Geovědní vědci na Penn State University konečně přicházejí na to, co ekologičtí zemědělci vždy věděli: trávicí odpad může pomoci produkovat potraviny. Ale zatímco zemědělci zde na Zemi mohou nechat mikroby v půdě proměnit odpad v hnojivo, které pak může být použito k pěstování potravinářských plodin, vědci z Penn State musí jít jinou cestou. Snaží se přijít na to, jak nechat mikroby přeměnit odpad přímo na jídlo.
Existuje mnoho problémů s dlouhými vesmírnými misemi nebo s dlouhými misemi do jiných světů, jako je Mars. Jedním z nejnáročnějších problémů je, jak vzít dostatek jídla. Jídlo pro posádku astronautů na 6měsíční plavbě na Mars a dost na zpáteční cestu, hodně váží. A veškerou tu hmotnost musí zvednout do vesmíru drahé rakety.
Nesení dostatečného množství jídla na dlouhou cestu ve vesmíru je problematické. Až dosud bylo řešení pro zajištění toho, že jídlo bylo zaměřeno na jeho pěstování v hydroponických komorách a sklenících. Ale to také vyžaduje spoustu prostoru, vody a energie. A čas. Není to opravdu řešení.
"Je to rychlejší než pěstování rajčat nebo brambor." - Christopher House, Penn State profesor geověd
To, co se vědci ve státě Penn pod vedením profesora Geosciences Christopher House snaží rozvíjet, je způsob, jak proměnit odpad přímo v jedlou, výživnou látku. Jejich cílem je vystřihnout prostředníka tak, jak byl. A v tomto případě jsou prostřední muži sami rostlinami, jako jsou rajčata, brambory nebo jiné ovoce a zelenina.
"Představili jsme si a vyzkoušeli koncept současného zpracování odpadu astronautů mikroby při výrobě biomasy, která je jedlá buď přímo, nebo nepřímo v závislosti na bezpečnosti," řekl Christopher House, profesor geologie, Penn State. "Je to trochu podivné, ale koncept by byl trochu jako Marmite nebo Vegemite, kde jíte skvrnu" mikrobiálního goo "." "
Tým Penn State navrhuje použít specifické mikroorganismy k přeměně odpadu přímo na jedlou biomasu. A dělají pokrok.
Jádrem jejich práce jsou věci zvané mikrobiální reaktory. Mikrobiální reaktory jsou v zásadě nádoby určené k maximalizaci povrchové plochy, v níž se mikroby osídlí. Tyto typy reaktorů se používají k čištění odpadních vod zde na Zemi, ale ne k produkci jedlé biomasy.
"Je to trochu podivné, ale koncept by byl trochu jako Marmite nebo Vegemite, kde jíte nátěr" mikrobiálního goo ". - Christopher House, Penn State profesor geověd
Aby vyzkoušeli své nápady, vědci postavili válcovou loď o průměru čtyř stop dlouhou čtyři palce. Uvnitř umožnili vybraným mikroorganismům za kontrolovaných podmínek přijít do styku s lidským odpadem. Proces byl anaerobní a podobný tomu, co se děje uvnitř lidského trávicího traktu. To, co shledali, bylo slibné.
"Anaerobní digesce je něco, co na Zemi často používáme ke zpracování odpadu," řekl House. „Je to efektivní způsob, jak zajistit hromadné zpracování a recyklaci. Novinkou v naší práci bylo vynětí živin z tohoto proudu a jejich úmyslné vložení do mikrobiálního reaktoru pro pěstování potravin. “
Jedna věc, kterou tým objevil, je, že tento proces snadno produkuje metan. Metan je vysoce hořlavý, takže je velmi nebezpečný při vesmírné misi, ale při použití při výrobě potravin má jiné žádoucí vlastnosti. Ukázalo se, že metan lze použít k pěstování dalšího mikrobu, který se nazývá Methylococcus capsulatus. Methylococcus capsulatus se používá jako krmivo pro zvířata. Jejich závěr je, že tento proces by mohl vytvořit výživné jídlo pro astronauty, což je 52 procent bílkovin a 36 procent tuků.
"Použili jsme materiály z komerčního akvária, ale upravili jsme je pro výrobu metanu." - Christopher House, Penn State profesor geověd
Tento proces není jednoduchý. Použitý anaerobní proces může lidem způsobit patogeny velmi nebezpečné. Aby se tomu zabránilo, tým studoval způsoby, jak pěstovat mikroby v alkalickém prostředí nebo v prostředí s vysokou teplotou. Po zvýšení pH systému na 11 našli kmen bakterií Halomonas desiderata, které se daří. Halomonas desiderata je 15 procent bílkovin a 7 procent tuků. Systém také roztočili na patogen zabíjející 158 stupňů Fahrenheita a zjistili, že jedlý Thermus aquaticus rostl, což je 61 procent bílkovin a 16 procent tuků.
Jejich systém je založen na moderních akváriových systémech, kde mikroby žijí na povrchu filtračního filmu. Mikroby odebírají z proudu pevný odpad a převádějí jej na mastné kyseliny. Poté jsou tyto mastné kyseliny přeměněny na metan jinými mikroby na stejném povrchu.
Rychlost je v tomto systému faktorem. Stávající úprava nakládání s odpady obvykle trvá několik dní. Systém týmu odstranil 49 až 59 procent pevných látek za 13 hodin.
Tento systém nebude brzy ve vesmíru. Testy byly provedeny na jednotlivých komponentech jako důkaz proveditelnosti. Musí být vybudován kompletní systém, který fungoval společně. "Každá součást je poměrně robustní a rychlá a rychle rozkládá odpad," řekl House. "Proto by to mohlo mít potenciál pro budoucí vesmírný let." Je to rychlejší než pěstování rajčat nebo brambor. “
Příspěvek týmu byl zveřejněn zde v časopise Life Sciences In Space Research.
