Aquarium und All – so könnte man die Pole beschreiben, zwischen denen sich das Denken von Jens Hauslage bewegt. Fügt man noch Agrarforschung und Abfall hinzu, definieren die Begriffe bereits recht präzise, auf welchem Gebiet der junge Wissenschaftler in den Labors des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedenen Versuchstreibhäusern forscht.
Begeisterter Aquarianer ist er seit 20 Jahren, entschied sich für ein Studium der Botanik in Bonn und erfuhr eher zufällig von dem DLR-Projekt C.R.O.P, der „Combined regenerative organic-food production“ (dt.: Kombinierte regenerative organische Nahrungsmittel-Produktion“), das nicht nur das Überleben von Astronauten auf Langstreckenmissionen sichern, sondern auch eine Reihe irdischer Probleme lösen könnte. Denn im Biofilter-System des C.R.O.P. wird aus Bioabfällen und menschlichem Urin eine Düngemittellösung, die Pflanzen wachsen, blühen und Früchte ansetzen lässt.
Sie sehen simpel aus, die Versuchsanordnungen, die Jens Hauslage zeigt: Ein Glaskasten, halb mit Wasser gefüllt, darin eine Säule, die mit kleinen Lavasteinchen gefüllt ist. Das Wasser läuft im Kreislauf durch die Filterröhre, und auf Aussparungen der Röhre wachsen Tomatenpflanzen, deren leuchtend rote Früchte aromatisch und saftig schmecken. In einem zweiten Laborraum hat das Team die Idee des Biofilters in einem geschlossenen System noch ein Stück weiter ausgebaut: Dort schießen im aquatischen, wassergefüllten Teil des Filters Tilapia-Fische umher, die ebenfalls Bio-Abfälle verwerten können – bevor sie selbst in der Pfanne landen. „Wir forschen quasi daran, Menschen in Dosen am Leben zu erhalten“, sagt Hauslage mit breitem Grinsen, „in hermetisch abgeschlossenen Lebensräumen, wo Menschen auf Technik angewiesen sind.“
Versuch im All
Was in kleinen Glasbehältern begonnen hat und gespeist wurde aus den Erfahrungen des 37-Jährigen Forschers mit seinen heimischen Aquarien, wurde jüngst gekrönt durch eine Ankündigung des DLR: Die von Hauslage entwickelte Lebensgemeinschaft aus Bakterien, Tomaten, einzelligen Algen und künstlichem Urin startet auf einem eigenen Satelliten ins All. „Eu:Cropis“ wird die Mission heißen, bei der 2016 zwei Gewächshäuser ins Weltall starten, um den Wissenschaftlern auf der Erde die Chance zu geben, das kombinierte Lebenserhaltungssystem unter den Bedingungen weiter zu studieren, die beispielsweise auch auf der Internationalen Raumstation ISS herrschen – oder auch auf einem bemannten Flug zum Mars, für den mit heutiger Technik gut neun Monate Reisezeit einzuplanen wären.
Der Satellit ist dabei nicht nur Transportmittel, sondern selbst Teil der Versuchsanordnung: Durch die Rotation um seine eigene Längsachse kann er die Schwerkraft von Mond und Mars simulieren, den beiden Planeten, auf denen menschliche Habitate am wahrscheinlichsten sind. Die unbemannte Mission, bei der die einzellige Alge Euglena und die Bakterien in den Lavasteinen kooperieren, um aus Urin wertvollen Dünger für die Tomaten zu machen, wird ein Jahr lang laufen, danach verglüht der Satellit beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.
Hauslage: „Bislang wurde bei Missionen im All zumeist auf physiko-chemische Lebenserhaltungssysteme gesetzt. Das hat Vorteile, jedoch auch einen gravierenden Nachteil: Um chemisch oder physikalisch für eine Umgebung zu sorgen, in der Menschen überleben können, müssen die nötigen Ressourcen immer auf den Flügen ins All mitgeführt werden. Und wenn sie verbraucht sind, müssen sie auf irgendeine Weise ersetzt werden.“
Das C.R.O.P. hingegen ist ein regeneratives System – ein enormer Vorteil für ein Lebenserhaltungssystem auf biologischer Grundlage. Der Kölner Forscher: „Der Kreislauf zwischen Einzellern, Algen, Tomaten und Urin ist zwar nicht so leistungsfähig wie chemische oder physikalische Systeme, nutzt dafür aber Abfallprodukte und regeneriert sich selbst.“
Auch für Landwirte interessant
Ein bestechend einfaches Grundkonzept, das nicht nur Astronauten mit Tomaten versorgen könnte. Hauslage hat es auch schon in Gewächshäusern und in Versuchsanordnungen auf Bauernhöfen getestet. Die in einem Rieselfilter angeordneten Lavaplatten oder -steine sind besiedelt von unzähligen Mikroorganismen, die fähig sind, das für Pflanzen giftige Ammoniak im Urin zunächst zu Nitrit und später in Nitrat zu zersetzen. Nitrat wiederum ist für Tomaten und viele andere Pflanzen genau der richtige Dünger.
Für Landwirte ist das Ammoniak in der Gülle, mit der sie ihre Felder düngen, ein riesiges Problem. Zum einen ist es die hohe Konzentration von Ammoniak in der Gülle, die den Pflanzen auf den Feldern zu schaffen macht, zum anderen gast Ammoniak aus und verflüchtigt sich in die Atmosphäre – bis zu 70 Prozent Dünger gehen so verloren.
Ein Umwandlungssystem wie das von Hauslage entwickelte könnte auch dieses Problem lösen, weil die Bakterien das Ammoniak zu Nitrat zersetzen – das übrigens auch geruchlos ist, im Unterschied zur Gülle. Hauslage: „Es gibt viele Verwendungsmöglichkeiten für C.R.O.P., nicht nur im All. Wir müssen uns nur gezielt zunutze machen, was die Bakterien schon seit Jahrmilliarden tun – und das höchst erfolgreich und effektiv. Genauso effektiv können wir sie für unsere Zwecke arbeiten lassen.“