L’intervista di Ricicla.tv alla professoressa del Dipartimento di Agraria, Stefania De Pascale, sul progetto dell’Agenzia spaziale europea che punta a portare la sostenibilità e la circolarità anche in orbita: tra recupero dei rifiuti organici e soluzioni a basso impatto per la produzione di cibo

‘Is there life on Mars?’ si chiedeva David Bowie in una celebre canzone. Una domanda che da decenni accompagna la curiosità scientifica ma anche il nostro immaginario. Oggi, mentre Cina e Stati Uniti si contendono il dominio delle frontiere cosmiche – mettendo nel mirino Marte, ma anche il ritorno sulla Luna – l’Europa non sta a guardare. Consapevole che la sfida non riguarda solo raggiungere altri pianeti, ma anche rendere sostenibile la vita degli astronauti durante missioni sempre più lunghe.

È in questo contesto che nasce Melissa, programma dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) per lo sviluppo di sistemi di supporto alla vita basati su processi biologici e circolari. Un progetto internazionale, ma con le radici ben piantate alle falde del Vesuvio. Nei laboratori della Reggia di Portici, infatti, i ricercatori del Dipartimento di Agraria dell’Università Federico II di Napoli (tra i partner del progetto) stanno lavorando alla realizzazione di un ecosistema artificiale basato sulla coltivazione di specie vegetali. Ortaggi o cereali che potrebbero in futuro entrare nella dieta degli astronauti impegnati in missioni spaziali di lunga durata. Ma il loro ruolo va ben oltre la semplice produzione di cibo.

“Il progetto Melissa, acronimo di Micro Ecological Life Support System Alternative, – spiega la professoressa Stefania De Pascale del Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II – mira infatti a creare un ecosistema artificiale ispirato a quelli naturali presenti sul nostro pianeta. L’obiettivo è passare da un modello lineare, basato sul rifornimento continuo dalla Terra, a un sistema circolare in cui le risorse vengono rigenerate all’interno della stessa missione”.

In questo modello, microrganismi, alghe e piante collaborano in un ciclo chiuso a trasformare gli scarti in risorse. “I rifiuti prodotti da una componente biologica – prosegue De Pascale – diventano risorse per quella successiva. Si tratta quindi di un sistema in cui i processi di degradazione e rigenerazione della materia permettono di recuperare nutrienti e mantenere l’equilibrio dell’ecosistema”. Chiudere completamente il ciclo, tuttavia, “non è semplice – chiarisce – e richiede attenzione anche alla sicurezza alimentare. Tra le soluzioni studiate ci sono, ad esempio, sistemi per utilizzare scarti umani, come l’urina opportunamente trattata, per produrre soluzioni nutritive destinate alla crescita delle piante”.

L’approccio del programma Melissa si basa su diversi compartimenti biologici, incatenati tra loro in un ‘loop’ circolare dedicato alla degradazione e al riutilizzo della sostanza organica. “Il Dipartimento di Agraria della Federico II – chiarisce la professoressa – rappresenta il punto di riferimento del progetto per il compartimento vegetale: dalla selezione delle specie più adatte alla vita nello spazio fino alla definizione dei protocolli di coltivazione in condizioni estreme”, spiega.

Per selezionare le specie vegetali più adatte e ottimizzare i protocolli di coltivazione, sono necessari ambienti di sperimentazione altamente controllati. Come la speciale camera di crescita controllata del Dipartimento di Agraria, inaugurata nel 2019 e ribattezzata PacMan (PlAnt Characterization unit for closed life support system), dove le piante vengono coltivate senza terreno simulando gli scenari di un possibile viaggio spaziale. “La struttura è equipaggiata con illuminazione a LED di ultima generazione, un sistema idroponico a ciclo completamente chiuso e oltre 300 sensori che monitorano separatamente la parte aerea e quella radicale delle piante”, spiega Stefania De Pascale. In questo ambiente sigillato le colture vegetali non contribuiscono soltanto a produrre cibo fresco, ma anche a rigenerare ossigeno, purificare l’acqua e riciclare parte dei rifiuti organici di un possibile equipaggio. “Lo stesso ruolo che hanno negli ecosistemi naturali terrestri”.

Le sperimentazioni condotte a Portici hanno contribuito alla messa a punto di un primo impianto pilota realizzato presso l’Università Autonoma di Barcellona, con tre bioreattori colonizzati da microrganismi, ciascuno specializzato in una fase della degradazione della materia organica. I microrganismi trasformano rifiuti alimentari, residui organici e parti non edibili delle piante, restituendo nutrienti al ciclo biologico. I dati raccolti nei laboratori napoletani consentiranno poi di passare alla fase di scaling, trasferendo i risultati sperimentali verso test su scala più ampia, con l’obiettivo di arrivare in futuro alla completa chiusura del ciclo del sistema Melissa.

Pur mantenendo lo sguardo verso le stelle, i piedi del progetto Melissa restano ben piantati sulla Terra. Le tecnologie sviluppate per la vita in orbita potrebbero avere infatti applicazioni preziose anche sul nostro pianeta. “Non a caso, molte innovazioni oggi utilizzate nelle vertical farm e nelle plant factory, diffuse in diverse megalopoli del mondo, derivano proprio dalle ricerche sull’agricoltura spaziale”, spiega De Pascale. Anche l’uso dei LED nell’illuminazione artificiale delle piante, del resto, ha origini simili: “si tratta di una tecnologia sviluppata inizialmente negli anni Novanta dalla NASA per l’agricoltura nello spazio”, aggiunge.

Le ricerche sulla coltivazione in ambienti chiusi e sull’uso efficiente delle risorse portate avanti tra Napoli e Barcellona offrono nuove soluzioni per un’agricoltura più sostenibile e capace di adattarsi a contesti difficili. “Dalle coltivazioni nei deserti, fino alle grandi metropoli, queste tecnologie potrebbero contribuire allo sviluppo di sistemi agricoli ad alta efficienza”. Con applicazioni, ad esempio, nella rigenerazione di suoli degradati. “Noi lavoriamo all’utilizzo di regolite lunare e marziana quindi suoli extraterrestri per la coltivazione di piante. Questi suoli non hanno le caratteristiche per supportare la vita delle piante. Utilizzando sostanza organica processata attraverso diversi sistemi riusciamo invece a rendere queste polveri minerali assolutamente inerti, substrati adatti alla coltivazione”.

Le conoscenze prodotte dal progetto Melissa, quindi, potranno e possono già contribuire a rendere l’agricoltura terrestre più efficiente nell’uso delle risorse idriche, migliorare la gestione dei suoli degradati e sviluppare sistemi di coltivazione capaci di funzionare in ambienti estremi. In un mondo in cui la popolazione è destinata a crescere e le risorse naturali diventano sempre più limitate, la ricerca sull’agricoltura spaziale potrebbe offrire strumenti utili anche per affrontare le sfide della sostenibilità sul nostro pianeta: “Dovremo utilizzare meno risorse e dovremo utilizzarle meglio”, conclude Stefania De Pascale.