Sistemas de reciclado en la ISS

Ayer saltó la noticia: los astronautas de la Expedición 19 han bebido por primera vez agua obtenida a partir de la orina. Se trata de un paso decisivo para disminuir la dependencia de la estación con respecto a la Tierra, algo de vital importancia ahora que la tripulación permanente se ampliará a seis personas la próxima semana. Por supuesto, esta tecnología será esencial para viajes más allá de la órbita baja terrestre, bien sea en misiones lunares o a Marte.

La Estación Espacial Internacional (ISS) cuenta con varios sistemas de soporte vital que ayudan al reciclado de algunas sustancias. El sistema regenerativo recibe el nombre genérico de ECLSS (Regenerative Environmental Control and Life Support System) y está claramente dividido en los sistemas del segmento ruso y los del segmento norteamericano. El segmento ruso cuenta con tres generadores de oxígeno Elektron. Estos aparatos ya fueron utilizados durante muchos años en la Mir y en su época se convirtieron en el primer sistema regenerativo enviado al espacio. Los Elektron generan oxígeno a partir de la electrólisis del agua no potable, expulsando el hidrógeno al espacio. Para iniciar la electrólisis se usa hidróxido de potasio, lo que ha causado numerosos problemas de funcionamiento. En efecto, esta sustancia tiene tendencia a producir atascos en el sistema, especialmente en las válvulas de expulsión del hidrógeno. Los Elektron incorporan también un sistema para recuperar agua a partir de la humedad ambiental de la atmósfera de la ISS. Parte de este agua se destina al consumo de la tripulación y el resto pasa al proceso de electrólisis. Como sistema de reserva se emplean cartuchos de perclorato de litio que, al arder, generan oxígeno. Este sistema saltó a la fama a finales de los 90 cuando por su culpa se inició un incendio en la estación Mir (su único fallo hasta la fecha). No se trata de un método regenerativo, pero estos cartuchos permiten disminuir la cantidad de oxígeno almacenado en la ISS. Por último, se pueden usar las reservas de oxígeno enviadas directamente a la estación a bordo de las naves de carga Progress o el transbordador.


Trabajando con el Elektron en el módulo Zvezdá (NASA).


Diagrama del ECLSS (NASA).

Además del Elektron, debemos comentar la existencia del sistema Vozdukh ("aire") para eliminar el dióxido de carbono de la estación, que, aunque no se trata de un sistema regenerativo propiamente dicho, garantiza la independencia de la estación en este área, pues es un sistema autónomo que no requiere el uso de materiales consumibles. Los aparatos tradicionales para eliminar el dióxido de carbono, consistentes en cartuchos de hidróxido de litio, se siguen empleando en la ISS como sistemas de emergencia.

Hasta hace muy poco, los sistemas del segmento ruso eran los únicos de tipo regenerativo en la estación. Sin embargo, actualmente podemos encontrar en el segmento estadounidense dos sistemas de este tipo: el Oxygen Generation System (OGS) y el Water Reclamation System (WRS). El OGS, que se encuentra dentro de uno de los racks del módulo Destiny, es el equivalente del Elektron ruso, pero a diferencia de éste emplea un polímero sólido para iniciar la electrólisis, evitando así los atascos del sistema. El OGS permite producir 2,5-10 kg de oxígeno al día, aunque la media son unos 6 kg. Fue llevado a la estación por el transbordador Discovery durante la misión STS-121 en julio de 2006.


El rack del OGS en las pruebas previas al lanzamiento (NASA).

El WRS está dividido en dos racks y se compone a su vez de dos subsistemas: el Urine ProcessorAssembly (UPA) y el Water Processor Assembly (WPA). El UPA, como indica su nombre, se encarga de destilar la orina de los tripulantes empleando centrifugadoras y filtros químicos, eliminando las sustancias tóxicas. El agua obtenida en el UPA se conduce al WPA, junto con otras aguas no potables, para ser filtrada extensivamente. La pureza del agua se comprueba mediante sensores de conductividad electroquímicos. El agua del WRS puede destinarse a consumo humano o para generar oxígeno en el OGS. El WRS permitirá ahorrar el envío a la estación de unas 6 toneladas de agua al año, algo vital una vez retirado el transbordador. El sistema WRS llegó a la ISS durante la misión STS-126 en noviembre de 2008, pero diversos problemas con el UPA requirieron el reemplazo de este subsistema, el cual se produjo durante la STS-119 el mes de marzo pasado. Tanto el OGS como el WRS han sido diseñados por el Centro Marshall de la NASA en colaboración con la empresa Hamilton Sundstrand Space Systems International.


Los dos racks del WRS (NASA).


Dispensador de agua (NASA).

Cada astronauta consume unos 3,5 litros de agua al día, de los cuales 1,5 litros se obtienen mediante el sistema Elektron y 1,3 litros con el nuevo sistema WRS. El resto se obtiene a partir de las reservas de agua enviadas por las naves Progress, el ATV o el shuttle.

En definitiva, beber orina reciclada es un pequeño paso para la tripulación de la ISS, pero un salto de gigante en cuanto a sistemas de soporte vital en el espacio.