Ide o automat, ktorý bude pestovať spirulinu a vyrábať z nej jedlú pastu.
Tím BioX Technologies. Zľava: Adam Trčka, Monika Jurašiková, Ha Anh Thai, Rastislav Krampl. Zdroj: BioX Technologies
Astronauti na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) či vo vesmírnych raketách si nemôžu naberať polievku lyžicou ani odhrýzať z čipsov. Keďže vo vesmíre je beztiažový stav, kvapky aj omrvinky by mohli vniknúť do prístrojov a pokaziť ich.
Zásoby potravín, ktoré majú k dispozícii, musia byť vo vákuovom balení, dehydrované alebo lyofilizované, čiže sušené mrazom. Spravidla sú v tubách alebo vo vreckách so slamkou. Výber jedál sa tiež posudzuje veľmi kriticky. Na zreteľ sa berie nielen koľko vážia, keďže v raketách doslova zaváži každý gram, ale aj ich výživová hodnota.
Prečo práve spirulina
Spirulina má v tomto smere ideálne vlastnosti. Hoci ide v skutočnosti o baktériu, považuje sa za superpotravinu. Obsahuje veľa vitamínov, minerálov, no najmä bielkovín a zdravých tukov. V ľudskom organizme dokáže regulovať glukózu, krvný tlak, cholesterol, zmierňovať zápaly či znižovať oxidačný stres.
Čo je MELLiSA
Slovenský startup BioX Technologies vyvíja zariadenie, ktoré by spirulinu získavalo z kvapalného roztoku a zároveň ju premieňalo na potravinu v uzavretom cykle. Pracuje na ňom v rámci programu MELLiSA, ktorý je súčasťou výskumu Európskej vesmírnej agentúry (ESA). MELLiSA sa zameriava na podporu ľudského života vo vesmíre i na Zemi, pričom sa inšpiruje prirodzeným pozemským ekosystémom, v ktorom nič nevyjde nazmar. Zaoberá sa napríklad aj pestovaním jedla a recykláciou plynov.
Viac výskumný program MELLiSA a vývoj „spirulinového automatu“ približujú environmentalistka Monika Jurašiková a projektový manažér Rastislav Krampl spoločnosti BioX Technologies.
„MELLiSA sa snaží vytvoriť v priestoroch pre vesmírne posádky ucelený systém, v ktorom všetko, čo človek vyprodukuje, využije na svoje prežitie. Nielen bežný odpad, ale aj oxid uhličitý, ktorý vydychujeme, alebo moč,“ vysvetľuje Monika Jurašiková.
Rastislav Krampl dodáva, že napríklad z moču je možné vyrobiť pitnú vodu bez akéhokoľvek sfarbenia alebo zápachu, ktorý by ho pripomínal. Uvádza tiež, že astronauti na vesmírnej stanici ISS recyklujú aj vodu. „Jedna je priezračná, druhá žltá, ďalšia šedá. Na základe jej kvality ju používajú na rôzne účely,“ objasňuje.
V súvislosti s programom MELLiSA dopĺňa, že sa na ňom podieľa viacero výskumných laboratórií po celej Európe. „Ich výsledky sa napokon môžu uplatniť taktiež pri misii na Mars, ku ktorej sa ľudstvo reálne približuje. Predpokladá sa, že misia potrvá najmenej tisíc dní.“
Fotka vľavo: Spirulina pod mikroskopom. Fotka v strede: Fľašky so spirulinou naočkovanou v médiu. V nich rastie týždeň v zariadení, ktoré ju neustále premiešava, dodáva jej svetlo a požadovanú teplotu. Po týždni sa opäť preočkuje do nového média a cyklus sa opakuje. Fotka vpravo: Spirulina rastúca v médiu v bioreaktore má rovnaké podmienky ako vo fľaškách: zboku prichádza svetlo, vrtuľa v bioreaktore ju neustále premiešava a taktiež je kontrolovaná stála teplota a pH. Foto: BioX Technologies
Spirulina je možno tiež z vesmíru
Slovenskí startupisti sa stali súčasťou vesmírneho programu MELLiSA v roku 2019. Už vtedy pestovali spirulinu v bioreaktore vo fľaštičkách so slaným živným kvapalným roztokom, ale ešte nemali vymyslený proces, pomocou ktorého by ju vedeli z tohto média dostať. „Problémom je, že z litra takejto tekutiny získate iba jeden gram sušenej spiruliny a astronauti ju musia spotrebovať v čo najjednoduchšom stave. Dostať ju do formy tablety je neefektívne, pretože na to, aby sme ju vysušili a zlisovali, treba veľké množstvo energie. Najoptimálnejšie je spracovať ju do formy pasty,“ hovorí Jurašiková, ktorej spirulina chuťou pripomína steblo čerstvej trávy. „Ale jemne osolené steblo trávy, keďže rastie v slanom roztoku,“ dodáva.
Musia myslieť tri kroky dopredu
Astronauti by mohli spirulinovú pastu využiť ako výživné ochucovadlo. Obsahuje predovšetkým zdravé proteíny a zdravé tuky, ale i vitamíny A, B1, B2, B3, B6, B9, C a E. „Niektoré výskumné tímy sa snažia spirulinu obohatiť o ďalšie výživové alebo i farmaceutické vlastnosti. Napríklad do nej zabudujú selén, vďaka ktorému získa navyše antioxidačné vlastnosti a môže pôsobiť aj protinádorovo,“ hovorí Krampl a zdôrazňuje, že cieľom nie je spraviť zo spiruliny základnú zložku výživy, ale jej dokonalejší doplnok.
Spôsob, ako vyrobiť zo spiruliny pastu, médium, v ktorom rástla recyklovať a použiť na rast ďalšej spiruliny, už vyvinuli. „Chystáme sa o tom publikovať odborný článok, ktorý momentálne posudzujú odborníci z radov vedcov. Máme už aj nákres zariadenia, v ktorom sa cyklický proces pestovania spiruliny a jej premeny na pastu bude odohrávať. Pred nami je ďalšia fáza, keď ho musíme vyrobiť a otestovať,“ opisuje Krampl.
Monika Jurašiková hovorí, že pri všetkom, čo robia, musia myslieť tri kroky dopredu, keďže zariadenie musí fungovať v podmienkach nulovej gravitácie, ale konštruuje sa na Zemi. „Snažím sa predstaviť si všetky možné situácie, ktoré by mohli na vesmírnej stanici alebo v rakete nastať. Naše zariadenie musí byť skonštruované tak, aby bolo úspešne kvalifikované a aby ho podmienky nevyradili z prevádzky.“
Schéma zariadenia na kontinuálne získavanie biomasy z kultivačného roztoku, ktoré navrhol startup BioX Technologies. Foto: BioX Technologies
Rastislav Krampl dodáva, že v poslednej fáze sa bude funkčnosť „spirulinového automatu“ testovať. Jednou z možností je pritom takzvaný parabolický let. „Európska vesmírna agentúra má nekomerčný Airbus Zero G A310, čiže lietadlo, ktoré využíva na priblíženie podmienok nulovej gravitácie. Je v ňom len pár sedadiel v čelnej časti, kde sedí pilot. Trup je takmer prázdny. Vyletí do určitej výšky a potom ho pilot nasmeruje k zemi pod ostrým uhlom, čím simuluje pád. Ak by nebol pripútaný, začal by levitovať. Cieľom je vychytať prípadné nedostatky na zriadeniach pre vesmírne účely ešte pred tým, ako sa umiestnia niekde v kozme, kde by sa problémy s nimi riešili oveľa zložitejšie a drahšie.“
Všetko, čo vypustíme do vesmíru, treba podrobne poznať
Startupisti z BioX Technologies navrhujú automat na výrobu spirulinovej pasty tak, aby ju podľa potreby produkoval vo väčšom či v menšom množstve, a to pripojením či odpojením rovnakých modulov. Automat sa tak bude dať použiť nielen vo vesmíre, ale aj na Zemi, kde sa dá predpokladať záujem o väčšiu produkciu spirulinovej pasty.
„Samozrejme, nemôžeme konkurovať dnes bežne dostupným doplnkom výživy zo spiruliny, ktoré vyrábajú napríklad v Indii. Tam ju môžu ľahko vyzbierať pomocou sita z lokálneho jazera a spracovať oveľa rýchlejšie a lacnejšie ako my. Uvažujeme preto o tom, že by sme ju pestovali v jazierkach, v skleníkoch a jej vlastnosti by mohli byť geneticky vylepšené. Viem, že genetické manipulácie stále v niektorých ľuďoch vyvolávajú strach, ale nie je to úplne na mieste. Dnes sa používajú napríklad aj pri výrobe väčšiny liečiv, len to nie je všeobecne známe,“ objasňuje Krampl.
Navyše v spolupráci s Fakultou chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity rozbieha BioX výskumný projekt, ktorého cieľom je dôkladne overiť zloženie tukov v bunkách spiruliny. „Je dôležité, aby sme poznali zloženie každého mikroogranizmu, ktorý letí do vesmíru. Musíme sa naň dívať ako na nejakú súčiastku, ktorú potrebujeme dobre poznať, aby sme vedeli, ako môže reagovať v rozličných situáciách,“ vysvetľuje Monika Jurašiková.
Budúcnosťou sú kuchynské zariadenia priateľské voči prírode
Okrem zariadenia na pestovanie a spracovanie spiruliny sa v BioX Technologies venujú aj vývoju ďalšieho potravinárskeho zariadenia, zatiaľ výlučne pre bežných ľudí. „Vďaka nemu by si v domácich podmienkach dokázali pripraviť jedlo, aké majú aj astronauti. Ovocie, prebytky z kuchyne, ale vlastne čokoľvek, teda mlieko, vajíčka, mäso si tak uchovajú trvanlivosť až tri roky,“ približuje Krampl. Technologický proces, ktorým sa to dosahuje, sa volá lyofilizácia, čo je jednoducho povedané sušenie mrazom.
„Je to asi sto rokov známy fyzikálny jav, pri ktorom sa na sušenie potraviny využije podtlak a podchladenie. Najprv sa hlboko zamrazí pod tlakom, čím vznikne vákuum. Potom sa postupne zvyšuje teplota a vákuum ostáva nezmenené. Takýmto spôsobom sa ľad premení priamo na vodnú paru, čo znamená, že sa obíde stupeň skvapalnenia. Potraviny sušené mrazom si zachovávajú svoj vzhľad, štruktúru, vône aj všetky vitamíny a nutričné vlastnosti,“ približuje podrobnosti Krampl a dodáva, že napokon dnes sú už takto upravené potraviny, najmä ovocie, bežne dostupné. A keďže BioX je startupovou firmou, nevylučuje, že ich zariadenie možno nakoniec upravia aj pre potreby vesmíru.
Budúcnosť pravdepodobne prinesie do našich kuchýň rôznych nových automatizovaných pomocníkov na predĺženie trvanlivosti potravín, na ich výrobu od bunky či semiačka po hotový produkt, ale tiež na ich recyklovanie. Je možné, že niektorí z nás už budú mať kuchyne na Marse a pre pozemšťanov sa budú produkovať rovnaké domáce spotrebiče ako pre Marťanov.
V každom prípade je fajn, že v súčasnosti dbá čoraz viac vedcov a inovátorov na to, aby ich vynálezy boli nielen prínosom pre ľudí, ale tiež na to, aby neškodili prírode. Veď existujeme vďaka nej.
