| Data: |
2026 |
| Resum: |
En futures missions espacials a la Lluna o a Mart, les estratègies actuals de reaprovisionament i gestió de residus no seran viables. Per abordar aquesta limitació, el projecte MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) té com a objectiu desenvolupar un sistema bioregeneratiu i tancat de suport vital, capaç de convertir els residus generats per la tripulació en aliment, aigua potable i una atmosfera respirable. Actualment, tancar el cicle del carboni mitjançant l'oxidació del carboni present en els residus orgànics fins a diòxid de carboni continua sent un dels principals reptes del sistema. De manera similar, a la Terra, les creixents pressions ambientals derivades de l'augment en l'extracció de recursos i l'acumulació de residus posen de manifest la urgència de transitar cap a una bioeconomia més circular. La fermentació termòfila amb cultius mixtes i les cel·les d'electròlisi microbiana emergeixen com a tecnologies prometedores per a la recuperació de recursos a partir de residus orgànics. A la Terra, els àcids carboxílics i alcohols produïts en la fermentació poden utilitzar-se per a la fabricació de bioplàstics, biocombustibles i altres productes de valor afegit. A l'espai, aquests compostos actuen com a intermediaris essencials per al reciclatge del carboni dins del sistema MELiSSA. Les cel·les d'electròlisi microbiana poden oxidar posteriorment aquests productes de fermentació a diòxid de carboni, contribuint així al tancament del cicle del carboni en sistemes de suport vital com MELiSSA. Aquesta tesi explora la influència de diversos paràmetres d'operació (pH, règim d'alimentació, concentració de substrat) en la comunitat microbiana i el rendiment en processos de fermentació termòfila amb cultius mixtes. També investiga la biodegradabilitat de bioplàstics fets a base de proteïnes i polisacàrids via fermentació termòfila de cultiu mixt, amb l'objectiu d'identificar noves vies de valorització d'aquests materials. A més, aquesta tesi avalua el potencial d'una cel·la d'electròlisi microbiana per oxidar els compostos orgànics presents en efluents de fermentació fins a diòxid de carboni, aportant informació sobre l'efecte de diferents paràmetres d'operació en la composició de la comunitat microbiana i el rendiment del procés. En conjunt, els resultats d'aquesta tesi contribueixen a l'optimització de processos microbians per a una recuperació eficient del carboni, donant suport al desenvolupament d'estratègies sostenibles de gestió de recursos aplicables tant a la Terra com a l'espai. |
| Resum: |
En futuras misiones espaciales a la Luna o a Marte, las estrategias actuales de reaprovisionamiento y gestión de residuos no serán viables. Para abordar esta limitación, el proyecto MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) tiene como objetivo desarrollar un sistema biorregenerativo y cerrado de soporte vital, capaz de convertir los residuos generados por la tripulación en alimento, agua potable y una atmósfera respirable. Actualmente, cerrar el ciclo del carbono mediante la oxidación del carbono presente en los residuos orgánicos hasta dióxido de carbono sigue siendo uno de los principales retos del sistema. De manera similar, en la Tierra, las crecientes presiones ambientales derivadas del aumento en la extracción de recursos y de la acumulación de residuos ponen de manifiesto la urgencia de transitar hacia una bioeconomía más circular. La fermentación termófila con cultivos mixtos y las celdas de electrólisis microbiana emergen como tecnologías prometedoras para la recuperación de recursos a partir de residuos orgánicos. En la Tierra, los ácidos carboxílicos y alcoholes producidos durante la fermentación pueden utilizarse para la fabricación de bioplásticos, biocombustibles y otros productos de valor añadido. En el espacio, estos compuestos actúan como intermediarios esenciales para el reciclaje del carbono dentro del sistema MELiSSA. Las celdas de electrólisis microbiana pueden oxidar posteriormente estos productos de fermentación hasta dióxido de carbono, contribuyendo así al cierre del ciclo del carbono en sistemas de soporte vital como MELiSSA. Esta tesis explora la influencia de diversos parámetros de operación (pH, régimen de alimentación, concentración de sustrato) en la comunidad microbiana y el rendimiento de los procesos de fermentación termófila con cultivos mixtos. También investiga la biodegradabilidad de bioplásticos elaborados a partir de proteínas y polisacáridos mediante fermentación termófila con cultivos mixtos, con el objetivo de identificar nuevas vías de valorización de estos materiales. Además, esta tesis evalúa el potencial de una celda de electrólisis microbiana para oxidar los compuestos orgánicos presentes en efluentes de fermentación hasta dióxido de carbono, aportando información sobre el efecto de distintos parámetros de operación en la composición de la comunidad microbiana y en el rendimiento del proceso. En conjunto, los resultados de esta tesis contribuyen a la optimización de procesos microbianos para una recuperación eficiente del carbono, apoyando el desarrollo de estrategias sostenibles de gestión de recursos aplicables tanto en la Tierra como en el espacio. |
| Resum: |
In future space missions to the Moon or Mars, current resupply and waste management strategies will not be feasible. To address this limitation, the MELiSSA (Micro‑Ecological Life Support System Alternative) project aims to develop a bioregenerative, closed‑loop life support system that converts the waste generated by the crew into food, potable water, and a breathable atmosphere. At present, closing the carbon cycle by oxidizing the carbon in the organic waste to carbon dioxide remains one of the main challenges in the loop. Similarly, on Earth, growing environmental pressures resulting from increased resource extraction and waste accumulation highlight the urgency of transitioning toward a more circular bioeconomy. Thermophilic mixed‑culture fermentation and microbial electrolysis cells emerge as promising technologies for recovering resources from organic waste streams. On Earth, the resulting carboxylic acids and alcohols can serve as platform chemicals for the production of bioplastics, biofuels, and other value-added products. In space, these compounds act as essential intermediates for carbon recycling within the MELiSSA loop. Microbial electrolysis cells can further oxidize these fermentation products to carbon dioxide, contributing to the closure of the carbon cycle in closed-loop life support systems such as MELiSSA. This thesis explores the influence of several operational parameters (pH, feeding regime, substrate concentration) on microbial community dynamics and process performance in thermophilic mixed-culture fermentation. The biodegradability of protein- and polysaccharide-based bioplastics via thermophilic mixed-culture fermentation was also investigated to identify new valorization routes for these materials. Furthermore, this thesis evaluates the potential of a microbial electrolysis cell to oxidize the organic compounds present in fermentation effluents to carbon dioxide, providing insights into the effect of various operational parameters on microbial community composition and process performance. Together, the findings of this thesis contribute to optimizing microbial processes for efficient carbon recovery, supporting the development of sustainable resource management strategies for applications on both Earth and in space. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biotecnologia. |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Recuperació de recursos ;
Resource recovery ;
Recuperación de recursos ;
Fermentació ;
Fermentation ;
Fermentación ;
Sistemes bioelectroquímics ;
Bioelectrochemical systems ;
Sistemas bioelectroquímicos ;
Tecnologies |
| ISBN: |
978-94-6357-996-4 |
visitant ::
identificació
