Comment rendre un écosystème artificiel autosuffisant ?

Dans un système écologique clos, chaque produit rejeté par une espèce doit être utilisé par d'autres espèces, ou traité mécaniquement et chimiquement pour pouvoir être réinjecté dans l'environnement du système. Puisque l'on a pour objectif la survie d'une forme de vie complexe, comme une souris ou un être humain, les produits formés doivent être convertis en oxygène, nourriture et eau. Un système écologique fermé doit contenir au moins un organisme autotrophe. Bien qu'à la fois les chimiotrophes et phototrophes soient tout à fait envisageables, la plupart des systèmes écologiques fermés à ce jour sont basés sur un organisme phototrophe tel qu'une algue verte.

Un tel ECA doit être capable du recyclage le plus complet possible (quasi intégral) de l’air, de l’eau, de la nourriture, ainsi que des divers déchets organiques et inorganiques produits en son sein. L’enjeu consiste à concevoir puis réaliser un habitat autonome (énergie mise à part) hébergeant un groupe restreint d’humains, vivant en symbiose avec des organismes (bactéries, micro-algues et plantes) au sein d’un « écosystème clos artificiel » (ECA), comme celui développé par l’Agence spatiale européenne dans le cadre du projet MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative). En conséquence, l’ensemble des déchets organiques de l’équipage, issus de la consommation des ressources (oxygène, eau et aliments) devra être recyclé, afin de produire la nourriture durant la mission et de manière à tendre vers un bouclage complet des flux de matières (régénération de l’air et de l’eau). De fait, la seule solution consiste à s’inspirer du fonctionnement quasiment cyclique des écosystèmes de la Biosphère. C’est pourquoi les agences spatiales développent des projets de systèmes régénératifs de support de vie bioinspirés. Ce banc d’essai d’un nouveau genre pourrait ainsi aider à résoudre plusieurs défis terrestres, notamment la raréfaction des ressources matérielles et la dissipation croissante de polluants dans les écosystèmes naturels. Un tel système permettrait la réalisation de missions habitées interplanétaires en favorisant le recyclage et la régénération des ressources, essentiel pour garantir la survie des équipages sur de longues périodes loin de la Terre.