El reciclaje de la orina es una tecnología esencial para las futuras misiones tripuladas a Marte, porque permite recuperar agua y reducir la cantidad de suministros que deben transportarse desde la Tierra. En la Estación Espacial Internacional, los sistemas de soporte vital han alcanzado una tasa de recuperación del 98 % del agua mediante el tratamiento de la orina, el sudor, el aliento y otras aguas residuales.
La depuración no consiste en beber directamente la orina, sino en regenerarla, filtrarla y purificarla mediante varias etapas. El principal problema es recuperar el agua que permanece en la salmuera residual después de la destilación, además de garantizar que los equipos funcionen durante largos periodos, con poca intervención y en un entorno hostil como el espacio.
Por qué el reciclaje de orina es fundamental para viajar a Marte
Cuando se trata de explorar el espacio, cada recurso cuenta, y la capacidad de reutilizar lo que normalmente consideraríamos desechos es clave para misiones prolongadas. Entre estos recursos, el agua es uno de los más valiosos.
El agua es esencial para la vida, pero llevar grandes cantidades al espacio es extremadamente costoso. Según la NASA, el coste de enviar un litro de agua al espacio ronda los 10.000 dólares. Por eso, el reciclaje es fundamental para garantizar la sostenibilidad de las misiones espaciales, especialmente aquellas destinadas a Marte o más allá.
En una misión a Marte, por ejemplo, el viaje de ida y vuelta podría durar hasta tres años. Llevar toda el agua necesaria sería inviable, pero un sistema de reciclaje como el que está implementando la NASA podría reducir drásticamente los requerimientos logísticos.
La reducción de los costosos lanzamientos de reabastecimiento desde la Tierra es esencial para las futuras misiones espaciales profundas humanas, incluidas las del trayecto de la NASA a Marte. Mediante la reutilización in situ de los recursos críticos en la mayor medida posible, tecnologías con la BPA ayudarán a lograr esta reducción.
Qué cantidad de agua necesita una tripulación
Según informa Space.com, en el caso de la EEI, cada tripulante necesita alrededor de medio litro de agua al día para beber, preparar la comida y para usos higiénicos como cepillarse los dientes.
El objetivo ideal en términos de agua ha sido una recuperación del 98 % del agua inicial que las tripulaciones llevan consigo al espacio al comienzo de las misiones más largas.
| Elemento | Dato |
|---|---|
| Consumo diario aproximado por tripulante | medio litro de agua al día |
| Recuperación global alcanzada en la EEI | 98% |
| Recuperación anterior al procesador de salmuera | entre el 93 y el 94 % en general |
| Duración posible de un viaje de ida y vuelta a Marte | hasta tres años |
Cómo funciona el sistema de reciclaje de agua
Actualmente, la Estación Espacial Internacional depende en gran medida de sistemas de reciclaje que convierten la orina y el sudor de los astronautas en agua potable.
La tecnología clave en este proceso es el Sistema de Recuperación de Agua Avanzado (Advanced Water Recovery System), que forma parte del subsistema de soporte vital de la NASA. Este sistema utiliza procesos de destilación, filtración y tratamiento químico para purificar el agua reciclada.
Detrás de esta sorprendente cifra se encuentra el Sistema de Control Medioambiental y Soporte Vital (ECLSS) de la estación espacial, que puede convertir las aguas residuales recogidas, así como el aliento y el sudor, en agua potable.
El conjunto procesador de orina (UPA) del sistema, como su nombre indica, puede incluso recuperar agua potable de la orina de la tripulación.
Destilación de la orina
La orina recolectada pasa primero por un destilador centrífugo, que elimina impurezas y permite recuperar hasta el 98% del agua contenida en ella.
La orina humana, tras ciertos procesos, se transforma en amoniaco, el cual es susceptible de ser transformado electroquímicamente para producir agua y energía.
Filtración y tratamiento químico
A continuación, el agua pasa por una serie de filtros y tratamientos químicos para eliminar toxinas, microorganismos y residuos químicos. Finalmente, el agua es sometida a un tratamiento de oxidación avanzada para asegurar su potabilidad.
Se llevan a cabo numerosos procesos y pruebas en tierra para garantizar la producción de agua potable y de calidad.
Recuperación de la humedad ambiental
Además de la orina, el sudor y la humedad ambiental dentro de la nave también se reciclan. Los astronautas generan humedad a través de la respiración y la transpiración, que es capturada por los deshumidificadores de la nave.
Esta humedad se condensa y se integra en el sistema de tratamiento de agua para su purificación.
El problema de la salmuera de orina
El Sistema de Recuperación de Agua (WRS) que se utiliza actualmente captura y procesa la orina del astronauta, pero el objetivo sigue siendo el agua adicional no recuperada en el efluente resultante (salmuera).
El principal problema técnico aparece después de la destilación inicial. La parte líquida restante contiene agua mezclada con sustancias concentradas, por lo que no puede desecharse ni tratarse como agua potable sin una etapa adicional.
Al recuperar el agua de la "salmuera de orina" mediante un subsistema llamado Conjunto Procesador de Salmuera (BPA), el producto destilado de la UPA, los científicos lograron aumentar la eficiencia global del 94% al 98%.
Qué es el Brine Processor Assembly
Recientemente, la NASA ha introducido el sistema Brine Processor Assembly (BPA), un avance que mejora significativamente la eficiencia del reciclaje.
Este sistema permite extraer agua incluso de los desechos concentrados que quedaban tras el proceso de destilación inicial, lo que incrementa la tasa de recuperación de agua en un 98%.
El BPA utiliza un proceso de absorción para recolectar vapor de agua directamente de la salmuera residual, reduciendo la cantidad de desechos generados.
Este enfoque no solo maximiza el aprovechamiento del recurso, sino que también minimiza la necesidad de almacenar residuos en el espacio.
El dispositivo electroquímico para tratar el amoniaco
Nanomateriales desarrollados en la Universidad de Alicante formarán parte de un dispositivo electroquímico que la NASA incorporará en el sistema de reciclaje de la orina de los astronautas, con el objetivo de generar agua y, si es posible, energía.
Estos nanomateriales, compuestos por nanocubos de platino soportados en una matriz carbonosa, actuarán de electrocatalizadores en un dispositivo electroquímico con el que se estudiará la reacción de oxidación del amoniaco en la ISS.
El experimento forma parte de un proyecto relacionado con la purificación de orina en el espacio, un avance que resultaría de gran importancia en misiones largas, como las estancias prolongadas previstas en la Luna o los futuros viajes tripulados a Marte.
Cómo actúan los electrocatalizadores
La orina humana, tras ciertos procesos, se transforma en amoniaco, el cual es susceptible de ser eliminado electroquímicamente con los electrocatalizadores diseñados por los investigadores españoles.
“Son la parte más importante del dispositivo electroquímico”, subraya Solla-Gullón.
La reacción de oxidación del amoniaco transforma esa molécula en agua y nitrógeno, un gas que se elimina fácilmente mediante un proceso de oxidación electroquímica en el que se generan electrones, que podrían ser usados como fuente energética para alimentar algún instrumental a bordo.
Características del sistema experimental
La iniciativa actual consiste en el diseño, construcción y evaluación del sistema electroquímico, de tamaño inferior a una caja de zapatos, que NASA incorporará en el sistema de reciclaje de la orina de los astronautas para generar agua y, si es posible, energía.
Una vez sea colocado en la ISS, este sistema comenzará a funcionar de forma automática, llevando a cabo el experimento mediante sus dos bombas de líquido y dos sistemas de electrodos.
Este dispositivo ha sido creado por la investigadora Camila Morales Navas de la Universidad de Puerto Rico - Recinto de Río Piedras (UPRRP), discípula del profesor Carlos Cabrera, con los que colaboran los investigadores de la UA.
Ventajas de transformar el amoniaco en agua y energía
La transformación electroquímica del amoniaco puede aportar dos beneficios simultáneos: recuperar parte del agua contenida en los residuos y generar electrones aprovechables.
La reacción de oxidación del amoniaco transforma esa molécula en agua y nitrógeno, un gas que se elimina fácilmente mediante un proceso de oxidación electroquímica en el que se generan electrones, que podrían ser usados como fuente energética para alimentar algún instrumental a bordo.
Si el sistema demuestra un funcionamiento estable, podría complementar las técnicas de destilación, filtración y oxidación avanzada que ya se emplean en los sistemas de soporte vital.
Qué calidad tiene el agua reciclada
El equipo reconoce que la idea de beber orina reciclada puede resultar desagradable para algunas personas, pero argumentan que el resultado final es de mayor calidad en comparación con los sistemas municipales de suministro de agua.
Según Williamson, el proceso de tratamiento es similar al utilizado en algunos sistemas terrestres de distribución de agua, pero adaptado a la microgravedad.
La tripulación no consume directamente la orina, sino que se regenera, filtra y purifica para obtener un agua más limpia que la que bebemos en la Tierra.
La NASA asegura que el agua resultante es incluso más pura que la que se consume en la Tierra.
El proceso de reciclaje es tan efectivo que los astronautas pueden beber el mismo litro de agua reciclada durante semanas.
Los principales problemas para una misión a Marte
Fiabilidad durante periodos prolongados
A pesar de los avances, los sistemas de reciclaje de agua no están exentos de desafíos. Uno de los principales problemas es el mantenimiento, ya que los sistemas deben operar de manera confiable en un entorno hostil como el espacio.
En una misión a Marte, cualquier avería tendría consecuencias más graves que en la EEI, donde existe la posibilidad de recibir suministros o asistencia desde la Tierra. La distancia y la duración del trayecto obligan a diseñar equipos capaces de funcionar con una intervención mínima.
Control permanente de la potabilidad
Además, es necesario garantizar que el agua reciclada cumpla con los estándares de seguridad y potabilidad, lo que requiere monitoreo constante.
La necesidad de controlar toxinas, microorganismos y residuos químicos hace imprescindible combinar varias etapas de tratamiento y realizar pruebas continuas.
Tratamiento de los residuos concentrados
El agua adicional no recuperada en el efluente resultante (salmuera) constituye uno de los problemas centrales del reciclaje de orina.
El BPA se usará para recuperar más agua de la salmuera.
La recuperación de esta fracción reduce la cantidad de residuos que deben almacenarse y mejora el rendimiento global del sistema, pero añade componentes y operaciones que también deben mantenerse en condiciones de microgravedad.
Consumo energético y complejidad del sistema
El tratamiento electroquímico puede generar electrones, que podrían ser usados como fuente energética para alimentar algún instrumental a bordo.
Sin embargo, el sistema debe integrarse con bombas, electrodos, filtros, destiladores y equipos de control sin aumentar de forma excesiva la masa, el consumo energético o la complejidad del soporte vital.
Coste de desarrollo e implementación
Otro desafío es el costo inicial de desarrollar e implementar estas tecnologías.
Sin embargo, la NASA argumenta que los beneficios a largo plazo superan con creces estos costes, ya que las tecnologías de reciclaje no solo son esenciales para la exploración espacial, sino que también podrían tener aplicaciones en la Tierra.
Por qué no se puede reciclar todavía el 100 %
En el supuesto de falta de suministro de agua durante el futuro viaje a Marte, la NASA investiga en tecnología para aproximarse al objetivo de reciclar el 100 % de orina de los astronautas.
El objetivo sigue siendo el agua adicional no recuperada en el efluente resultante (salmuera).
La recuperación del 98 % representa un avance importante, pero todavía deja una fracción de agua y residuos que debe gestionarse. Alcanzar el 100 % exigiría recuperar cada cantidad de agua sin comprometer la seguridad del proceso ni generar un consumo energético desproporcionado.
“Cuanta menos agua y oxígeno tengamos que transportar, más ciencia podremos añadir al vehículo de lanzamiento”, dijo Williamson.
“Unos sistemas regenerativos fiables y robustos significan que la tripulación no tiene que preocuparse por ello y puede centrarse en el verdadero objetivo de su misión”.
Importancia para las bases lunares y la exploración profunda
Estas tecnologías también serán esenciales para las bases lunares permanentes que la NASA planea construir como parte del programa Artemis.
En estos entornos, donde los recursos locales son limitados, la capacidad de reciclar agua será vital para la autosuficiencia.
El experimento forma parte de un proyecto relacionado con la purificación de orina en el espacio, un avance que resultaría de gran importancia en misiones largas, como las estancias prolongadas previstas en la Luna o los futuros viajes tripulados a Marte.
Posibles aplicaciones en la Tierra
La tecnología desarrollada por la NASA también tiene el potencial de abordar problemas de escasez de agua en la Tierra.
Sistemas similares podrían implementarse en regiones donde el acceso al agua potable es limitado, mejorando la eficiencia del uso de los recursos hídricos y reduciendo los desechos.
Empresas privadas ya están explorando formas de adaptar estas tecnologías para aplicaciones comerciales. Por ejemplo, sistemas de reciclaje avanzados podrían utilizarse en edificios inteligentes, hospitales y comunidades aisladas para reducir el consumo de agua.
NASA recicla la orina de los astronautas - Expreso de la Mañana
El reciclaje de orina y sudor en agua potable es un ejemplo de cómo la tecnología espacial puede transformar los retos en soluciones pero la pregunta es, ¿podrán estas soluciones ofrecer una viabilidad a largo plazo?
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