Дослідники з геознавства з Державного університету Пенна нарешті з'ясовують, що органічні фермери завжди знали: травні відходи можуть допомогти виробляти їжу. Але, хоча фермери, що знаходяться тут на Землі, можуть дозволити мікробам у ґрунті перетворювати відходи на добрива, які потім можна використовувати для вирощування продовольчих культур, дослідникам штату Пенн слід дотримуватися іншого шляху. Вони намагаються з'ясувати, як дозволити мікробам перетворювати відходи безпосередньо в їжу.
Існує багато труднощів з тривалими космічними місіями або з тривалими відрядженнями в інші світи, такі як Марс. Однією з найскладніших труднощів є те, як приймати достатню кількість їжі. Їжа для екіпажу космонавтів, що перебуває на 6-місячному плаванні на Марс, і достатня для зворотної поїздки, важить багато. І всю цю вагу треба піднімати в космос дорогими ракетами.
Перевезти достатню кількість їжі для тривалого плавання в космосі проблематично. До цих пір рішення щодо забезпечення цієї їжі було зосереджене на вирощуванні її у гідропонних камерах та оранжереях. Але це також займає багато місця, води та енергії. І час. Це насправді не рішення.
"Це швидше, ніж вирощування помідорів чи картоплі". - Крістофер Хаус, штат Пенн, державний професор геологічних наук
Те, що намагаються розробити дослідники штату Пенн на чолі з професором геологічних наук Крістофером Хаусом, - це метод перетворення відходів безпосередньо в їстівну, поживну речовину. Їх мета - вирізати середнього чоловіка, як би. І в цьому випадку середні чоловіки - це самі рослини, як томати, картопля або інші фрукти та овочі.
"Ми розробили та протестували концепцію одночасного поводження з відходами космонавтів з мікробами, одночасно виробляючи біомасу, їстівну прямо чи опосередковано залежно від проблем безпеки", - сказав Крістофер Хаус, професор геологічних наук, штат Пенн. "Це трохи дивно, але концепція була б трохи схожа на Marmite або Vegemite, де ви їсте мазок" мікробного гу "."
Команда штату Пенн пропонує використовувати специфічні мікроорганізми для перетворення відходів безпосередньо в їстівну біомасу. І вони прогресують.
В основі їх роботи - речі, які називаються мікробними реакторами. Мікробні реактори - це в основному посудини, призначені для збільшення площі поверхні для заселення мікробів. Ці типи реакторів використовуються для очищення стічних вод тут, на Землі, але не для отримання їстівної біомаси.
"Це трохи дивно, але ця концепція була б трохи схожа на Marmite або Vegemite, де ви їсте мазок" мікробного гу ". - Крістофер Хаус, професор штату Пенн, геознавство
Щоб перевірити свої ідеї, дослідники сконструювали циліндричну посудину завдовжки чотири фути діаметром чотири дюйми. Усередині нього вони дозволили відібраним мікроорганізмам контактувати з людськими відходами в контрольованих умовах. Процес був анаеробним і подібним до того, що відбувається всередині травного тракту людини. Те, що вони знайшли, було багатообіцяючим.
"Анаеробне травлення - це те, що ми часто використовуємо на Землі для обробки відходів", - сказав Хаус. "Це ефективний спосіб масової обробки та переробки. Новим у нашій роботі було виведення поживних речовин із цього потоку та навмисне введення їх у мікробний реактор для вирощування їжі ».
Команда виявила одне, що процес легко виробляє метан. Метан легкозаймистий, настільки небезпечний під час космічної місії, але має інші бажані властивості при використанні у виробництві їжі. Виявляється, метан можна використовувати для вирощування іншого мікроба, який називається Methylococcus capsulatus. Methylococcus capsulatus використовується як тваринна їжа. Їх висновок полягає в тому, що цей процес може виробляти поживну їжу для космонавтів, яка становить 52 відсотки білків і 36 відсотків жирів.
"Ми використовували матеріали комерційної акваріумної галузі, але адаптували їх для виробництва метану". - Крістофер Хаус, штат Пенн, державний професор геологічних наук
Процес не простий. Задіяний анаеробний процес може виробляти хвороботворні мікроорганізми, дуже небезпечні для людей. Щоб запобігти цьому, команда вивчила способи вирощування мікробів або в лужному середовищі, або в умовах високої температури. Піднявши рН системи до 11, вони виявили штам бактерій Halomonas desiderata, які процвітали. Halomonas desiderata - це 15 відсотків білків і 7 відсотків жирів. Вони також запустили систему аж до вбивства збудника 158 градусів за Фаренгейтом, і виявили, що їстівний Thermus aquaticus ріс, що становить 61 відсоток білка і 16 відсотків жирів.
Їх система заснована на сучасних акваріумних системах, де мікроби живуть на поверхні фільтрувальної плівки. Мікроби виводять тверді відходи з потоку і перетворюють його на жирні кислоти. Потім ці жирні кислоти перетворюються на метан іншими мікробами на тій же поверхні.
Швидкість - фактор у цій системі. Існуюче поводження з відходами зазвичай займає кілька днів. Система команди за 13 годин видалила 49-59 відсотків твердих тіл.
Ця система скоро не з’явиться в космосі. Випробування проводилися на окремих компонентах як доказ доцільності. Повна система, яка функціонувала разом, ще має бути побудована. "Кожен компонент досить міцний і швидкий і швидко розщеплює відходи", - сказав Хаус. «Тому це може мати потенціал для майбутніх космічних польотів. Це швидше, ніж вирощування помідорів чи картоплі ».
Документ команди був опублікований тут, у журналі Life Sciences In Space Research.
