Fotobiorreatores na Lua podem fornecer alimento e oxigênio para astronautas.

Parte dos recursos necessário são abundantes na Lua, e já existem avanços na produção de metais a partir do regolito lunar, dos quais seriam importantes para construir sua base estrutural.

Por Andy Tomaswick, do Universe Today

Editado por Gaby Clark, Revisado por Andrew Zinin

Traduzido por Marco Centurion

Astronautas explorando a Lua precisarão de total auxílio, e os cientistas têm dedicado muito tempo e bastante recurso para desenvolver diferentes sistemas com esse objetivo. Duas das necessidades críticas de qualquer missão lunar de longa duração são alimento e oxigênio, ambos muito custosos para serem enviados da Terra até a Lua.

Com isso em mente, uma equipe de pesquisa da Universidade Técnica de Munique dedicou parte de seu tempo para analisar a eficácia do uso de recursos lunares nativos na construção de um fotobiorreator (PBR), cujos resultados foram recentemente publicados em um artigo na Acta Astronautica, que pode ser lido aqui.

Imagens dos PBRs sendo testados para uso na Lua. (Créditos da imagem: Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.07.033)

O conceito por trás dos PBRs é bastante simples, trata-se de isolar algum tipo de sistema biológico, como algas, e então fornecer para elas as matérias-primas necessárias para sobreviver, como dióxido de carbono e água, e então colher os produtos “residuais” resultantes, como oxigênio e as próprias algas. A natureza tem uma maneira própria de otimizar seus processos e, dependendo do design do PBR, especialmente da escolha das algas, eles podem ser extremamente eficazes na produção desses recursos úteis com pouquíssimo desperdício.

No entanto, eles podem não ser tão eficientes quando operados diretamente na superfície lunar. Por isso, precisam estar dentro de um sistema protegido do ambiente por lá, o que inclui a luz solar direta, já que a radiação associada a ela mataria os organismos vivos dentro do reator. A obtenção dos materiais necessários para construir esse sistema de proteção é o foco principal discutido do artigo.

O estudo considerou dois tipos diferentes de PBR, um “tubular” com circulação por ar e outro com “painel plano” também com circulação por ar (Flat Panel Airlift - FPA). O tipo FPA foi mais eficiente, mas exigia mais manutenção do que a outra alternativa tubular. Construir qualquer uma das variedades geraria uma economia de pelo menos alguns milhões de dólares por sistema, assumindo um custo de lançamento de US$ 100.000 por quilograma até a Lua. Para o sistema tubular, a economia poderia ser ainda maior, com algumas estimativas chegando até US$ 50 milhões em economia ao construí-lo com recursos locais.

Recursos para a maior parte dos materiais estruturais já são sabidamente abundantes na Lua, e já existem avanços na produção de metais a partir do regolito lunar, dos quais seriam necessários para construir sua base estrutural. No entanto, as algas dentro do PBR precisam de luz, que pode vir de uma fonte interna, consumindo muita energia e requerendo componentes avançados como LEDs, ou diretamente do sol, o que exigiria vidro transparente em pelo menos parte da estrutura externa. Até agora, ninguém conseguiu produzir tal vidro transparente a partir de recursos lunares, mesmo essa sendo uma área em constante pesquisa.

Os LEDs são um exemplo de outro componente necessário que são muito mais difíceis de produzir na superfície do Satélite Natural, devido a necessidade de eletrônicos e, junto com isso, plásticos, como anéis de vedação ou as placas-base para montagem de circuitos impressos. Pesquisas sobre como produzir plástico na Lua também estão em andamento, mas ainda estão longe de serem aplicadas de fato em missões. No entanto, as próprias algas nos PBRs poderiam ser usadas como matéria-prima biológica para a produção de plásticos, embora isso ainda exigisse ao menos uma “semente” inicial vinda da Terra para iniciar o processo.

O fósforo é outro elemento vital para a vida que precisaria ser coletado de alguma forma na Lua para garantir uma presença biológica de longo prazo por lá, como discute Fraser com Harry Brodsky, doutorando na UC Boulder.

Infelizmente, o carbono, um dos principais ingredientes dos plásticos, é relativamente raro na Lua, assim como elementos essenciais para a sobrevivência prolongada das algas, como nitrogênio e cloro. Para garantir que nenhum desses materiais preciosos seja desperdiçado, os autores do artigo sugerem reciclar a água residual dos astronautas, que também conterá pelo menos alguns desses elementos, como forma de “fechar o ciclo”.

No entanto, há muitos desafios a serem superados para que os PBRs sejam integrados como componentes críticos de missão em qualquer missão lunar de longa duração. Os próprios autores sugerem uma abordagem híbrida que utilize métodos mais tradicionais de utilização de recursos in situ (In-Situ Resources Utilization - ISRU), como a eletrólise de regolito fundido para a produção de oxigênio, ao mesmo tempo em que se aproveitam os PBRs pela sua combinação de produção de alimento com produção de oxigênio.

Ambas as tecnologias são úteis e eventualmente serão utilizadas em uma colônia lunar. Até lá, a pesquisa continuará em busca da melhor forma de extrair o máximo dos recursos lunares disponíveis para  sobrevivência dos astronautas e, até esse momento, certamente veremos melhorias nos designs dos PBRs, no desenvolvimento de vidro derivado da Lua e até em métodos de cultivo e colheita de algas.

Artigo encontrado no site da agência de divulgação científica estadunidense Phys.org  (originalmente publicado em 05/08/2025)

Link para acesso ao original: https://phys.org/news/2025-08-lunar-photobioreactors-food-oxygen-moon.html