraggio atmosferico della luce solare. Alti livelli di ultravioletti potrebbero danneggiare i cianobatteri".