La Estación Espacial Internacional convierte en agua potable una parte de la orina, el sudor, la humedad del aliento, el agua de la higiene personal y la condensación de la cabina. Gracias a varias etapas de filtración, destilación, oxidación catalítica, desinfección y tratamiento de la salmuera, la estación ha conseguido recuperar cerca del 98 % del agua utilizada por sus astronautas.
Este sistema forma parte del ECLSS, el Sistema de Control Ambiental y Soporte Vital de la NASA, que mantiene la calidad del aire y del agua, gestiona los residuos, controla la presión atmosférica y responde ante emergencias. Su funcionamiento es esencial porque transportar agua desde la Tierra ocupa espacio, exige combustible y puede poner en riesgo el abastecimiento durante misiones prolongadas.
Por qué la Estación Espacial Internacional necesita depurar el agua
De todos los lugares donde habita el ser humano, la Estación Espacial Internacional (ISS) es uno de los más secos. Hasta hace relativamente poco, cada gota de agua consumida en la estación tenía que llevarse en las naves de abastecimiento.
Cada astronauta consume unos 3,5 litros de agua al día. Para abastecer una tripulación de cuatro miembros hay que subir 18 toneladas de agua al año. Esto supone demasiado espacio en la nave, combustible y se corre el riesgo de quedar desabastecido si surge algún imprevisto.
La importancia del agua en el espacio no se limita a la hidratación. También es esencial para la higiene y la preparación de alimentos. Durante años, una porción significativa del peso de las misiones espaciales se destinó a transportar agua desde nuestro planeta.
¿Nunca habéis probado a meter envases de 5 litros de agua mineral en el maletero de un coche pequeño? Digamos que intentamos colocar 10 unidades de éstas. Realmente se antoja complicado introducir algún objeto voluminoso adicional.
Profundizando un poco en esto comprobamos que hemos introducido 50 litros de agua. Pues esta cantidad es el equivalente a la tercera parte aproximadamente del consumo diario medio de un español por día. Si consideramos a una familia media de cuatro miembros, necesitaríamos introducir unos 640 litros de agua en nuestro coche, equivalentes a 128 envases de 5 litros para abastecerles durante un día.
Complicado ¿no? Pues aún más complicado resulta suministrar agua a los cuatro miembros de la Estación Espacial Internacional durante los largos meses de permanencia en órbita. Cabe recordar que el espacio en estas embarcaciones es sumamente reducido y que no se puede destinar un gran volumen al almacenamiento de agua.
Qué es el ECLSS y qué funciones integra
La NASA posee un programa llamado ECLSS para optimizar la generación de provisiones de energía, agua limpia y aire respirable a unas condiciones de temperatura y humedad adecuadas, las 24 horas del día durante 7 días a la semana de manera indefinida.
Este conjunto de equipos se encarga de mantener la calidad del aire y del agua, gestionar los residuos, controlar la presión atmosférica y responder ante emergencias. Dentro de él, el protagonista es el Sistema de Recuperación de Agua, responsable de convertir los desechos líquidos en agua potable segura.
La NASA implantó en 2010 un sistema de depuración que recicla el 93% del agua consumida. En el segmento ruso utiliza un sistema similar implantado unos años antes.
Sin embargo, eso cambió cuando la agencia espacial estadounidense invirtió en desarrollar tecnología capaz de recolectar y tratar todo el líquido disponible a bordo. Como consecuencia, más del 90% del agua utilizada hoy en día en la EEI se recupera y reutiliza.
De dónde procede el agua que se recicla
El sistema utiliza las aguas residuales procedentes del lavado de dientes, las manos, el agua que los astronautas pierden al exhalar, sudar y orinar. El sistema recolecta agua de la orina, el sudor, el aire exhalado, la higiene personal y la condensación para convertirla en agua potable segura (NASA).
La principal fuente de agua potable procede de la respiración de los miembros de la tripulación. Al exhalar el aire de la respiración perdemos agua que se incorpora a la humedad ambiental. Ésta humedad de la cabina de la Estación se condensa para reponer las reservas de agua.
Además, el sistema recoge humedad directamente del ambiente. El sudor, la transpiración nocturna, la humedad del aliento e incluso el agua utilizada para la higiene personal se condensan en el aire de la cabina.
El sistema de aire acondicionado recoge el agua evaporada en el proceso y la dirige a la máquina de reciclado de agua que la convierte en agua potable. Luego, se redirigen al mismo circuito de tratamiento, lo que incrementa todavía más la eficiencia.
Lo más destacable del proceso reside en que en la cabina viven los roedores de laboratorio destinados a ensayos científicos y ¡ellos también respiran!. Es evidente que transportar el agua desde la tierra es demasiado caro y que es necesario reciclar.
Y por supuesto, no se deben de eliminar las aportaciones de las ratas de laboratorio ya que la demanda de agua de 72 ratas equivale a la de 1 humano.
Cómo funciona la estación espacial depuradora de agua
El Sistema de Recuperación de Agua del ECLSS captura y recicla casi toda el agua utilizada o generada a bordo de la estación espacial. Envía las aguas residuales recolectadas a un sistema llamado Ensamblaje del Procesador de Agua, donde se purifican para obtener agua potable segura que supera muchos estándares terrestres de agua potable.
En la Tierra, las aguas residuales provienen de fuentes muy variadas: lavabos, duchas, inodoros, procesos industriales o escorrentía agrícola. En el espacio, sin embargo, la situación es más concentrada y crítica.
Las aguas residuales de los astronautas contienen altos niveles de urea, sales y surfactantes, derivados del uso de jabones y productos de higiene. Para lograr agua potable, el sistema espacial debe eliminar estos compuestos de forma rápida y precisa, sin margen de error.
1. Recolección de las aguas residuales
Antes de poder comenzar el reciclado del agua debe existir un agua de la que partir. La NASA ha desarrollado un sistema de depuración de aguas que utiliza las aguas residuales procedentes de la orina, el lavado bucal, la higiene de las manos y de la condensación de la humedad ambiental.
Proceso de reciclaje de agua en la Estación Espacial Internacional hoy: Recolección: Se recolecta agua de diversas fuentes, incluyendo orina, sudor, condensado de humedad de la cabina y desechos de actividades extravehiculares.
2. Filtración inicial
El proceso consta de tres etapas. En la primera de ellas, el flujo de agua atraviesa un filtro para retener las partículas de mayor tamaño.
El proceso de purificación incluye filtrado oxidación catalítica y adición de yodo para prevenir el crecimiento microbiano durante el almacenamiento (NASA).
Primero, los líquidos se filtran para eliminar partículas en suspensión. Luego, otros filtros retienen sales y contaminantes orgánicos.
3. Lechos de adsorción y separación de contaminantes
Posteriormente, atraviesa unos lechos que poseen en su superficie sustancias capaces de retener diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos.
La ESA lleva más de 20 años trabajando para desarrollar un sistema cerrado de sostenimiento de la vida que pueda tratar residuos y proporcionar oxígeno, alimentos frescos y agua potable a los astronautas. Uno de los resultados de este trabajo ha sido la creación de membranas extremadamente delgadas, unos filtros especiales con poros (pequeños orificios) tan minúsculos que pueden impedir el paso de sustancias contaminantes como, por ejemplo, los nitratos.
4. Destilación y membranas
Destilación por membrana: Se separan los contaminantes más pequeños a través de una membrana semipermeable. Ósmosis inversa: Se fuerza el paso del agua a través de una membrana para eliminar impurezas a nivel molecular.
El principio detrás del reciclaje de agua de la NASA no es tan distinto del que usamos en un purificador doméstico de ósmosis inversa: el agua pasa a presión por una membrana semipermeable que retiene sales, metales pesados, nitratos y microorganismos, dejando pasar solo moléculas de agua.
Membrana semipermeable que retiene sales, metales pesados y microorganismos. El mismo principio que usan los sistemas de reciclaje más avanzados.
5. Oxidación catalítica
La última etapa consiste en pasar el agua a tratar al interior de un reactor de oxidación catalítica donde son destruidos los virus y bacterias.
En una tercera fase, un sistema de oxidación catalítica usa calor y oxígeno para descomponer los compuestos restantes. Como paso final, se le agrega yodo al agua para evitar el crecimiento de microorganismos durante el almacenamiento.
La NASA utiliza yodo, mientras que los rusos utilizan plata iónica.
6. Tratamiento de la salmuera
Una vez que el sistema recupera el 75% del agua de la orina mediante calentamiento y compresión al vacío, aún queda una fracción líquida conocida como salmuera. Durante años, esa parte no se aprovechaba.
La novedad es que la NASA desarrolló un procesador específico para tratar esa salmuera. Este dispositivo evapora el agua restante con aire caliente y seco.
Luego, un filtro retiene los contaminantes y el vapor limpio se condensa nuevamente en forma líquida. Así, se logra aprovechar prácticamente cada gota.
7. Control microbiológico y almacenamiento
Desinfección: Se desinfecta el agua para eliminar bacterias y microorganismos. La NASA utiliza yodo, mientras que los rusos utilizan plata iónica.
El agua reciclada en el espacio supera en pureza a la mayoría de las disponibles en la Tierra según estándares establecidos por la NASA.
Cuánta agua recupera la Estación Espacial Internacional
Los astronautas llevan años bebiendo agua filtrada a partir de su propia orina; el sudor se sumó más tarde al proceso. Lo nuevo es la eficiencia: varias etapas de filtración, destilación y control microbiológico consiguen recuperar casi todo ese líquido como agua apta para el consumo.
| Etapa o referencia | Recuperación del agua |
|---|---|
| Sistema de depuración implantado en 2010 | 93% |
| Recuperación actual anunciada por la NASA | 98% |
| Agua de la orina recuperada antes del tratamiento de salmuera | 75% |
| Agua reciclada en la ISS según estimaciones anteriores | Más del 90% |
La NASA logró recuperar más del 90 por ciento del agua usada a bordo gracias a un sistema de reciclaje diseñado para operar en microgravedad (NASA). En esta carrera por maximizar recursos, el avance más reciente de la NASA apunta a un objetivo aún más ambicioso: alcanzar una tasa de recuperación del 98%, necesaria para sostener viajes humanos de ida y vuelta a Marte.
Hace poco la NASA anunció un hito: la Estación Espacial Internacional ha conseguido recuperar como agua potable en torno al 98 % de la orina y el sudor de sus astronautas. Un avance que abre la puerta a misiones cada vez más largas y alejadas de la Tierra.
Hoy, gracias al nuevo procesador de salmuera, el porcentaje de agua recuperada se acerca al 98%, el umbral mínimo necesario para sostener una misión humana a Marte.
Por qué el agua reciclada puede ser potable
La escena parece salida de una novela de ciencia ficción: astronautas que se hidratan con el agua que, horas antes, estuvo en su cuerpo como sudor o fue exhalada en un suspiro. Pero esto no ocurre en un futuro lejano.
Es parte de la vida cotidiana a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI), donde nada se desperdicia y cada gota cuenta. En un entorno donde enviar un litro de agua cuesta miles de dólares, la NASA perfeccionó un sistema revolucionario de reciclaje que convierte fluidos corporales y residuos en agua más limpia que la que consume la mayoría de las personas en la Tierra.
El agua regenerada cumple con creces los parámetros legales de agua para consumo humano. El agua regenerada cumple los parámetros legales de consumo humano.
Puede parecer extraño, pero el agua resultante de estos equipos de purificación tiene una calidad muy superior a la que sale por el grifo de cualquier ciudad de un país industrializado.
Pasa por varias etapas de filtración, destilación y control microbiológico antes de considerarse apta, y cumple parámetros de calidad incluso más exigentes que los de muchos suministros terrestres.
Cómo se ahorra agua durante la higiene
Para ahorrar al máximo, los astronautas usan agua enjabonada para lavarse el cuerpo que no requiere aclarado y champú seco para el cabello. El pelo se deja secar al aire.
Una astronauta de la NASA se lava el pelo con agua reciclada en la EEI (NASA).
La higiene personal forma parte del circuito de recuperación porque el agua empleada y la humedad que se libera durante estas actividades pueden volver a capturarse y tratarse.
Cómo se relaciona el reciclaje del agua con el aire
En la ISS también hay un sistema que limpia y restaura el aire para respirar. En un primer paso el aire de las estancias se limpian de CO2, amoniaco, acetona, metano y demás gases que el cuerpo humano emite como parte natural de su metabolismo.
Luego se restaura el oxígeno a partir de la electrólisis del agua no potable procedente de la quema de combustible. El hidrógeno se usa para crear agua y el exceso se lanza al espacio; es el principal componente de las estrellas.
Para diseñar el sistema de recuperación de aguas los científicos se inspiraron en el mecanismo inventado por el premio Nobel de Química francés Paul Sabatier a principios del siglo XX.
El sistema produce agua y metano a partir de dióxido de carbono (procedente de la respiración) y el hidrógeno (obtenido a partir del sistema de generación de oxígeno). Parte de este agua se destina al consumo de la tripulación y el resto pasa al sistema de producción de oxígeno.
Qué ocurre con los residuos sólidos
Los residuos sólidos se eliminan por ‘incineración cósmica’. Los recipientes de comida usados se trituran y se guardan en el carguero vacío que en su momento atracó lleno de provisiones.
Esos cargueros se lanzan llenos de basura de regreso hacia la Tierra y se desintegran por el rozamiento con la atmósfera.
Por qué el sistema debe funcionar en microgravedad
Los sistemas de recuperación de agua utilizados en el espacio emplean algunos de los mismos principios que los de tratamiento de agua terrestres. Sin embargo, están diseñados específicamente para funcionar en microgravedad con un mantenimiento mínimo.
Además, deben funcionar durante meses o incluso años sin necesidad de repuestos ni intervención manual. En la microgravedad no hay lluvias ni ríos, y la reposición desde la Tierra tiene un alto costo económico y logístico.
Por eso, cada componente fue diseñado para durar, resistir y operar de manera autónoma. El sistema ECLSS controla aire presión temperatura residuos y agua para mantener con vida a las tripulaciones en la Estación Espacial Internacional (NASA).
Aplicaciones de la tecnología espacial en la Tierra
Los beneficios no se limitan a las misiones espaciales. Muchos de los avances en purificación desarrollados por la NASA se utilizan hoy en día en la Tierra.
Desde sistemas de filtrado domésticos hasta tecnologías para tratar agua contaminada en zonas remotas, el conocimiento generado por las necesidades espaciales se convirtió en soluciones aplicables a contextos tan diversos como la industria, los hogares o las emergencias humanitarias.
Membranas para eliminar nitratos
En la localidad marroquí de Sidi Taïbi, una población en rápido crecimiento, las aguas subterráneas contienen grandes cantidades de nitratos y fertilizantes, lo que las hace inadecuadas para el consumo humano.
Pero, aprovechando la tecnología de membranas de la ESA, una empresa francesa y otra alemana han trabajado conjuntamente para crear una unidad de tratamiento del agua impulsada por energías renovables (solar y eólica) que dará servicio al centro de educación secundaria de la localidad.
La tecnología ya ha demostrado su utilidad en el otro extremo del planeta, en la Antártida. La base de investigación Concordia utiliza un sistema de filtración del agua para reciclar las aguas residuales de las duchas, las lavadoras y los lavavajillas.
La diferencia es que en la estación Concordia solo viven 16 personas, mientras que la nueva instalación de Marruecos abastecerá a 1200 alumnos.
El excedente de agua y energía generados durante las vacaciones escolares se compartirá con el resto de la población. Si la tecnología de membranas funciona bien, se desarrollará una planta mucho más grande para suministrar agua potable al resto de la población de Sidi Taïbi.
Ósmosis inversa en hogares
La ósmosis inversa: la misma ciencia, en tu cocina. El principio detrás del reciclaje de agua de la NASA no es tan distinto del que usamos en un purificador doméstico de ósmosis inversa.
Un proceso de filtración que fuerza el agua a pasar por una membrana semipermeable. La membrana retiene sales, metales pesados y contaminantes, dejando pasar solo moléculas de agua.
En resumen: un sistema de ósmosis inversa doméstico bien mantenido puede eliminar más del 99 % de sales, metales pesados y microorganismos presentes en el agua de red.
Agua de calidad constante, sin depender de botellas de plástico. Para la mayoría de hogares, sí: reduce el plástico de un solo uso, baja el coste por litro a largo plazo y da agua de calidad constante directamente del grifo.
Reduce buena parte, pero si el agua de tu zona es muy dura, lo recomendable es combinarla con un descalcificador para proteger tuberías y electrodomésticos.
Cambio periódico de filtros y membrana (según el uso), revisión de válvulas y una desinfección puntual del equipo. Con mantenimiento regular, el sistema dura muchos años.
Por qué el reciclaje es indispensable para viajar a Marte
Los ingenieros quieren mejorar la eficiencia de estos sistemas de reciclaje y gestión de residuos. El sueño es lograr que la ISS sea autosuficiente y no necesite suministros.
Estos sistemas mejorados serán cruciales para los largos viajes que hagamos hacia otros planetas y lunas nunca pisados por el hombre.
Según estimaciones de la NASA, una misión de ida duraría alrededor de nueve meses. Una misión completa, incluyendo estadía en el planeta rojo y el regreso, podría extenderse a tres años.
A eso se suma que las ventanas de lanzamiento hacia Marte solo ocurren cada 26 meses, lo que obliga a un planeamiento meticuloso y a un nivel de autosuficiencia total.
Para hacer posibles las misiones humanas a Marte, la NASA ha estimado que las naves espaciales deben recuperar al menos el 98% del agua utilizada a bordo. Si bien aún faltan algunos años para que los viajes autosuficientes a Marte sean posibles, el nuevo procesador de salmuera de la EEI ha aumentado la tasa de recuperación de agua lo suficiente como para que este objetivo del 98% ya sea alcanzable.
Sin embargo, se necesita más trabajo para desarrollar un sistema compacto que pueda utilizarse en una nave espacial. Lo que ocurre hoy en la Estación Espacial Internacional no solo permite sostener la vida en órbita, sino que también sienta las bases para el próximo gran salto de la humanidad.
Astronautas producen agua potable reciclando su orina y sudor | Noticias Telemundo
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