Trinkwasser aus Urin

Ein neues Lebenserhaltungssystem für die Internationale Raumstation ISS enthält eine Wasserreinigungskomponente, die auch aus Urin und Schweiß der Besatzung trinkbares Nass generieren kann.

Die Anlage, die von der US-Weltraumbehörde NASA entwickelt wurde, kann bis zu 2800 Liter pro Jahr produzieren. Sie ist von fundamentaler Bedeutung für die Langzeitnutzung der ISS, weil es der Raumstation erlaubt, sechs statt drei reguläre Crew-Mitglieder zu beherbergen. Teure Versorgungsflüge von der Erde würden so reduziert, wie Bob Bagdigian, zuständiger Projektmanager, erläutert.

Seine Kollegin Mary Beth Edeen, Managerin des Büros für Hardware-Projekte am Johnson Space Center der NASA in Houston, hält die Technologie für eine "kritische Komponente im nächsten Lebensabschnitt der Raumstation". Es sei "wie eine Kläranlage und eine Wasseraufbereitung in einem". Solche Systeme gelten auch für Langzeitausflüge zum Mond und später zum Mars als enorm bedeutsam.

Das System wurde am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, entworfen. Im November flog es an Bord des Space Shuttles Endeavour erstmals ins All und wurde dann im US-Labormodul "Destiny" auf der ISS installiert. Derzeit wird die Technologie getestet – Proben des wiederaufbereiteten Wassers werden gesammelt und mit dem Shuttle zurück zur Erde geschickt, wo sie analysiert werden. Im Mai 2009 soll das System dann voll betriebsfähig sein.

Für Schlagzeilen sorgte im Vorfeld die Tatsache, dass die Technologie auch den Urin der Astronauten in Trinkwasser verwandeln kann. "Die Destillierung ist unter Weltraumbedingungen und ohne die Erdanziehung eine große Herausforderung", sagt Bagdigian. Um die Mikrogravitation zu kompensieren, schufen die NASA-Ingenieure extra ein zentrifugenartiges Vorbehandlungssystem.

Darin wird Urin durch eine rotierende Trommel geführt, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Wasserdampf wird dabei extrahiert und anschließend in einem "sehr energieeffizienten Destillierungsprozess" komprimiert, wie Bagdigian erläutert. Das Resultat ist ein "gereinigtes Urindestillat", wie es die NASA nennt. Zum Trinken eignet es sich so allerdings noch nicht.

Das Destillat wird deshalb im Anschluss mit anderen Abwasserquellen kombiniert – darunter auch die Luftfeuchtigkeit aus der Kabine, die durch Schweiß und Atem der Astronauten entsteht. Die kombinierte Flüssigkeit wird dann durch eine spezielle Filtration, mehrere Absorptionsmaterialien und andere auch in kommerziellen Wasseraufbereitungsanlagen verwendete Prozesse geschickt

Im letzten Schritt werden dann noch organische Verunreinigungen entnommen. Dazu fließt das Wasser durch einen katalytischen Hochtemperatur-Oxidationsprozess. Das Wasser wird hierbei erhitzt und Sauerstoff injiziert. Die Verunreinigungen oxidieren daraufhin entweder zu Kohlendioxid oder anderen Gasen und können dann leichter entfernt werden. Um auf Nummer sicher zu gehen, wird außerdem noch Jod beigemischt, um Mikroorganismen abzutöten.

Es ist die erste Technologie, die im Weltraum Urin reinigen kann – Russland besitzt zwar ein ähnliches, kleineres Wasseraufbereitungssystem, doch behandelt es nur die Luftfeuchtigkeit aus der Kabine.

Das neue System ist Teil des Planes, die Anzahl der ISS-Crewmitglieder zu erhöhen, die ausreichend bequem auf der Station leben können, ohne dass es dauernd Versorgungsflügen bedarf. Sobald das Space Shuttle der Amerikaner in Rente geht (derzeit ist das für 2010 geplant), wird die Transportkapazität der Missionen zur ISS deutlich abnehmen.

Das Wasserbehandlungssystem ist ein kleiner aber wichtiger Anteil beim Weiterbau der ISS durch die NASA. Die US-Weltraumbehörde war auch für neue Crew-Kabinen und Sportgeräte verantwortlich.

Bagdigian erläutert, dass seine Ingenieure bereits testen, wie das neue Wasseraufbereitungssystem auch bei längeren Raumflügen genutzt werden könnte: "Wir planen ja eine permanente Mondbasis." Das neue ISS-Systeme gebe ihm und seinen Kollegen erstmals die Möglichkeit, regenerative Lebenserhaltungssysteme unter Echtbedingungen zu testen. "Dadurch erfahren wir, wie gut sie funktionieren. Dann können wir einzelne Bereiche weiter verbessern." (bsc)