Wasserrecycling im Weltraum: Wie die ISS Wasser effizient wiederverwendet

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Herausforderungen der Wasseraufbereitung im Weltraum sind enorm, insbesondere wenn es um Langzeitmissionen geht. Die Internationale Raumstation (ISS) hat mit ihrem fortschrittlichen Wasserrecyclingsystem einen bedeutenden Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gemacht.

Die Internationale Raumstation (ISS) steht vor der Herausforderung, Wasser effizient zu recyceln, da der Transport von Wasser aus der Erde extrem kostspielig und platzraubend ist. Vor der Entwicklung eines fortschrittlichen Wasserrecyclingsystems durch die NASA machte Wasser fast die Hälfte der Nutzlast von Shuttles aus, die zur ISS reisten. Heute gelingt es der NASA, über 90 % des im Weltraum verwendeten Wassers zurückzugewinnen.

Das Wasserrecyclingsystem der ISS ist ein zentraler Bestandteil des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems, das die Luft- und Wasserqualität, den Abfall, den atmosphärischen Druck und Notfallsysteme wie Branddetektion und -unterdrückung verwaltet. In der Mikrogravitation der ISS ist jede Form von Wasser wertvoll. Das System sammelt Wasser aus verschiedenen Quellen, darunter Urin, Feuchtigkeit in der Kabinenluft und Wasser aus hygienischen Aktivitäten.

Im Gegensatz zur Erde, wo Abwasser aus verschiedenen Quellen wie Haushalten, Industrie und Landwirtschaft stammt, ist das Abwasser von Astronauten viel konzentrierter. Es enthält höhere Mengen an Harnstoff, Salzen und Tensiden. Um das Wasser trinkbar zu machen, muss das System diese Verunreinigungen schnell und effektiv entfernen.

Das Wasserrecyclingsystem der ISS nutzt einige der gleichen Prinzipien wie die Wasseraufbereitung auf der Erde, ist jedoch speziell für die Funktion in der Mikrogravitation mit minimalem Wartungsaufwand ausgelegt. Diese Systeme müssen monatelang oder sogar jahrelang ohne Ersatzteile oder manuelle Eingriffe arbeiten.

Ein wesentlicher Bestandteil des Systems ist die Urinverarbeitungseinheit, die etwa 75 % des Wassers aus Urin durch Erhitzen und Vakuumkompression zurückgewinnt. Das zurückgewonnene Wasser wird zur weiteren Behandlung an die Wasserverarbeitungseinheit geschickt. Die restliche Flüssigkeit, die sogenannte Sole, enthält noch eine erhebliche Menge Wasser. Daher hat die NASA ein System zur Verarbeitung von Sole entwickelt, um den letzten Wasseranteil aus dieser Urinsole zu extrahieren.

Im Soleverarbeitungssystem verdampft warm, trockene Luft Wasser aus der verbleibenden Sole. Ein Filter trennt die Verunreinigungen vom Wasserdampf, der gesammelt wird, um Trinkwasser zu werden. Diese Innovation hat die Gesamtwassergewinnungsrate des Systems auf beeindruckende 98 % erhöht. Die restlichen 2 % werden mit dem anderen erzeugten Abfall kombiniert.

Das Luftaufbereitungssystem kondensiert Feuchtigkeit aus der Kabinenluft – hauptsächlich Wasserdampf aus Schweiß und Ausatmung – zu flüssigem Wasser. Es leitet das zurückgewonnene Wasser zur Wasserverarbeitungseinheit, die das gesamte gesammelte Wasser behandelt.

Die Wasserverarbeitungseinheit durchläuft mehrere Schritte, um das Wasser zu reinigen. Zunächst wird das zurückgewonnene Wasser durch Filter geleitet, um suspendierte Partikel wie Staub zu entfernen. Anschließend entfernen eine Reihe von Filtern Salze und einige organische Verunreinigungen, gefolgt von einem chemischen Prozess namens katalytische Oxidation, der Wärme und Sauerstoff nutzt, um die verbleibenden organischen Verbindungen abzubauen. Der letzte Schritt besteht darin, dem Wasser Jod hinzuzufügen, um das mikrobielle Wachstum während der Lagerung zu verhindern.

Die Ausgabe ist trinkbares Wasser, das oft sauberer ist als kommunales Leitungswasser auf der Erde. Um bemannte Missionen zum Mars zu ermöglichen, hat die NASA geschätzt, dass Raumschiffe mindestens 98 % des an Bord verwendeten Wassers zurückgewinnen müssen. Während selbsttragende Reisen zum Mars noch einige Jahre entfernt sind, hat der neue Soleprozessor auf der ISS die Wassergewinnungsrate so weit erhöht, dass dieses 98 %-Ziel nun in Reichweite ist.

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