Expo Dubai: da ENEA tecnologie di frontiera a supporto della vita nello Spazio

Sono alcune delle attività di ricerca e sviluppo dell’ENEA nel campo della Space economy che sarà protagonista alla Settimana dello Spazio (17-23 ottobre) a Expo 2020 Dubai, l’Esposizione universale in corso negli Emirati Arabi Uniti fino al 31 marzo 2022.

In particolare l’ENEA contribuisce con i progetti condotti a livello nazionale ed europeo per realizzare orti spaziali dove coltivare microverdure, ‘serre hi-tech’ all’interno di speciali igloo progettati per resistere alle temperature estreme dello Spazio, sistemi biorigenerativi per il riciclo di risorse ed energia sulle stazioni orbitanti. Tutto ciò in linea con la tematica generale di questa edizione dell’Expo, dal titolo “Connettere le menti, generare il futuro”.

Nello specifico, ENEA sarà presente all’Esposizione internazionale - primo evento globale dopo la fase più acuta della pandemia - con il progetto VGELM[1], che punta a realizzare un orto hi-tech per coltivare micro-verdure sulla Luna e in ambienti estremi, all’interno di una speciale ‘serra igloo’ progettata per resistere a temperature molto basse e dotata di tecniche avanzate di realtà virtuale immersiva. Un progetto rappresentativo dell’impegno dell’ENEA nella bioeconomia spaziale, ambito nel quale si colloca in prima linea con la Divisione Biotecnologie e Agroindustria grazie a un’articolata progettualità sviluppata negli anni, in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e altre istituzioni di ricerca come CNR, Università Federico II di Napoli e Sapienza Università di Roma.

ENEA conduce  da anni ricerche multidisciplinari di frontiera nel campo delle biotecnologie per sistemi di coltivazione d’avanguardia, a partire dal progetto BIOxTREME[2] sulla risposta delle piante agli stress spaziali. A questo si è affiancato il progetto HORTSPACE[3] per lo sviluppo di un prototipo di coltivazione idroponica in ambiente controllato e la selezione di varietà di piante “fortificate”, i cosiddetti “ideotipi”, per una maggiore resistenza e resilienza alle condizioni estreme dello Spazio, poi validato nell’ambito di una simulazione di missione su Marte (Missione AMADEE-18[4]). Tra le innovazioni più recenti GREENCUBE[5], un micro-orto che verrà lanciato a bordo di un mini-satellite sul vettore VEGA-C dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), per lo studio del comportamento delle piante nella media orbita terrestre, dotato di tecnologie innovative e sensoristica avanzata per il monitoraggio da remoto.

“Si tratta di un’offerta tecnologica d’eccellenza per risolvere una delle problematiche maggiori per le missioni spaziali di lunga durata, cioè l’impossibilità di fare affidamento sugli scambi con la Terra per garantire la sussistenza degli astronauti”, sottolinea Eugenio Benvenuto, responsabile Laboratorio Biotecnologie ENEA. “Infatti, se sulla Terra è impellente il cambio di paradigma verso modelli economici circolari, in ambito spaziale questo requisito diventa irrinunciabile perché cibo, acqua e aria devono poter essere rigenerati e riciclati in modo da garantire la sopravvivenza degli equipaggi.”

“Le piante hanno un ruolo chiave come fonte di cibo fresco, integrando le razioni alimentari preconfezionate, garantendo un apporto nutrizionale equilibrato di vitamine, sostanze bioattive e sali minerali, oltre alla capacità di rigenerare risorse preziose come aria, acqua e nutrienti minerali, nonchè al beneficio psicologico per l’equipaggio”, sostiene Angiola Desiderio del Laboratorio Biotecnologie ENEA.

Ma oltre alla produzione di cibo, la sfida è anche quella di ricostruire “tecno-ecosistemi” spaziali per il riciclo di risorse ed energia e una gestione sempre più autonoma delle risorse primarie, come quelli del progetto ReBUS[6]: ecosistemi artificiali basati sull’interazione tra uomo, piante e microrganismi, in cui ogni componente biologica utilizza come risorsa i prodotti di scarto del metabolismo degli altri. Oltre all’acqua, anche i residui alimentari, le parti vegetali non edibili, i reflui, la carta usata per l’igiene personale e ambientale, le plastiche sono componenti preziosi che opportunamente trattati tramite processi innovativi possono essere “convertiti” in elementi reinseribili nel ciclo produttivo come fertilizzanti per la crescita delle piante.

“La corsa all’esplorazione dello Spazio rappresenta un potente acceleratore per la messa a punto di soluzioni tecnologiche che trovano ampia applicazione sulla Terra e, in particolare, la coltivazione fuori suolo risponde all’esigenza di sviluppare un'agricoltura di precisione, per una produzione primaria di qualità e a chilometro zero nelle città e negli ambienti climaticamente contaminati e ostili, come i deserti o le aree polari”, sottolinea Luca Nardi del laboratorio Biotecnologie ENEA. “D’altro canto – aggiunge – lo sviluppo di tecnologie per il riciclo degli scarti organici trova pieno riscontro nell’interesse crescente per un’economia circolare terrestre sempre più efficiente, per far fronte alla scarsità delle risorse, ai cambiamenti climatici e alla degradazione dei suoli”.

Secondo i dati ASI[7], l’industria spaziale del nostro Paese vanta oltre 200 imprese con competenze di eccellenza su attività upstream e downstream, 12 distretti tecnologici, un cluster tecnologico aerospaziale, tre associazioni industriali, startup e grandi aziende esportatrici di tecnologie spaziali e sistemi complessi. Con oltre 2 miliardi di euro di fatturato annuo e 7 mila addetti, oggi l’Italia è tra le poche nazioni al mondo a disporre di una filiera industriale nazionale completa con competenze uniche riconosciute a livello internazionale, nate anche grazie alla collaborazione tra ricerca pubblica e imprese di settore, e finalizzate alla esplorazione umana dello Spazio.

Eugenio Benvenuto, ENEA – Responsabile Laboratorio Biotecnologie,

[1] Spazio: nasce l'orto hi-tech per coltivare sulla Luna e ai Poli

[2] Bando ASI-DTE-2011-033 - Contratto ASI n. 2014-007-R.0) (Disposizione Commissariale 139/2014 COMM

[3] Accordo Attuativo con ASI, Disposizione n. 280/2017/PRES

[4] Spazio: al via l'orto "marziano" per missione Amadee-18

[5] Disposizione n. 67/2020/PRES - Innovazione: è made in Italy il primo micro-orto in orbita per coltivare verdure nello spazio

[6] Det. 252/20219/SSPT-BIOAG - Spazio: progetto ReBUS, l’alleanza tra ricerca e industria per la vita dell’uomo su Luna e Marte

[7]  Catalogo “Italian Space Industry 2021-2022” realizzato da Agenzia Spaziale Italiana, Agenzia per la Promozione all'Estero e l'Internazionalizzazione delle Imprese Italiane (ICE), in collaborazione con le Associazioni nazionali AIAD, AIPAS e ASAS (https://www.asi.it/lagenzia/facilities/catalogo-dellindustria-spaziale-nazionale/)