Изследователите по геология на науките от Държавния университет в Пен най-накрая измислят това, което органичните фермери винаги са знаели: храносмилателните отпадъци могат да помогнат за производството на храна. Но докато земеделските стопани тук, на Земята, могат да позволят на микробите в почвата да превърнат отпадъците в тор, който след това може да се използва за отглеждане на хранителни култури, изследователите от държавата Пен трябва да поемат по друг път. Те се опитват да измислят как да позволят на микробите да превърнат отпадъците директно в храна.
Има много трудности с продължителните космически мисии или с продължителните мисии в други светове като Марс. Една от най-предизвикателните трудности е как да приемате достатъчно храна. Храната за екипаж на астронавти на 6-месечно пътуване до Марс и достатъчна за пътуване на връщане, тежи много. И цялата тази тежест трябва да се вдигне в космоса от скъпи ракети.
Носенето на достатъчно храна за дълго пътуване в космоса е проблематично. Досега решението за осигуряване на тази храна беше фокусирано върху отглеждането й в хидропонни камери и оранжерии. Но това също отнема много пространство, вода и енергия. И време. Това всъщност не е решение.
„По-бързо е от отглеждането на домати или картофи.“ - Кристофър Хаус, професор по географски науки в Пен
Това, което изследователите от Penn State, ръководени от професора по геоложки науки Кристофър Хаус, се опитват да разработят, е метод за превръщане на отпадъците директно в годни за консумация хранителни вещества. Целта им е да изрежат средния човек, както беше. И в този случай средните мъже са самите растения като домати, картофи или други плодове и зеленчуци.
„Предвиждаме и тестваме концепцията за едновременно третиране на отпадъците на астронавтите с микроби, като същевременно произвеждаме биомаса, която е годна за консумация пряко или косвено в зависимост от опасенията за безопасност“, казва Кристофър Хаус, професор по геоложки науки, щата Пен. „Малко странно е, но концепцията ще прилича малко на Marmite или Vegemite, където ядете мазане на„ микробно го “.“
Екипът на щата Пен предлага да се използват специфични микроорганизми, за да се превърнат отпадъците директно в ядлива биомаса. И постигат напредък.
В основата на работата им стоят неща, наречени микробни реактори. Микробните реактори са в основата на съдове, проектирани да увеличат максимално повърхността на микробите, за да се заселят. Тези видове реактори се използват за пречистване на отпадни води тук, на Земята, но не и за производство на годни за консумация биомаса.
„Малко странно е, но концепцията би била малко като Мармит или Вегемит, където ядете размазване на„ микробно го “. - Кристофър Хаус, професор по географски науки на Пен
За да тестват идеите си, изследователите конструират цилиндричен съд с дължина четири фута с диаметър четири инча. Вътре в него те позволиха на избрани микроорганизми да влязат в контакт с човешки отпадъци в контролирани условия. Процесът беше анаеробен и подобен на това, което се случва вътре в храносмилателния тракт на човека. Това, което намериха, беше обещаващо.
„Анаеробното храносмилане е нещо, което използваме често на Земята за третиране на отпадъци“, казва Хаус. „Това е ефикасен начин за масово третиране и рециклиране. Новото в нашата работа беше да извадим хранителните вещества от този поток и умишлено да ги поставим в микробен реактор за отглеждане на храна. "
Едно нещо, което екипът откри, е, че процесът лесно произвежда метан. Метанът е силно запалим, така че е много опасен при космическа мисия, но има и други желани свойства, когато се използва в производството на храни. Оказва се, че метанът може да се използва за отглеждане на друг микроб, наречен Methylococcus capsulatus. Methylococcus capsulatus се използва като храна за животни. Заключението им е, че процесът би могъл да създаде питателна храна за астронавтите, която е 52 процента протеини и 36 процента мазнини.
„Използвахме материали от индустрията за търговски аквариуми, но ги приспособихме за производството на метан.“ - Кристофър Хаус, професор по географски науки в Пен
Процесът не е лесен. Въпросният анаеробен процес може да произведе много опасни за хората патогени. За да предотврати това, екипът проучва начините за отглеждане на микроби или в алкална среда, или в среда с висока температура. След повишаване на pH на системата до 11, те откриха щам на процъфтяващата бактерия Halomonas desiderata. Halomonas desiderata е 15 процента протеини и 7 процента мазнини. Те също така са задействали системата до 158 градуса по Фаренхайт и са установили, че ядливият Thermus aquaticus расте, което е 61 процента протеин и 16 процента мазнини.
Тяхната система се основава на съвременни аквариумни системи, където микробите живеят на повърхността на филтърно фолио. Микробите взимат твърди отпадъци от потока и го превръщат в мастни киселини. След това тези мастни киселини се превръщат в метан от други микроби на същата повърхност.
Скоростта е фактор в тази система. Съществуващото третиране на отпадъците обикновено отнема няколко дни. Системата на екипа премахва 49 до 59 процента твърди частици за 13 часа.
Тази система скоро няма да бъде в космоса Тестовете са проведени върху отделни компоненти като доказателство за осъществимост. Цялостна система, която функционира заедно, все още трябва да бъде изградена. "Всеки компонент е доста здрав и бърз и бързо разгражда отпадъците", каза Хаус. „Ето защо това може да има потенциал за бъдещи космически полети. По-бързо е от отглеждането на домати или картофи. "
Документът на екипа е публикуван тук, в списанието Life Sciences In Space Research.
