No espaço não há terra fértil. Nem chuva, nem bactérias do solo, nem estações. Mas há uma certeza: qualquer missão à Lua ou a Marte vai precisar de comer. E como levar comida da Terra custa uma fortuna — cada libra (0,45 kg) de carga conta, como resume a estudante Alexandra Smith —, a solução passa por cultivar no destino. O problema é que cultivar no espaço obriga a resolver tudo ao mesmo tempo: luz, gases, humidade, nutrientes e espaço.
É exatamente isso que fazem os investigadores do centro ASTRA da Universidade do Sul da Florida (USF), que trabalham em agricultura espacial em três frentes: estufas automatizadas dentro de CubeSats em órbita, biorreatores que reciclam resíduos humanos em nutrientes e plantas extremófilas como modelos de stress. O trabalho foi apresentado pela USF a 28 de julho.
A estufa que começou num armário de casa
Dentro de pequenos satélites em forma de caixa — os CubeSats — que viajam em órbita terrestre baixa, estufas automatizadas testam como as plantas terrestres sobrevivem no espaço. São lançados pela NASA em colaboração com universidades, incluindo a USF, e têm sido liderados em parte pelo professor Arash Takshi.
A história do projeto tem um começo improvável: Takshi construiu o primeiro protótipo no armário de casa, usando alface romana vermelha. O que começou como uma montagem simples com sensores, câmaras e sistemas de monitorização de gases evoluiu para uma plataforma sofisticada, desenhada para sustentar o crescimento de plantas no espaço. As experiências revelaram o quão sensíveis as plantas são às variáveis ambientais: pequenas mudanças nos gases, humidade, humidade do solo ou iluminação afetaram significativamente o crescimento.
Plântulas de mangue cultivadas no laboratório de Christina Richards: os manguezais servem de modelo de resiliência a stress extremo. Crédito: Andres Faza/USF
A complexidade do problema levou a equipa para além das plantas: alguns fungos crescem mais depressa e são mais resistentes a condições extremas do que as plantas, e certos fungos exibem propriedades invulgares relacionadas com radiação que interessam à NASA. Os CubeSats da USF estão a ser usados para estudar tanto plantas como fungos.
Do lixo ao bok choy: o biorreator de 20 anos
Transportar água e nutrientes para a Lua é caro de mais para ser desperdício. No laboratório de biotecnologia de membranas do professor Daniel Yeh, um sistema processador orgânico usa microrganismos anaeróbicos para decompor resíduos humanos e recuperar nutrientes, produzindo um líquido rico, semelhante a uma solução nutritiva para plantas. O laboratório já cultivou com sucesso bok choy sem solo usando esses nutrientes reciclados.
Transportar mantimentos para o espaço é extremamente caro, e cada libra de carga conta. Em vez de removermos os nutrientes como resíduo, reciclámo-los em sistemas de crescimento de plantas que podem sustentar astronautas em missões de longa duração. Esta mesma tecnologia também pode ser usada para enfrentar os desafios das águas residuais na Terra.
— Alexandra Smith, estudante de pós-graduação no laboratório Yeh
O biorreator não nasceu para o espaço: há 20 anos que o laboratório desenvolve sistemas off-grid de tratamento de águas residuais e recuperação de recursos — como o NEWgenerator, já instalado na Índia e na África do Sul. Foi essa experiência que chamou a atenção da NASA: nos últimos oito anos, a equipa colabora com o Kennedy Space Center para desenvolver versões espaciais do biorreator de membrana, destinadas à futura base lunar.
Fora do espaço, a tecnologia tem aplicações imediatas. Em regiões sem infraestrutura centralizada de águas residuais, sistemas descentralizados como este podem fornecer tratamento sustentável. Yeh já trabalhou em projetos na África do Sul, onde sistemas de águas residuais apoiam escolas, e no Havai, onde a rocha vulcânica dificulta a instalação de infraestrutura convencional.
O biorreator de reciclagem de nutrientes em versão espacial: decompor resíduos e devolvê-los às plantas. Crédito: Andres Faza/USF
Manguezais: os extremófilos que interessam ao espaço
No laboratório da professora Christina Richards, a atenção está nas plantas silvestres adaptadas a ambientes difíceis — em particular a erva Spartina alterniflora e os manguezais-vermelhos. A ligação ao espaço surgiu quando a estudante Jessica Bains mostrou interesse em botânica espacial.
A agricultura espacial é sobre compreender como cultivar plantas em ambientes extremamente difíceis. Queremos ciência rigorosa, não apenas entusiasmo por fazer 'trabalho espacial'. O objetivo é começar com biologia vegetal sólida, baseada em sistemas terrestres, antes de expandir para a agricultura e condições reais de crescimento no espaço.
— Christina Richards, professora de biologia integrativa na USF
Os manguezais já são altamente resilientes — sobrevivem à poluição, à mudança da qualidade da água e a outros stresses ambientais — e os investigadores estudam como as plantas e os micróbios em redor das suas raízes as ajudam a adaptar-se, com planos para testar manguezais em condições espaciais. A erva Spartina, que coloniza marismas onde pouca coisa cresce, serve de modelo de resposta a stress extremo.
E a Europa? O MELiSSA da ESA, desde 1989
Os Estados Unidos não estão sozinhos nesta corrida. A ESA tem o programa MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative), ativo desde 1989, que reúne hoje cerca de 30 organizações europeias. O objetivo é o mesmo dos norte-americanos: um sistema de suporte de vida em circuito fechado que produza oxigénio, água potável e comida fresca a partir da reciclagem de resíduos orgânicos e inorgânicos — com o tripulante no centro do ciclo.
O MELiSSA é organizado em compartimentos biológicos: culturas microbianas em biorreatores degradam os resíduos, e plantas comestíveis num compartimento de crescimento fecham o ciclo. É o equivalente europeu do circuito fechado que a USF está a aperfeiçoar — uma corrida transatlântica pela agricultura lunar em que ambos os lados publicam resultados.
Para Portugal, o tema não é distante: a reciclagem de nutrientes e o tratamento de águas são áreas onde o país tem infraestrutura e conhecimento (ETAR, Águas de Portugal), e o Portugal Binário já acompanhou a agricultura de precisão nacional com o INIAV. A agricultura espacial fecha o ciclo: a mesma biologia que alimenta as cidades pode vir a alimentar uma base na Lua.
O que falta para o sistema fechado completo? Integração e validação em escala. Os CubeSats já voam, o biorreator já cresce bok choy e o Kennedy Space Center já tem a tecnologia em desenvolvimento para a base lunar — mas o circuito fechado total, de resíduo a alface, ainda não foi demonstrado de ponta a ponta no espaço. É a diferença entre provar as peças e provar o sistema.
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