Lindau

Ihre Mission: Mit Urin, Kot und Pflanzen den Mars beleben 

Wie können sich Menschen auf dem Mars selbstständig mit Nahrung versorgen? Dazu forscht Grace Crain im ETH-Forschungszentrum in Lindau. Ihre Erkenntnisse könnten aber auch für die Erde nützlich werden. 

Grace Crain erklärt in einem Gewächshaus der ETH in Lindau ihre Forschung. Foto: Marc Dahinden

Grace Crain erklärt in einem Gewächshaus der ETH in Lindau ihre Forschung. Foto: Marc Dahinden

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Neun Kreise in einer Linie trägt Pflanzenforscherin Grace Crain auf dem rechten Unterarm. Einer davon ist die Erde, daneben der Mars – die 25-jährige, quirlige US-Amerikanerin hat sich das Sonnensystem tätowiert.

Schon von klein auf war Crain vom Weltall fasziniert. Wenig verwunderlich, wenn man weiss, dass ihr Vater als Astrophysiker für US-amerikanische Satellitenfirmen Algorithmen programmierte und seine Tochter schon früh zu Fachtagungen mitnahm. 

Seit September forscht Crain nun in der ETH-Forschungsstation in Lindau für die Europäische Weltraumorganisation (ESA). Sie ist Teil des Projekts Melissa, das seit 1989 untersucht, wie man ein künstliches Ökosystem auf fremden Planeten erschaffen kann. Sprich: wie man fremde Planeten für Menschen überhaupt bewohnbar machen kann.

Urin aus ETH-Toiletten

Das Zauberwort dabei lautet: Wiederverwertung. Das Ziel ist es, den perfekten ökologischen Kreislauf hinzukriegen, ohne irgendwas ungenutzt zu lassen. «Denn Humus auf andere Planeten zu transportieren, wäre unglaublich ineffizient», sagt Crain.

Deshalb forscht sie mit dem, was sich ganz natürlich ansammelt: menschlichem Urin und Kot. So untersucht sie aktuell, welche Urin-Zusammensetzung die Pflanzen am besten gedeihen lässt. Der Urin stammt aus den Toiletten des ETH-Wasserforschungsinstituts Eawag. Dort wird er zum Flüssigdünger Aurin weiterverarbeitet. 

«Urin enthält natürlicherweise einen höheren Salzgehalt, aber aufgrund unseres immer höheren Salzkonsums wird auch unser Urin immer salziger», sagt Crain. Das ist eine Herausforderung, denn viele Pflanzen mögen kein Salz. Aber wohin damit, wenn man den perfekten Kreislauf als Vision hat? Eine Möglichkeit wäre, salzliebende Pflanzen anzubauen. 

Eine weitere Salzart, Per Chlorates, kommt im Marssand bereits in hoher Konzentration vor. «Pflanzen macht sie nichts aus, aber für Menschen ist sie giftig», sagt Crain. Die Szene im Hollywood-Spielfilm «Der Marsianer» mit Matt Damon, der alleingelassen mit Marssand und seinem Kot wochenlang Kartoffeln anbaut, ist also nur bedingt realistisch. Das alleinige «Recycling» von menschlichen Ausscheidungen wäre die Alternative.

60 Ratten sind ein Mensch

Ein weiteres Problem im All ist der Platz, so komisch das auch klingen mag. Da die Temperaturschwankungen auf dem Mars zwischen Tag und Nacht gut und gerne 100 Grad betragen können, muss in Gewächshäusern gegärtnert werden. «Es braucht deshalb vor allem effiziente Pflanzen, die trotzdem eine ausgewogene Ernährung ermöglichen», sagt Crain. Als eine der optimalen Pflanzen habe sich dabei die Sojabohne hervorgetan.

Eine Herausforderung ist auch das Kohlendioxid, das wir Menschen ständig ausatmen. Die Pflanzen müssen dieses wieder in Sauerstoff umwandeln. Sonst ersticken die Astronauten irgendwann. Um das zu testen, hat die ESA eine Pilotanlage in Barcelona geschaffen. Algen sollen dort den Sauerstoff liefern. In der geschlossenen Anlage befinden sich sechzig Ratten, die den Sauerstoff einatmen, das entspricht etwa dem Verbrauch eines Menschen. Zwar gibt es auch Überlegungen, den Mars künstlich aufzuwärmen, um offene Äcker anlegen zu können, Crain hält dies aber für eher unrealistisch.

Erfolgreiche Experimente

Realistisch ist hingegen der Anbau von Pflanzen. Im Januar war es der chinesischen Sonde Chang’e 4 erstmals gelungen, einen Baumwollsamen auf dem Mond spriessen zu lassen. Zudem hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt Anfang Dezember einen Gewächshaus-Satelliten in die Erdumlaufbahn geschossen. Darin: Tomaten und anderes Gemüse.

«Dabei wird untersucht, wie sich die Schwerelosigkeit auf das Pflanzenwachstum auswirkt», sagt Crain. Auch auf der Raumstation ISS wurden schon Experimente mit Pflanzen durchgeführt. «Die Pflanzen haben für die Astronauten auch einen psychologischen Effekt, viele fühlen sich dadurch in dieser hochtechnologischen Kapsel an die Natur erinnert», sagt Crain. Beobachtbar ist dieser Effekt auch auf der Erde: Wenn wir Pflanzen ins Grossraumbüro stellen, fühlen wir uns wohler.

«Mentale Blockade»

Crain hält eine Besiedelung des Mars in den nächsten Jahrzehnten für realistisch. «Es hört sich zwar nach Science-Fiction an, aber wir leben in einer Zeit, in der das immer mehr zur Realität wird.» Sie hofft, dass eine zukünftige Besiedlung der Forschung und nicht der Kommerzialisierung dient: «Ein Hotel auf dem Mars fände ich sehr unangebracht.» Sie glaubt aber, dass es vorher wohl Weltraum-Hotels geben wird, in denen man ein paar Tage in der Schwerelosigkeit verbringen kann.

Unabhängig davon, ob die Menschheit den Mars in naher Zukunft besiedeln soll, sieht Crain ihre Forschung als sinnvoll an. Ihr Antrieb ist es, die komplexen ökologischen Verbindungen auf der Erde besser zu verstehen. Dieses Wissen könnte man auch hier einsetzen.

«Wir haben beispielsweise viele Probleme mit chemischen Düngern, ein Dünger aus menschlichen Ausscheidungen könnte helfen, viele Probleme zu lösen.» Die technologischen Möglichkeiten dazu seien vorhanden. «Allerdings gibt es bei vielen noch eine mentale Blockade, da im Mittelalter durch menschliche Fäkalien im Trinkwasser viele Menschen starben.» 

(Der Landbote)

Erstellt: 22.02.2019, 19:23 Uhr

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