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Microbially-Enhanced Vanadium Mining and Bioremediation Under Micro- and Mars Gravity on the International Space Station

Cockell, Charles S. und Santomartino, Rosa und Finster, Kai und Waajen, Annemiek C. und Nicholson, Natasha und Loudon, Claire-Marie und Eades, Lorna J. und Moeller, Ralf und Rettberg, Petra und Fuchs, Felix M. und Van Houdt, Rob und Leys, Natalie und Coninx, Ilse und Hatton, Jason und Parmitano, Luca und Krause, Jutta und Koehler, Andrea und Caplin, Nicol und Zuijderduijn, Lobke und Mariani, Alessandro und Pellari, Stefano und Carubia, Fabrizio und Luciani, Giacomo und Balsamo, Michele und Zolesi, Valfredo und Ochoa, Jon und Sen, Pia und Watt, James A. J. und Doswald-Winkler, Jeannine und Herová, Magdalena und Rattenbacher, Bernd und Wadsworth, Jennifer und Everroad, R. Craig und Demets, René (2021) Microbially-Enhanced Vanadium Mining and Bioremediation Under Micro- and Mars Gravity on the International Space Station. Frontiers in Microbiology, 12, Seite 641387. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fmicb.2021.641387. ISSN 1664-302X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2021.641387

Kurzfassung

As humans explore and settle in space, they will need to mine elements to support industries such as manufacturing and construction. In preparation for the establishment of permanent human settlements across the Solar System, we conducted the ESA BioRock experiment on board the International Space Station to investigate whether biological mining could be accomplished under extraterrestrial gravity conditions. We tested the hypothesis that the gravity (g) level influenced the efficacy with which biomining could be achieved from basalt, an abundant material on the Moon and Mars, by quantifying bioleaching by three different microorganisms under microgravity, simulated Mars and Earth gravitational conditions. One element of interest in mining is vanadium (V), which is added to steel to fabricate high strength, corrosion-resistant structural materials for buildings, transportation, tools and other applications. The results showed that Sphingomonas desiccabilis and Bacillus subtilis enhanced the leaching of vanadium under the three gravity conditions compared to sterile controls by 184.92 to 283.22%, respectively. Gravity did not have a significant effect on mean leaching, thus showing the potential for biomining on Solar System objects with diverse gravitational conditions. Our results demonstrate the potential to use microorganisms to conduct elemental mining and other bioindustrial processes in space locations with non-1 × g gravity. These same principles apply to extraterrestrial bioremediation and elemental recycling beyond Earth.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141816/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Microbially-Enhanced Vanadium Mining and Bioremediation Under Micro- and Mars Gravity on the International Space Station
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Cockell, Charles S.UK Centre for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom; c.s.cockell (at) ed.ac.ukhttps://orcid.org/0000-0003-3662-0503NICHT SPEZIFIZIERT
Santomartino, RosaUK Centre for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom; rosa.santomartino (at) ed.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Finster, KaiDepartment of Biology – Microbiology, Aarhus University, Aarhus, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waajen, Annemiek C.UK Centre for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nicholson, NatashaUK Centre for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Loudon, Claire-MarieUK Centre for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eades, Lorna J.School of Chemistry, University of Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moeller, RalfRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Ralf.Moeller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2371-0676NICHT SPEZIFIZIERT
Rettberg, PetraRadiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Petra.Rettberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4439-2395NICHT SPEZIFIZIERT
Fuchs, Felix M.Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany and Institute of Electrical Engineering and Plasma Technology, Ruhr University Bochum, Bochum, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5669-5655NICHT SPEZIFIZIERT
Van Houdt, RobMicrobiology Unit, Belgian Nuclear Research Centre (SCK CEN), Mol, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leys, NatalieMicrobiology Unit, Belgian Nuclear Research Centre, SCK CEN, Mol, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coninx, IlseMicrobiology Unit, Belgian Nuclear Research Centre, SCK CEN, Mol, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hatton, JasonESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Parmitano, LucaESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krause, JuttaESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koehler, AndreaESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Caplin, NicolESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zuijderduijn, LobkeESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mariani, AlessandroKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pellari, StefanoKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carubia, FabrizioKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luciani, GiacomoKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Balsamo, MicheleKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zolesi, ValfredoKayser Italia S.r.l., Livorno, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ochoa, JonESTEC, Noordwijk, Netherlands and Space Application Services NV/SA, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sen, PiaEarth and Environmental Sciences Department, Rutgers University, Newark, NJ, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Watt, James A. J.School of Geosciences, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doswald-Winkler, JeannineBIOTESC, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Lucerne School of Engineering and Architecture, Hergiswil, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herová, MagdalenaBIOTESC, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Lucerne School of Engineering and Architecture, Hergiswil, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rattenbacher, BerndBIOTESC, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Lucerne School of Engineering and Architecture, Hergiswil, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wadsworth, JenniferExobiology Branch, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Everroad, R. CraigExobiology Branch, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demets, RenéESTEC, Noordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 April 2021
Erschienen in:Frontiers in Microbiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3389/fmicb.2021.641387
Seitenbereich:Seite 641387
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:1664-302X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:biomining, bioremediation, ISRU, vanadium, space, Mars, bioproduction, space microbiology
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ISS LIFE 2.0
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:28 Mai 2021 10:59
Letzte Änderung:28 Mai 2021 10:59

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