O Programa Artemis da NASA é um retorno incrível à Lua que pode redefinir como os futuros humanos se alimentarão tanto no espaço quanto na Terra. Sete experimentos focados em plantas foram aprovados para entender os diferentes requisitos para cultivar plantas com sucesso no espaço. Além da agricultura espacial, novas inovações como alimentos impressos em 3D, embalagens e novas aplicações de microbiomas podem ter grandes implicações para a alimentação na Terra. Os desafios de design da alimentação no espaço (longevidade, ciclos de circuito fechado, nutrição e incapacidade de cozinhar) podem melhorar o acesso à nutrição em ambientes desafiadores na Terra.
O que é necessário para a alimentação no espaço?
Embora a maioria de nós na Terra esteja focada na variedade e na nutrição de nossas dietas, alguns critérios fundamentais para sistemas de alimentação espacial são:
1. Segurança alimentar: prevenção da deterioração dos alimentos, processamento de resíduos e reciclagem com ecossistemas de circuito fechado avançados para o crescimento de plantas
2. Confiabilidade: capacidade de resistir às condições adversas encontradas no espaço, longa vida útil e necessidade de pouco espaço.
3. Densidade nutricional e prazer (palatável, variado, fácil de preparar, etc.)
O espaço apresenta desafios únicos
Cultivar plantas no espaço apresenta desafios por ser um ecossistema fechado sem gravidade, sem luz solar direta, com espaço limitado e suprimento de água restrito. A ausência de gravidade significa que cozinhar é difícil e deve minimizar o desgaste de recursos na nave (massa, energia, tempo da tripulação, água, descarte de resíduos). Alimentos pré-embalados nem sempre são viáveis devido à deterioração dos nutrientes e às enormes quantidades necessárias. No futuro, a exploração do espaço profundo exigirá anos de viagem com um suprimento limitado de comida e água e sem possibilidades de reabastecimento.
Tendências de publicações e patentes
Publicações e patentes da NASA e de outras agências sobre alimentação espacial ocorrem há décadas. Usando a CAS Content Collection™, analisamos publicações científicas globais relacionadas à alimentação espacial e sistemas de vida entre 2000 e 2022. O cenário de pesquisa mostra que grandes anúncios de novos programas espaciais impulsionam um aumento nas futuras publicações e patentes em todo o mundo. Por exemplo, a Estação Espacial Internacional tem feito um esforço enorme desde que foi anunciada pela primeira vez em 1993. O aumento nas publicações e patentes desde então está altamente correlacionado aos mais de 2.500 experimentos realizados desde então. Da mesma forma, há uma tendência clara de aumento na pesquisa após o anúncio do Programa de Tripulação Comercial da NASA em 2011 e um aumento correspondente após o Programa Artemis em 2017 (Figura 1).
Novas soluções: comida espacial impressa em 3D
Uma pizza de outro mundo? Perdão pelo trocadilho, mas os novos avanços na impressão 3D de alimentos na Estação Espacial Internacional podem ter um impacto enorme em alguns dos maiores desafios alimentares que temos na Terra. Impressoras 3D agora produzem diferentes designs e dietas personalizadas adicionando ingredientes específicos aos alimentos. Hoje, as tintas para a impressora 3D podem consistir em carne seca, vegetais e pós de laticínios, fortificados com micronutrientes relevantes. Algumas das tintas comestíveis imprimíveis mais comuns são purê de batata, chocolate, massa, queijo, creme, cobertura de bolo e frutas.
Essa tecnologia é crucial para estender a vida útil da comida espacial. Ela permite que o material alimentício seja estéril e armazenado na forma de matéria-prima. Além disso, isso minimiza o espaço de armazenamento a bordo.
Usando microrganismos para produzir nutrientes
Pesquisadores estão investigando diferentes tipos de bactérias para converter componentes do ar ou resíduos corporais em nutrientes. Por exemplo, bactérias — conhecidas como hidrogenotróficas (microrganismos unicelulares que metabolizam hidrogênio para obter energia) — poderiam converter o dióxido de carbono exalado pelos astronautas em proteínas em um processo de fermentação. Outros pesquisadores descobriram que a Yarrowia lipolytica, um parente do fermento de padeiro, pode ser usada para produzir lipídios e até plásticos ao alimentá-las com urina humana, abrindo a possibilidade de transformar resíduos naturais em nutrientes essenciais para a saúde humana.
Alimentos pré-embalados
Embora alimentos secos ou congelados sejam essenciais, a NASA está analisando tecnologias emergentes de conservação de alimentos para novas abordagens. Por exemplo, a Esterilização Térmica Assistida por Pressão e Esterilização por Micro-ondas garante maior qualidade inicial e nutrição em alimentos pré-embalados. Pesquisadores também estão investigando embalagens melhores para aumentar a vida útil dos alimentos em até 5 anos.
Sistemas de ciclo fechado e cultivo espacial
A melhor opção para uma fonte boa e constante de nutrição adequada depende do cultivo a bordo da espaçonave. A existência de uma fazenda espacial ajudaria na criação de um ambiente sustentável, já que as plantas podem ser usadas para reciclar águas residuais, gerar oxigênio, purificar o ar e até mesmo reciclar fezes na espaçonave. Atualmente, existe um jardim espacial, conhecido como Veggie, que existe. Ele pode acomodar seis plantas e foi usado para cultivar com sucesso alface, acelga chinesa, mostarda mizuna, couve russa vermelha e flores zínia. Uma lista das plantas que foram cultivadas no espaço nas últimas quatro décadas pode ser encontrada aqui.
Implicações reais para a alimentação espacial
A pesquisa nesta área de alimentação espacial leva a uma relação melhor e mais sustentável entre nossa comida e o planeta. Estufas de ciclo fechado e agricultura vertical podem ser utilizadas em áreas áridas, polares, remotas ou altamente povoadas devido às suas baixas necessidades de água e terra. Produzir carne usando componentes do ar poderia reduzir a pecuária e exigir muito menos uso de terra e água. Um purificador de ar aprimorado criado para alimentação espacial é atualmente usado para conservação de alimentos e em salas de cirurgia.
A impressão 3D de alimentos pode desempenhar um papel na redução da escassez de alimentos aqui na Terra. Impressoras 3D podem ser usadas para criar alimentos de forma mais rápida e limpa do que qualquer chef, ao mesmo tempo em que personalizam valores nutricionais e texturas. As tintas comestíveis também podem ampliar o uso de fontes não tradicionais de material alimentício.
Todas essas tecnologias podem reduzir o volume de transporte, embalagem, distribuição e outros custos ao se aproximarem dos clientes, diminuindo assim a pegada ecológica. Os benefícios da pesquisa contínua sobre exploração espacial estendem-se, portanto, ao meio ambiente da Terra e aos seus habitantes, fornecendo ideias sobre a manutenção e preservação dos ecossistemas terrestres.
