Imaginez que vous êtes en route pour Mars, et vous perdez un outil crucial lors d'une sortie dans l'espace. Ne pas s'inquiéter, vous rentrerez simplement dans votre vaisseau spatial et utiliserez des micro-organismes pour convertir votre urine et le dioxyde de carbone expiré (CO 2 ) en produits chimiques pour en fabriquer un nouveau. C'est l'un des objectifs ultimes des scientifiques qui développent des moyens de rendre les longs voyages spatiaux réalisables.

Les chercheurs présentent leurs résultats aujourd'hui lors de la 254e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

Les astronautes ne peuvent pas emporter beaucoup de pièces de rechange dans l'espace, car chaque once supplémentaire augmente le coût du carburant nécessaire pour échapper à la gravité terrestre. "Si les astronautes doivent faire des voyages qui s'étendent sur plusieurs années, nous devrons trouver un moyen de réutiliser et de recycler tout ce qu'ils apportent avec eux, " Mark A. Blenner, Doctorat., dit. "L'économie atomique deviendra vraiment importante."

La solution réside en partie dans les astronautes eux-mêmes, qui va constamment générer des déchets en respirant, manger et utiliser des matériaux. Contrairement à leurs amis sur Terre, Blenner dit, ces astronautes ne voudront pas jeter de molécules de déchets. Alors lui et son équipe étudient comment réutiliser ces molécules et les convertir en produits dont les astronautes ont besoin, comme les polyesters et les nutriments.

Quelques nutriments essentiels, tels que les acides gras oméga-3, avoir une durée de conservation de quelques années seulement, dit Blenner, qui est à l'Université de Clemson. Ils devront être faits en route, commençant quelques années après le lancement, ou à destination. "Avoir un système biologique que les astronautes peuvent réveiller d'un état dormant pour commencer à produire ce dont ils ont besoin, quand ils en ont besoin, est la motivation de notre projet, " il dit.

Le système biologique de Blenner comprend une variété de souches de levure Yarrowia lipolytica . Ces organismes ont besoin à la fois d'azote et de carbone pour se développer. L'équipe de Blenner a découvert que la levure peut obtenir son azote à partir de l'urée dans l'urine non traitée. Pendant ce temps, les levures tirent leur carbone du CO 2 , qui pourrait provenir du souffle expiré des astronautes, ou de l'atmosphère martienne. Mais pour utiliser le CO 2 , la levure a besoin d'un intermédiaire pour "fixer" le carbone sous une forme qu'elle peut ingérer. Dans ce but, la levure repose sur des cyanobactéries photosynthétiques ou des algues fournies par les chercheurs.

L'une des souches de levure produit des acides gras oméga-3, qui contribuent au coeur, santé des yeux et du cerveau. Une autre souche a été conçue pour produire des monomères et les lier pour fabriquer des polymères de polyester. Ces polymères pourraient ensuite être utilisés dans une imprimante 3D pour générer de nouvelles pièces en plastique. L'équipe de Blenner continue de développer cette souche de levure pour produire une variété de monomères qui peuvent être polymérisés en différents types de polyesters avec une gamme de propriétés.

Pour l'instant, les souches de levure modifiées ne peuvent produire que de petites quantités de polyesters ou de nutriments, mais les scientifiques travaillent à augmenter la production. Ils étudient également des applications ici sur Terre, en pisciculture et en nutrition humaine. Par exemple, les poissons élevés en aquaculture doivent recevoir des suppléments d'acides gras oméga-3, qui pourraient être produites par les souches de levure de Blenner.

Bien que d'autres groupes de recherche mettent également la levure au travail, ils n'ont pas la même approche. Par exemple, une équipe de DuPont utilise déjà de la levure pour fabriquer des acides gras oméga-3 pour l'aquaculture, mais sa levure se nourrit de sucre raffiné au lieu de déchets, dit Blenner. Pendant ce temps, deux autres équipes fabriquent de la levure pour fabriquer des polyesters. Cependant, contrairement au groupe de Blenner, ils ne conçoivent pas les organismes pour optimiser le type de polyester produit, il dit.

Quelle que soit leur approche, ces chercheurs ajoutent tous à l'ensemble des connaissances sur Y. lipolytica , qui a été beaucoup moins étudié que, dire, la levure utilisée dans la fabrication de la bière. "Nous apprenons que Y. lipolytica est assez différente des autres levures dans leur génétique et leur nature biochimique, " dit Blenner. "Chaque nouvel organisme a une certaine bizarrerie sur laquelle vous devez vous concentrer et mieux comprendre."