Astronauti mohli jesť potraviny vyrobené z hovno v budúcnosti, hovorí štúdia

Dokonca aj keď ľudia cestujú za Zem a vydajú sa na Mars a ďalej, nepohodlné skutočnosti ľudskej biológie prídu spolu s nami. Budúci priekopníci budú stále pilotovať tú istú, nedokonalú loď, ktorú ľudia pilotovali tisíce rokov: ľudské telo. A ak nezistíme spôsob, ako spustiť naše mozgy a srdcia s batériami, ľudia budú vždy musieť jesť a piť, a hovno a pee.

Našťastie vedci tvrdo pracovali, keď sa snažili zistiť, ako vyhovieť náročným biologickým požiadavkám ľudí a zároveň udržať čo najúčinnejší vesmírny let. Na tento účel vyvinuli astrobiológovia na Penn State University metódu na spracovanie ľudského odpadu baktériami na výrobu jedlého produktu.

"Je to trochu divné, ale koncept by bol trochu taký ako Marmite alebo Vegemite, kde jedia šmuhy z" mikrobiálneho goo "," povedal Christopher House, Ph.D., profesor geovied a spoluautor na článku vo vyhlásení. Spolu so spoluautormi zverejnil svoje zistenia v novembri 2017 v časopise časopisu Life Sciences v kozmickom výskume.

Jednou z najväčších výziev počas vesmírnych misií, najmä dlhších plavieb na Mars a mimo nej, bude udržanie astronautov s dostatočnou výživou bez toho, aby sa celé plavidlo napchalo škatuľkami s potravinami a džbánkami vody. Dokonca aj systémy na pestovanie zeleniny zaberajú veľa miesta, energie a vody. A akonáhle astronauti zjedli a opili svoje zásoby, budú musieť skladovať svoj odpad.

To je dôvod, prečo House spolu s Lisou Steinbergovou, Ph.D. a Rachel Kronyakovou z Centra pre výskum astronómie v Penn State vytvorili systém, ktorý rieši obidva tieto problémy naraz pomocou dvoch stupňov spracovania bakteriálneho odpadu. živina goo, ktorá má vysoký obsah bielkovín a tukov. Výskumníci hovoria, že táto látka by mohla byť konzumovaná priamo astronautmi alebo kŕmená iným organizmom, napríklad rybami, ktoré by potom jedli.

„Predstavili sme si a otestovali koncept simultánneho spracovania odpadu astronautov mikróbmi a zároveň vyrábame biomasu, ktorá je jedlá buď priamo alebo nepriamo v závislosti od bezpečnosti,“ povedal House.

Na získanie tohto mikrobiálneho goo vedci najprv použili umelú zmes odpadových vôd, ktorá sa bežne používa pri pokusoch s úpravou vody prostredníctvom anaeróbneho digesčného zariadenia. Toto zariadenie obsahuje baktérie, ktoré rozkladajú odpad bez prítomnosti kyslíka, podobne ako ľudská potrava.

„Anaeróbna digescia je niečo, čo na Zemi často používame na spracovanie odpadu,“ vysvetľuje House. „Je to efektívny spôsob, ako sa masovo upravovať a recyklovať. Novinkou v našej práci bolo, že sa živiny z tohto prúdu a zámerne ich vložili do mikrobiálneho reaktora na pestovanie potravín. “

Vedci zistili, že metán vyrobený počas anaeróbnej digescie by mohol byť použitý na rast Methylococcus capsulatus baktéria, ktorá sa živí metánom a má žiaduce koncentrácie tuku a proteínu, 36% a 52%. Udržiavaním pH zmesi veľmi vysoké, hovoria, že patogénne baktérie, podobne E. coli, neboli by schopní prežiť.

Kým vedci v skutočnosti nedali ľudský hovno a čúrať do zariadenia na produkciu živiny goo, hovoria, že tento experiment dokazuje ich koncepciu. Navyše, všetky kusy sú už komerčne dostupné.

„Každý komponent je pomerne robustný a rýchly a rýchlo likviduje odpad,“ povedal House vo vyhlásení. „To je dôvod, prečo by to mohlo mať potenciál pre budúci vesmírny let. Je to rýchlejšie ako pestovanie paradajok alebo zemiakov. “

abstrakt: Budúce dlhodobé vesmírne misie s posádkou budú vyžadovať účinnú recykláciu vody a živín ako súčasť systému na podporu života. Spracovanie biologickým odpadom je menej náročné na energiu ako fyzikálno-chemické metódy spracovania, avšak anaeróbne spracovanie metanogénneho odpadu sa z veľkej časti vyhlo z dôvodu pomalého spracovania a bezpečnosti pri výrobe metánu. Metán sa však generuje počas regenerácie atmosféry na ISS. Tu navrhujeme spracovanie odpadu anaeróbnou digesciou, po ktorej nasleduje metanotrofný rast Methylococcus capsulatus na produkciu biomasy bohatej na proteíny a lipidy, ktorá sa môže priamo konzumovať, alebo použiť na výrobu iných zdrojov potravy s vysokým obsahom proteínov, ako sú ryby. Na dosiahnutie rýchlejšieho spracovania metanogénneho odpadu sme vybudovali a otestovali anaeróbny reaktor s pevným filmom, prietokovým anaeróbnym reaktorom na úpravu odpadovej vody z ersatz. Počas prevádzky v ustálenom stave dosiahol reaktor 97% rýchlosť odstraňovania chemickej spotreby kyslíka (CHSK) s organickým zaťažením 1740 g d ^ -1 m ^ 3 a hydraulický retenčný čas 12,25 d. Reaktor bol tiež trikrát testovaný privádzaním ca. 500 g CHSK za menej ako 12 hodín, čo predstavuje 50-násobok dennej dávky krmiva, pričom miera odstránenia CHSK sa pohybuje v rozmedzí 56 - 70%, čo dokazuje schopnosť reaktora reagovať na prípady preplnenia. Pri skúmaní skladovania spracovaného výtoku reaktora pri pH 12 sme izolovali kmeň kmeňa Halomonas desiderata schopné degradácie acetátu za podmienok vysokého pH. Potom sme testovali nutričný obsah alkifilnej látky Halomonas desiderata ako aj termofil Thermus aquaticus ako zdroje doplnkového proteínu a lipidov, ktoré rastú v podmienkach, ktoré by mali vylučovať patogény. M. capsulatus biomasa pozostávala z 52% proteínov a 36% lipidov H. desiderata biomasa pozostávala z 15% proteínu a 7% lipidov a biomasa * Thermus aquaticus pozostávala z 61% proteínu a 16% lipidov. Táto práca demonštruje uskutočniteľnosť rýchleho spracovania odpadu v kompaktnom reaktore a navrhuje recykláciu živín späť do potravín prostredníctvom heterotrofného (vrátane metanotrofného, ​​acetotrofného a termofilného) mikrobiálneho rastu.