Микробы могут помочь астронавтам превратить человеческие отходы в пищу

Янв 26, 2018 Леонид Гляделов

Новости космонавтики:
Человеческие отходы могут когда-нибудь стать ценным ресурсом для космонавтов в дальних полетах. Теперь исследовательская группа Penn State показала, что можно быстро разрушать твердые и жидкие отходы для выращивания пищи с помощью ряда микробных реакторов, одновременно сводя к минимуму рост патогенов.

«Мы предусмотрели и испытали концепцию одновременного обеззараживания отходов астронавтов микробами при производстве биомассы, которая может быть съедена прямо или косвенно в зависимости от проблем безопасности», - сказал Кристофер Хаус, профессор геологических наук, штат Пенсильвания. «Это немного странно, но концепция будет немного похожа на Мармита или Вегемата, где вы будете есть сгусток «микробной слизи».

Подробнее:

Исследователи рассматривают многочисленные проблемы, связанные с полетами на большие расстояния, к примеру на Марс или даже далее, что вероятно, займет месяцы или годы. Доставка достаточного количества пищи с Земли требует увеличения объема и увеличения стоимости топлива на космическом корабле, в то время как выращивание пищи в пути с использованием гидропонных или других методов будет энергоемким и водоемким процессом, который занимает ценное пространство и доступные ресурсы.

Чтобы проверить их идею, исследователи использовали искусственные твердые и жидкие отходы, которые обычно используются в тестах по управлению отходами. Они создали замкнутую цилиндрическую систему диаметром 10 сантиметров и в длину 1.2 метра, в которой отдельные микробы вступали в контакт с отходами. Микробы разрушали отходы с использованием анаэробного переваривания, процесс, аналогичный тому, как люди переваривают пищу.

«Анаэробное переваривание - это то, что мы часто используем на Земле для обработки отходов», - сказал Хаус. «Это эффективный способ получить массу обработанного и переработанного продукта. Что было новым в нашей работе - это выведение питательных веществ из этого потока и намеренное помещение их в микробный реактор для выращивания пищи».

Группа учёных обнаружила, что метан легко образуется при анаэробном переваривании отходов человека и может быть использован для выращивания другого микроба Methylococcus capsulatus, который используется сегодня как корм для животных. Команда пришла к выводу, что такой микробный рост можно использовать для производства питательной пищи для дальнего космического полета. Им удалось вырастить бактерию M. capsulatus, что составляет 52 процента белка и 36 процентов жиров,и это делает её потенциальным источником питания для космонавтов.

Поскольку патогенные микроорганизмы также беспокоят растущие микробы в замкнутом влажном пространстве, команда изучила способы выращивания микробов в щелочной среде или в среде с высокой температурой. Они повысили рН системы до 11 и были удивлены, обнаружив, что колония бактерий Halomonas desiderata, которая могла бы процветать. Команда обнаружила, что эти бактерии составляют 15 процентов белка и 7 процентов жиров. В 158 градусах Фаренгейта, который убивает большинство патогенов, они выращивали съедобный Thermus aquaticus, который состоял из 61 процента белка и 16 процентов жиров.

Данная идея пришла исследователям из конструкции фильтров с фиксированной пленкой для обработки рыбных отходов используемые в аквариумах. Эти фильтры имеют специально разработанный, покрытый бактериями пленочный материал с высокой площадью поверхности.

«Мы использовали материалы из коммерческой индустрии аквариумов, но приспособили их для производства метана», - сказал Хаус. «На поверхности материала находятся микробы, которые берут твердые отходы из потока и превращают их в жирные кислоты, которые превращаются в метановый газ с помощью другого набора микробов на одной и той же поверхности».

Учёным удалось удалить от 49 до 59 процентов твердых веществ за 13 часов испытаний. Это намного быстрее, чем существующая обработка отходов, которая может занять несколько дней. Хаус сказал, что их система еще не готова к применению - это первоначальное исследование изучало различные компоненты в изоляции, а не полностью интегрированную систему.

«Каждый компонент достаточно прочный и быстро разрушает отходы», - сказал Хаус. «Вот почему у этого может быть потенциал для будущего космического полета. Это быстрее, чем выращивание томатов или картофеля».

Сегодня астронавты на борту Международной космической станции перерабатывают часть воды из мочи, но этот процесс является энергоемким, сказал Хаус. Управление твердыми отходами стало большим препятствием, они в настоящее время выбрасываются в атмосферу Земли, где полностью сгорают.

   Любой сайт развивается благодаря тому, что о нем узнает все больше людей. Не проходите мимо, поделитесь новостями космоса: