Astronauții ar putea mânca alimentele produse în viitor, afirmă studiul

Chiar și atunci când oamenii călătoresc dincolo de Pământ și se aventurează la Marte și în afara ei, realitățile inconveniente ale biologiei umane vor veni împreună cu noi. Viitorii pionieri vor continua să piloteze același vas imperfect, imperfect, pe care oamenii l-au pilotat de mii de ani: corpul uman. Și dacă nu ne dăm seama de o modalitate de a ne conduce creierul și inima cu baterii, oamenii vor trebui mereu să mănânce și să bea și să-l pipăiească și să pipăiească.

Din fericire, cercetătorii au încercat să-și dea seama cum să găzduiască cerințele biologice ale oamenilor, ținând în același timp un zbor spațial cât mai eficient posibil. În acest scop, astrobiologii de la Universitatea de Stat Penn au dezvoltat o metodă de tratare a deșeurilor umane cu bacterii pentru a produce un produs comestibil.

"Este un pic ciudat, dar conceptul ar fi un pic asemănător cu Marmite sau Vegemite, în cazul în care consumați un frotiu de" microbial goo ", a declarat Christopher House, Ph.D., profesor de geosciences și coautor la articol, într-o declarație. El și coautorii săi au publicat concluziile lor în numărul din noiembrie 2017 al revistei Științele vieții în cercetarea spațială.

Una dintre provocările majore în timpul misiunilor spațiale, în special călătoriile mai lungi pe Marte și dincolo de acestea, va menține astronauții alimentați cu o hrană suficientă fără a umfla întregul vas cu cutii de mâncare și cuci de apă. Chiar și sistemele de cultivare a legumelor vor ocupa mult spațiu, energie și apă. Și odată ce astronauții și-au mâncat și au băut aprovizionările, vor trebui să își păstreze deșeurile.

Acesta este motivul pentru care, împreună cu Lisa Steinberg, Ph.D., și Rachel Kronyak la Penn State Astrobiology Research Center, a venit cu un sistem care rezolvă ambele probleme simultan prin utilizarea a două etape de tratare a deșeurilor bacteriene pentru a produce o nutrient goo care are un conținut ridicat de proteine ​​și grăsimi. Cercetătorii spun că această substanță ar putea fi fie mâncată direct de către astronauți, fie hrănită într-un alt organism, cum ar fi pește, pe care ar mânca apoi.

"Am conceput și testat conceptul de tratare simultană a deșeurilor astronauților cu microbi în timp ce producem o biomasă care este comestibilă fie direct, fie indirect, în funcție de preocupările legate de siguranță", a spus House.

Pentru a obține acest microbian goo, cercetătorii au condus mai întâi un amestec de apă uzată artificială care este utilizat în mod obișnuit în experimentele de tratare a apei printr-un dispozitiv de digestie anaerobă. Acest echipament conține bacterii care descompun deșeurile fără prezența oxigenului, la fel ca un om digerând alimente.

"Digestia anaerobă este ceva ce folosim frecvent pe Pământ pentru tratarea deșeurilor", a explicat House. "Este o modalitate eficientă de a fi tratată în masă și reciclată. Ceea ce a fost nou despre munca noastră a fost de a lua nutrienți din acest curent și de a le pune în mod intenționat într-un reactor microbian pentru a crește alimente.

Cercetatorii au descoperit ca metanul produs in timpul digestiei anaerobe ar putea fi folosit pentru a creste Methylococcus capsulatus, o bacterie care se hrănește cu metan și are concentrații de grăsimi și proteine ​​dorite, respectiv 36% și, respectiv, 52%. Prin pastrarea pH-ului amestecului foarte inalt, se spune ca bacteriile patogene, cum ar fi E coli, nu ar fi capabil să supraviețuiască.

În timp ce cercetătorii nu au pus de fapt pe cineva uman și pe urs în dispozitivul pentru a produce gunoiul nutritiv, ei spun că acest experiment dovedește conceptul lor. În plus, toate piesele sunt deja disponibile în comerț.

"Fiecare componentă este destul de robustă și rapidă și descompune rapid deșeurile", a spus Casa în declarație. "De aceea, acest lucru ar putea avea potențial pentru zborul spațial viitor. Este mai rapid decât în ​​creștere de roșii sau cartofi."

Abstract: Viitoarele misiuni spațiale cu echipaj de lungă durată vor necesita o reciclare eficientă a apei și a nutrienților, ca parte a unui sistem de susținere a vieții. Tratarea deșeurilor biologice este mai puțin intensivă decât metodele de tratare fizico-chimică, însă tratarea deșeurilor metanogene anaerobe a fost în mare parte evitată, datorită ratelor lente de tratament și aspectelor de siguranță legate de producția de metan. Cu toate acestea, metanul este generat în timpul regenerării atmosferei pe ISS. Aici propunem tratarea deșeurilor prin digestie anaerobă, urmată de creșterea metanotrofică a Methylococcus capsulatus pentru a produce o biomasă bogată în proteine ​​și lipide, care poate fi consumată în mod direct sau utilizată pentru a produce alte surse de alimente bogate în proteine, cum ar fi peștele. Pentru a realiza un proces mai rapid de tratare a deșeurilor metanogene, am construit și testat un reactor de filme fixe, cu debit, anaerob pentru tratarea apei uzate ersatz. În timpul funcționării la starea de echilibru, reactorul a atins o rată de îndepărtare a consumului de oxigen chimic (COD) de 97% cu o rată de încărcare organică de 1740 g d ^ -1 m ^ -3 și un timp de retenție hidraulică de 12,25 d. Reactorul a fost, de asemenea, testat în trei ocazii prin hrănirea ca. 500 g COD în mai puțin de 12 ore, reprezentând 50 de ori rata de alimentare zilnică, cu rate de eliminare a COD-urilor cuprinse între 56-70%, ceea ce demonstrează capacitatea reactorului de a răspunde la evenimentele de suprapunere. În timpul investigării depozitării efluentului reactorului tratat la un pH de 12, am izolat o tulpină de Halomonas desiderata capabile de degradarea acetatului în condiții de pH ridicat. Am testat apoi conținutul nutrițional al substanței alcalifilice Halomonas desiderata tulpina, precum și termofilă Thermus aquaticus, ca surse suplimentare de proteine ​​și lipide care cresc în condiții care ar trebui să excludă agenții patogeni. M. capsulatus biomasa a constat din 52% proteine ​​și 36% lipide, H. desiderata biomasa a constat din 15% proteine ​​și 7% lipide, iar biomasa * Thermus aquaticus a constat din proteine ​​61% și lipide 16%. Această lucrare demonstrează fezabilitatea tratării rapide a deșeurilor într-un proiect compact al reactorului și propune reciclarea nutrienților înapoi în produsele alimentare prin creșterea microbiană heterotrofică (inclusiv metanotrofică, acetotrofică și termofilă).