Wer auf dem Mars einmal Gemüse oder proteinreiche Pflanzen anbauen will, braucht mehr als Wasser, Licht und ein Gewächshaus. Vor allem fehlt ein Dünger, der sich direkt vor Ort herstellen lässt. Ein Forschungsteam aus Bremen hat dafür nun einen biobasierten Kreislauf weiterentwickelt. Es kultivierte Cyanobakterien mit simulierten Mars-Ressourcen und wandelte deren Biomasse anschließend durch anaerobe Vergärung, also einen mikrobiellen Abbau ohne Sauerstoff, in einen nährstoffhaltigen Flüssigdünger um. Die Studie entstand im Rahmen der Humans on Mars Initiative der Universität Bremen und knüpft an eine 2025 veröffentlichte Vorarbeit desselben Teams an.

Vom Marsstaub zum Flüssigdünger

Im Zentrum stand die Frage, wie sich aus marsähnlichem Staub und mikrobieller Biomasse möglichst effizient ein Dünger gewinnen lässt. Als mineralische Quelle diente der Mars-Regolith-Simulant MGS-1, also ein künstlich hergestelltes Material mit ähnlicher Zusammensetzung wie Marsboden. Die Forschenden testeten verschiedene Vorbehandlungen, Temperaturen und Konzentrationen. Besonders günstig war es, die Cyanobakterienbiomasse vorab zu autoklavieren und die Vergärung bei 35 Grad Celsius laufen zu lassen. Außerdem zeigte sich ein praktischer Zusammenhang für die spätere Prozesssteuerung. Je mehr Biomasse eingesetzt wurde, desto mehr Ammonium entstand, also genau jene Stickstoffform, die Pflanzen für ihr Wachstum nutzen können.

Für die Mineralstoffversorgung erwies sich nicht der direkte Einsatz des Simulanten als beste Lösung, sondern ein wässriger Auszug daraus. Ein MGS-1-Auszug, der zusätzlich mit Spurenelementen ergänzt wurde, ermöglichte die höchste Rückgewinnung von Phosphat, Ammonium und Methan. Das ist wichtig, weil der Prozess damit nicht nur Dünger liefert, sondern zugleich auch Methan als energiereichen Nebenstrom erzeugt.

Wasserlinsen wachsen bereits

Ob der Ansatz funktionieren kann, zeigte sich erst im Pflanzentest. Das Team nutzte den erzeugten Gärrest für die Kultivierung einer schnell wachsenden Wasserlinse, die als essbare Biomasse für geschlossene Kreislaufsysteme interessant ist. Unter angepassten Bedingungen entstanden aus einem Gramm trockener Cyanobakterienbiomasse rund 27 Gramm frische Lemna-Biomasse. Das entspricht etwa der Hälfte dessen, was in einem Standardmedium für Hydrokulturen erreicht wurde.

Ganz ohne Nacharbeit funktioniert das System aber noch nicht. Die Forschenden zeigen, dass pH-Wert und Nährstoffverhältnisse weiter optimiert werden müssen. Vor allem Phosphat, Kalium und Calcium waren im Digestat knapp, während Stickstoff überwiegend als Ammonium vorlag und deshalb sorgfältig dosiert werden muss. Für die Bioökonomie ist die Arbeit dennoch spannend, weil sie zeigt, wie sich Mikroorganismen, mineralische Ressourcen und Pflanzen zu einem geschlossenen Produktionskreislauf koppeln lassen. Gedacht ist das für künftige Marsmissionen. Zugleich liefert das Konzept neue Impulse für ressourcenschonende Dünger- und Anbausysteme unter extremen Bedingungen auf der Erde.

ag