Dansk system skal rense rumstationens spildevand

Vand er uhyre kostbart i rummet. Det er nemlig dyrt og besværligt at sende vand op med en rumraket, så derfor skal astronauterne genbruge så meget vand som overhovedet muligt.

Med det nuværende vandrensningssystem på den internationale rumstation ISS bliver cirka 93 procent af vandet genbrugt. Langt det meste af det vand, som astronauterne drikker eller bruger til at vaske sig, bliver forvandlet til rent vand igen. Som astronauterne siger det; gårsdagen kaffe bliver til morgendagens kaffe.

Men måske kan et dansk vandrensningssystem fra firmaet Aquaporin løse denne opgave endnu mere effektivt. Det håber Jörg Vogel, der har en ph.d. i vandfiltrering fra Danmarks Tekniske Universitet, og som nu er chef for teknologiudviklingsafdelingen hos Aquaporin:

»Vores system kan fjerne nogle stoffer, som det nuværende system har problemer med. I første omgang er vores mål ikke at kunne rense endnu mere vand, men at rense det på en anden og billigere måde. Men vi er stadig i testfasen. Vi skal jo finde ud af, om det virkelig kan lade sig gøre.«

Andreas Mogensen testede første version

Problemet med rensningsanlægget på ISS er blandt andet, at det benytter nogle 80 kilo tunge filtre, som cirka hver niende måned skal sendes tilbage til Jorden og renses. Aquaporin satser på at udvikle et vandrensningsanlæg, der er meget lettere, og hvor filtrene ikke skal udskiftes så tit.

Lige nu er det eksperimentelle udstyr Aquamembrane-2 på vej til den internationale rumstation. Det er ombord på rumkapslen Cygnus, der blev sendt op klokken 1.45 natten til tirsdag dansk tid. Rumkapslen nærmer sig stille og roligt rumstationen, som den vil koble sig til ved 13-tiden søndag eftermiddag.

Det er anden gang, der er vandmembraner fra Aquaporin i rummet. Eksperimentet Aquamembrane-1 blev udført af den danske astronaut Andreas Mogensen, da han var på rumstationen i september sidste år.

LÆS OGSÅ: Andreas Mogensen rykker dansk forskning ud i rummet

Det var faktisk det første eksperiment, han udførte deroppe, og det voldte ham lidt problemer, for det er ikke helt nemt at holde styr på poser, slanger og sprøjter, når de svæver vægtløse rundt, og man ikke selv har vænnet sig til vægtløsheden.

LÆS OGSÅ: Andreas Mogensen: Jeg følte mig som en elefant i en glasbutik

Lovende resultater

Membranerne fra første forsøg er nu returneret til Jorden, og resultaterne af eksperimentet er lovende, fortæller Jörg Vogel:

»Vandet strømmede igennem membranerne, det så godt ud. Sammen med NASA er vi nu i gang med at analysere, hvor god filtreringsprocessen var - hvor mange af stofferne i spildevandet, der blev tilbageholdt.«

»I denne omgang skal vi først og fremmest kigge nærmere på effekter i membranen, som nedsætter filtreringsevnen i vægtløs tilstand. Det kan vi ikke undersøge her på Jorden.«

Naturen viste vejen

Vandfiltrene fra Aquaporin er inspireret af naturens egne vandrensningsmolekyler, der kaldes aquaporiner. Det er særlige proteiner, der sidder i cellemembraner og fungerer som kanaler, der udelukkende lader rent vand passere.

Et aquaporin-protein har nærmest form som et timeglas, hvor kun de små vandmolekyler kan slippe igennem. Proteinerne blev opdaget og beskrevet af amerikaneren Peter Agre, som i 2003 fik Nobelprisen i kemi for opdagelsen.

LÆS OGSÅ: Hjernen renser sig selv ved hjælp af vandkanaler

Firmaet Aquaporin har udviklet kunstige membraner med aquaporiner, der er udvundet fra bakterier. Membranlaget med aquaporiner har en tykkelse på kun 200 nanometer, en femtedel af en tusindedel af en millimeter.

Den aktive membran placeres på en støttemembran i form af tynde rør med en indre diameter på 0,3 millimeter. Kun rent vand trænger igennem rørenes overflade, og så gælder det blot om at bruge så mange af dem, som man har behov for, i forhold til mængden af spildevand, der skal renses.

Franskmand tager over

Det bliver franskmanden Thomas Pesquet, der skal udføre det nye eksperiment. Han er den sidste af de seks europæiske astronauter fra Andreas Mogensens hold, der mangler at blive sendt op. Hvis alt går efter planen, sendes han op 15. november og skal være deroppe til maj 2017.

Thomas Pesquet skal dog ikke vente alt for længe med at udføre det danske eksperiment, for det skal tilbage til Jorden med et Sojuz-fartøj 26. februar.

For at få gjort det nye systemet klar til rumfærden, har Aquaporin ligesom sidste gang allieret sig med firmaet Danish Aerospace Company, der har mere end 25 års erfaring i at udvikle udstyr til rummet.

Hos Danish Aerospace håber de, at den europæiske rumorganisation ESA såvel som det amerikanske modstykke NASA kan se ideen i de danske membraner, så de kan blive en fast del af inventaret på rumstationen, fortæller direktør Thomas A. E. Andersen:

»Vi er i dialog med både ESA og NASA om mulige fremtidige kontrakter. Vi vil gerne have en decideret vandrensningsopstilling op – et mere integreret system, man kan afprøve på rumstationen. Men dér er vi ikke endnu.«

Vand er dyrebart på Mars-rejsen

Selv om vand er dyrebart på rumstationen, er det ingenting i forhold til, hvad rent vand må være værd, hvis man virkelig skal på langfart, for eksempel til Mars og tilbage igen. På sådan en tur kunne et rensningsanlæg baseret på aquaporiner også være oplagt, siger Jörg Vogel:

»Hvis man sparer omkring 80 procent af vægten på vandrensningssystemet, gør det virkelig en forskel, hvis man skal på en længere rumrejse, for eksempel på en rejsen til Mars, der kan tage halvandet eller to år tur/retur. Så er det ikke smart med 80 kilo tunge filtre, der kun holder i ni måneder.«

Men nu skal membranerne fra Aquaporin altså først bevise deres værd ved eksperimenterne på rumstationen. Herunder kan man se, hvordan de naturlige aquaporiner, der findes i alle levende organismer, fungerer.