Un esperimento pionieristico sulla Stazione Spaziale Internazionale trasformerà l’urina degli astronauti in una polvere proteica commestibile, segnando una svolta potenzialmente rivoluzionaria per l’alimentazione nelle future missioni spaziali di lunga durata verso la Luna e Marte. L’Agenzia Spaziale Europea ha annunciato l’avvio del progetto HOBI-WAN (Hydrogen Oxidizing Bacteria In Weightlessness As a source of Nutrition), finanziato attraverso il programma di esplorazione Terrae Novae, che punta a testare per la prima volta in condizioni di microgravità un innovativo sistema di produzione alimentare basato sulla fermentazione batterica.
L’obiettivo della sperimentazione consiste nel validare i processi fondamentali e determinare se la produzione di Solein, una polvere ricca di proteine sviluppata dalla società finlandese Solar Foods, possa funzionare anche in assenza di gravità, offrendo agli astronauti una fonte alimentare autonoma e sostenibile durante le missioni interplanetarie. La tecnologia alla base del progetto rappresenta una risposta concreta alle sfide logistiche che caratterizzeranno l’esplorazione spaziale nei prossimi decenni, dove attualmente il cibo consumato dagli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale viene prodotto sulla Terra e successivamente trasportato con navicelle cargo sul laboratorio orbitante.
Questo approccio funziona per la ISS ma risulta insostenibile per le future missioni verso la Luna o Marte a causa dei costi proibitivi e della complessità logistica. I costi di trasporto del cibo nello spazio oscillano infatti tra i diecimila e i ventimila euro per chilogrammo, rendendo indispensabile lo sviluppo di tecnologie capaci di produrre alimenti direttamente nello spazio per garantire una presenza umana stabile e autosufficiente oltre l’orbita terrestre. Il cuore dell’esperimento consiste in un bioreattore compatto che verrà installato in un armadietto standard del ponte intermedio della Stazione Spaziale Internazionale.
All’interno di questo dispositivo sperimentale, batteri appartenenti al genere Xanthobacter verranno alimentati con idrogeno, ossigeno, anidride carbonica e urea ottenuta dall’urina degli astronauti, producendo una biomassa proteica che potrà essere successivamente analizzata e potenzialmente utilizzata come alimento. Questi microrganismi unicellulari, scoperti nella biodiversità finlandese, sono capaci di creare autonomamente il proprio nutrimento a partire da composti inorganici attraverso un processo di fermentazione a gas, convertendo l’anidride carbonica e l’idrogeno in proteine mediante il ciclo di Calvin-Benson-Bassham.
La scelta di utilizzare l’urea contenuta nell’urina come fonte di azoto per la sintesi proteica costituisce un elemento distintivo della versione spaziale del processo. Sulla Terra la produzione di Solein impiega una piccola quantità di ammoniaca come fonte di azoto, ma nello spazio l’urea proveniente dall’urina degli astronauti rappresenta una risorsa disponibile e costantemente rigenerata, perfettamente coerente con la filosofia del riciclo totale delle risorse necessaria per l’esplorazione spaziale di lunga durata. In questa prima fase sperimentale, idrogeno, ossigeno e anidride carbonica verranno forniti da serbatoi di stoccaggio, ma l’Agenzia Spaziale Europea prevede che in futuro questo processo potrà essere applicato su scala più ampia utilizzando i gas prodotti dall’equipaggio e dal sistema di supporto vitale dell’habitat, con un’efficienza di riciclaggio delle risorse superiore a quella del sistema attualmente utilizzato sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Il progetto HOBI-WAN è stato affidato a OHB System AG, selezionata come appaltatore principale, che collaborerà con Solar Foods per sviluppare la tecnologia di fermentazione a gas compatibile con l’ambiente spaziale. OHB System vanta oltre due decenni di esperienza nello sviluppo, gestione e manutenzione di carichi scientifici per la Stazione Spaziale Internazionale, essendo stata materialmente coinvolta nell’assemblaggio e nell’equipaggiamento del modulo di ricerca Columbus, il contributo europeo al laboratorio orbitante. La profonda conoscenza dell’ambiente della ISS, unita all’esperienza nei sistemi di supporto vitale e nelle piattaforme di esperimenti scientifici, rende OHB il partner ideale per portare in orbita la tecnologia di Solar Foods.
La prima fase del progetto, della durata di otto mesi, si concentrerà sullo sviluppo di un modello scientifico a terra della tecnologia di produzione Solein, un passaggio fondamentale per comprendere e risolvere le criticità tecniche prima del lancio vero e proprio. La tecnologia di bioprocessi di Solar Foods deve essere tradotta in un sistema compatto e autonomo capace di operare in modo affidabile nello spazio, dove le condizioni ambientali differiscono radicalmente da quelle terrestri. L’esperimento conterrà tre esperimenti separati e gli astronauti dovranno estrarre campioni durante la missione, mentre cartucce speciali dovranno poter iniettare gas senza alcuna fuoriuscita di fluidi, un aspetto critico considerando il potenziale esplosivo delle miscele di idrogeno e ossigeno.
Il comportamento di gas e liquidi in microgravità risulta infatti drasticamente diverso a causa dell’assenza di galleggiamento, condizione che può influenzare drasticamente il trasporto di nutrienti e gas per i microbi di Solein, rendendo necessaria una riprogettazione completa del sistema per garantirne il funzionamento nello spazio. Se la fase di sviluppo a terra avrà successo, seguirà una seconda fase dedicata alla produzione, al collaudo e al lancio dell’attrezzatura di volo vera e propria verso la Stazione Spaziale Internazionale. L’esperimento sarà ospitato in un armadietto standard del ponte intermedio che conterrà tutti i componenti necessari per il bioreattore, come un incubatore, sensori, unità di controllo e sistemi per l’estrazione dei campioni.
Solein, il nome della polvere ricca di proteine che non richiede né terreni agricoli né luce solare, viene prodotta dalla fermentazione dello Xanthobacter attraverso un processo che sulla Terra ha già dimostrato la propria efficacia industriale. La struttura produttiva Factory 01 di Solar Foods, situata a Vantaa in Finlandia e operativa dall’aprile del 2024, ha raggiunto nell’ottobre del 2025 la piena capacità produttiva di centosessanta tonnellate annue di Solein, dimostrando che la tecnologia può funzionare su scala industriale. Il bioreattore della struttura produce ogni giorno la stessa quantità di proteine di Solein che una fattoria di trecento mucche produrrebbe in proteine del latte, con il vantaggio di essere completamente svincolato dalle richieste e dall’impatto ambientale dell’allevamento tradizionale.
Dal punto di vista nutrizionale, Solein rappresenta una fonte proteica eccezionalmente completa e bilanciata. I valori tipici della polvere mostrano una composizione di settantotto percento di proteine, sei percento di grassi principalmente insaturi, dieci percento di fibre alimentari totali, due percento di carboidrati e quattro percento di minerali. Solein contiene tutti e nove gli aminoacidi essenziali richiesti dal corpo umano, caratteristica che lo rende una proteina completa al pari delle fonti animali ma senza colesterolo o grassi saturi. La polvere costituisce inoltre una buona fonte di micronutrienti come il ferro con un contenuto di un virgola uno grammi per chilogrammo e la vitamina B12 con cinquanta microgrammi per chilogrammo, elementi spesso carenti nelle proteine di origine vegetale.
La prospettiva scientifica del progetto HOBI-WAN si inserisce nella più ampia strategia dell’Agenzia Spaziale Europea per l’esplorazione spaziale, delineata nel programma Terrae Novae 2030+, che mira a garantire la presenza europea nelle imprese di esplorazione internazionale con l’obiettivo ambizioso di avere il primo astronauta europeo sulla superficie lunare prima del 2030 e di preparare il terreno per l’esplorazione umana di Marte nel corso degli anni 2040. La capacità di produrre cibo nello spazio utilizzando risorse minime rappresenta una tecnologia abilitante fondamentale per queste missioni, dove ogni grammo di carico e ogni rifornimento costituiscono una complicazione logistica e tecnologica significativa.
Angelique Van Ombergen, capo scienziato dell’Agenzia Spaziale Europea per l’esplorazione spaziale, ha sottolineato come questo progetto miri a sviluppare una risorsa fondamentale che consentirà di migliorare l’autonomia e la resilienza dei voli spaziali con equipaggio umano, nonché il benessere degli astronauti. Per consentire agli esseri umani di realizzare missioni di lunga durata sulla Luna o, un giorno, di andare su Marte, saranno necessarie soluzioni innovative e sostenibili per poter sopravvivere con risorse limitate. Con questo progetto l’Agenzia Spaziale Europea sta sviluppando una capacità fondamentale per il futuro dell’esplorazione spaziale.
Jürgen Kempf, responsabile del progetto HOBI-WAN presso OHB System, ha evidenziato come la missione vada ben oltre la sperimentazione di una nuova fonte proteica, sottolineando che si sta esplorando come supportare in modo sostenibile la vita umana nello spazio. Le conoscenze che si acquisiranno in questo ambito potrebbero anche aiutare ad affrontare le sfide globali sulla Terra, come la scarsità di risorse e la sicurezza alimentare, dimostrando come l’innovazione spaziale possa collegarsi direttamente alla sostenibilità planetaria. La tecnologia sviluppata per produrre cibo in condizioni estreme potrebbe infatti trovare applicazione anche in contesti terrestri caratterizzati da limitata disponibilità di terra arabile, scarsità d’acqua o condizioni climatiche avverse.
Arttu Luukanen, vicepresidente senior per lo spazio e la difesa di Solar Foods, ha dichiarato che l’obiettivo del progetto consiste nel confermare che l’organismo utilizzato cresce nell’ambiente spaziale come fa sulla Terra e nello sviluppare i fondamenti della tecnologia di fermentazione a gas da utilizzare nello spazio, qualcosa che non è mai stato fatto prima nella storia dell’umanità. La visione dell’azienda prevede che entro il 2035 Solein diventi la principale fonte proteica degli esploratori spaziali, un obiettivo che richiede diversi passaggi di maturazione tecnologica di cui il progetto HOBI-WAN rappresenta una pietra miliare fondamentale.
I risultati del progetto saranno fondamentali per capire come supportare in modo sostenibile l’alimentazione umana nello spazio, ma avranno anche implicazioni significative per la comprensione dei processi biologici in condizioni di microgravità. La fermentazione batterica nello spazio comporta infatti sfide uniche legate al comportamento dei fluidi e dei gas in assenza di gravità, dove fenomeni come la sedimentazione, la stratificazione e la convezione naturale vengono cancellati, richiedendo approcci completamente diversi per garantire il trasporto adeguato di nutrienti e gas alle cellule microbiche.
La scelta di utilizzare batteri ossidanti dell’idrogeno come fonte di cibo spaziale si basa su considerazioni economiche oltre che tecniche. Studi comparativi hanno dimostrato che il costo di coltivare proteine unicellulari da batteri ossidanti dell’idrogeno risulta circa tre volte inferiore rispetto al cibo preconfezionato e circa cinque volte inferiore rispetto alle microalghe coltivate con luce artificiale, quando si considerano tutti i fattori rilevanti come la massa apparente, la dissipazione di calore, i requisiti energetici e il volume pressurizzato necessario. L’efficienza di conversione dell’elettricità in biomassa per i batteri ossidanti dell’idrogeno in ambiente spaziale è stata calcolata intorno al diciotto percento, significativamente superiore al quattro percento delle microalghe.
Il sistema di supporto vitale della Stazione Spaziale Internazionale ha già dimostrato capacità notevoli nel riciclaggio delle risorse, raggiungendo un tasso di depurazione dell’acqua del novantotto percento grazie a un sistema avanzato che ricicla l’urina e il sudore degli astronauti in acqua potabile. L’esperimento HOBI-WAN estende questa filosofia del riciclaggio totale al campo della produzione alimentare, utilizzando l’urea come risorsa invece che come scarto, chiudendo ulteriormente il ciclo delle risorse necessarie per la sopravvivenza umana nello spazio.
Il progetto si inserisce in un contesto più ampio di ricerca sulla produzione di cibo nello spazio che include diverse tecnologie complementari. La NASA e altre agenzie spaziali stanno esplorando la coltivazione di vegetali freschi attraverso il sistema Vegetable Production System sulla Stazione Spaziale Internazionale, che ha già permesso agli astronauti di coltivare piccole quantità di insalate, senape e bok choy in microgravità. Esperimenti di agricoltura cellulare hanno portato alla produzione del primo bistecca coltivata nello spazio nel 2019 utilizzando la tecnologia di bioprinting tridimensionale, mentre progetti italiani come BIOMIRATE dell’Agenzia Spaziale Italiana stanno sviluppando sistemi innovativi e superfood per supportare la vita umana sulla Luna e su Marte.
La sfida della Deep Space Food Challenge lanciata dalla NASA in coordinamento con l’Agenzia Spaziale Canadese nel 2021 ha ulteriormente stimolato l’innovazione nel settore della produzione alimentare spaziale, richiedendo tecnologie innovative che richiedano risorse minime e producano scarti minimi, fornendo al contempo cibo sicuro, nutriente e gustoso per missioni di esplorazione umana di lunga durata. Questa iniziativa ha sottolineato come il cibo rappresenti uno dei principali deficit tecnologici per l’esplorazione spaziale di lunga durata, evidenziando l’importanza strategica dello sviluppo di sistemi alimentari sostenibili per lo spazio.
Le implicazioni del progetto HOBI-WAN vanno oltre le applicazioni spaziali immediate, offrendo potenziali soluzioni anche per le sfide alimentari terrestri. La tecnologia di fermentazione a gas sviluppata da Solar Foods consente la produzione di proteine completamente indipendente dalle condizioni meteorologiche, dall’irrigazione e dall’uso del suolo, con un’impronta ambientale significativamente ridotta rispetto alle fonti proteiche tradizionali. Quando alimentato con elettricità rinnovabile, Solein genera solo un virgola cinquantasette chilogrammi di anidride carbonica equivalente per chilogrammo di proteina, confrontato con i duecentoquattro virgola trentatré chilogrammi della produzione di carne bovina e i centosettantadue virgola ottantasette chilogrammi della produzione lattiero-casearia.
La capacità di produrre cibo utilizzando risorse locali rappresenta un elemento fondamentale per l’economia spaziale emergente e per la sostenibilità delle future colonie extraterrestri. L’utilizzo in situ delle risorse, principio fondamentale dell’esplorazione spaziale sostenibile, prevede che le missioni di lunga durata debbano essere in grado di sfruttare le risorse disponibili localmente piuttosto che dipendere completamente dai rifornimenti dalla Terra. Nel caso della produzione alimentare, questo principio si traduce nella necessità di sviluppare sistemi capaci di trasformare le risorse disponibili nello spazio in nutrienti utilizzabili, creando un ecosistema chiuso e autosufficiente.
La prospettiva temporale del progetto prevede che nei prossimi anni si raccolgano dati fondamentali sulla fattibilità della produzione di Solein in condizioni di microgravità, aprendo la strada a una possibile implementazione operativa su scala più ampia nelle future missioni lunari e marziane. L’Agenzia Spaziale Europea prevede di avere il primo astronauta europeo sulla superficie lunare prima del 2030 e di preparare una campagna di esplorazione lunare sostenuta negli anni 2030, con l’obiettivo a lungo termine di inviare europei su Marte entro il 2040. Queste missioni richiederanno necessariamente sistemi di supporto vitale avanzati capaci di garantire l’autonomia alimentare dell’equipaggio.
La dimensione psicologica dell’alimentazione spaziale rappresenta un aspetto fondamentale per il successo delle missioni di lunga durata. Gli astronauti riferiscono che il cibo fresco costituisce ciò che manca maggiormente durante le permanenze prolungate nello spazio, e la possibilità di produrre alimenti freschi direttamente a bordo può contribuire significativamente al benessere psicologico dell’equipaggio. Solein, con il suo sapore umami delicato e la consistenza simile alla farina, può essere facilmente integrato in una varietà di preparazioni culinarie, permettendo agli astronauti di preparare piatti familiari e confortanti che contribuiscono al mantenimento del morale durante missioni che possono durare mesi o anni.
Il successo del progetto HOBI-WAN dipenderà dalla capacità di superare diverse sfide tecniche complesse legate all’operazione di processi biologici nello spazio. La microgravità influenza il comportamento dei microorganismi in modi ancora non completamente compresi, con studi che hanno dimostrato alterazioni nella crescita microbica, nell’espressione genica e nella resistenza agli antibiotici in condizioni di assenza di peso. Il sistema di fermentazione dovrà quindi essere progettato per compensare questi effetti, garantendo che i batteri Xanthobacter mantengano le proprie capacità produttive anche in microgravità.
L’aspetto della sicurezza alimentare riveste particolare importanza nel contesto spaziale, dove le opzioni di intervento medico risultano limitate e le conseguenze di una contaminazione alimentare potrebbero essere catastrofiche per la missione. Il sistema di produzione di Solein dovrà quindi incorporare molteplici livelli di controllo e sterilizzazione per garantire che il prodotto finale sia completamente sicuro per il consumo umano. La natura chiusa del sistema di fermentazione, operante in un ambiente sterile con microrganismi controllati e nutrienti purificati, offre vantaggi intrinseci dal punto di vista della sicurezza alimentare rispetto ai sistemi di coltivazione agricola tradizionali.
Il progetto HOBI-WAN rappresenta quindi un passo significativo verso la realizzazione di una presenza umana permanente e sostenibile oltre l’orbita terrestre, affrontando una delle sfide fondamentali dell’esplorazione spaziale attraverso un approccio innovativo che combina biotecnologia avanzata, ingegneria spaziale e filosofia del riciclo totale delle risorse. I risultati di questo esperimento pionieristico sulla Stazione Spaziale Internazionale contribuiranno a determinare se l’umanità potrà davvero espandere la propria presenza nel sistema solare, trasformando risorse apparentemente inutili come l’urina in nutrienti essenziali per la sopravvivenza, e dimostrando ancora una volta come l’innovazione tecnologica possa superare le limitazioni imposte dall’ambiente estremo dello spazio profondo. Per restare sempre aggiornato scarica GRATIS la nostra App!
