Voedselbeheer en Waterrecycling op het ISS als Blauwdruk voor Duurzaamheid

Het International Space Station (ISS) vereist gespecialiseerde voeding die lichtgewicht, stabiel en eenvoudig te hanteren is in microzwaartekracht. Deze operationele eis heeft geleid tot de voortdurende verfijning van voedselconserveringstechnieken, waarbij vriesdrogen een centrale methode blijft. Deze techniek, die al sinds het Gemini-programma wordt toegepast, verwijdert water via vacuümsublimatie, waardoor de voedingswaarde van gerechten zoals roerei en pasta behouden blijft voor rehydratatie door de bemanning. Het Gemini-programma diende als een cruciale overbrugging tussen de Mercury- en Apollo-missies en was essentieel voor het testen van vroege voedselbeheerconcepten.

Een opmerkelijke aanpassing in de dagelijkse voeding is de voorkeur voor tortilla's boven brood. Deze keuze is ingegeven door veiligheidsoverwegingen, aangezien brood kruimels genereert die een potentieel risico vormen voor de gevoelige elektronische apparatuur aan boord van het ruimtestation. Om de fysiologische gevolgen van langdurig verblijf in de ruimte, zoals bot- en spierafbraak, tegen te gaan, wordt de voedingsinname strikt gemonitord en aangevuld. Recente toevoegingen aan het dieet omvatten calciumrijke bronnen zoals amaranth-eiwit, wat de noodzaak van gerichte voedingsondersteuning benadrukt. Wetenschappers, onder meer van de University of Adelaide, gebruiken wiskundige modellen, waaronder lineair programmeren, om de ideale maaltijden te berekenen die voldoen aan de minimale dagelijkse caloriebehoefte van mannelijke astronauten, geschat op 2812 calorieën.

Het waterbeheer aan boord van het ISS is een toonbeeld van circulaire economie in de ruimte, met een uitzonderlijk efficiënt recyclingproces. Geavanceerde systemen, zoals de Urine Processor Assembly (UPA) en de Water Processor Assembly (WPA), werken samen om ongeveer 93% van het gebruikte water terug te winnen uit bronnen als adem, zweet en urine. De UPA destilleert urine, waarbij 70 tot 85% van het water wordt teruggewonnen en naar de WPA wordt gestuurd, die ook condensaat van de afvalwaterbus ontvangt. Dit gerecyclede water wordt niet alleen direct gebruikt als drinkwater, maar een deel ondergaat ook elektrolyse in de Oxygen Generation Assembly (OGS) om zuurstof te produceren, waarbij het bijproduct water via het Sabatier-proces terug in het systeem wordt gebracht. Sommige bronnen suggereren dat de totale waterrecyclinggraad op het ISS zelfs rond de 98% kan liggen.

Deze technologische prestaties in de ruimte hebben directe implicaties voor duurzaamheid op Aarde, met name in waterarme gebieden. De systemen die zijn ontwikkeld voor maximale efficiëntie en kostenbesparing op het ISS dienen als blauwdruk voor de ontwikkeling van waterrecyclingsystemen op geïsoleerde of door droogte getroffen locaties op Aarde. De wereldwijde markt voor Water Recycle and Reuse Technologies wordt bijvoorbeeld geprojecteerd op een waarde van 17,89 miljard dollar tegen 2025, met een groeiende samengestelde jaarlijkse groeipercentage (CAGR) van 10,6%, gedreven door strengere regelgeving en de noodzaak tot kostenreductie. Voor toekomstige langdurige missies naar de Maan of Mars wordt tevens gewerkt aan technologieën om voedsel ter plaatse te cultiveren, met als uiteindelijk doel volledige autonomie.