Astronauti mohli jíst jídlo vyrobené z hovínka v budoucnosti, studie říká

I když lidé cestují za Zemi a vydávají se na Mars a dál, nepohodlná realita lidské biologie s námi přijde. Budoucí průkopníci budou stále pilotovat stejné, nedokonalé plavidlo, které lidé pilotovali tisíce let: lidské tělo. A pokud nenajdeme způsob, jak spustit naše mozky a srdce s bateriemi, lidé budou vždy muset jíst a pít a hovínat a čůrat.

Naštěstí vědci tvrdě pracovali a snažili se přijít na to, jak vyhovět lidským náročným biologickým požadavkům a zároveň co nejúčinněji udržet kosmický let. Za tímto účelem vyvinuli astrobiologové z Penn State University metodu pro léčbu lidského odpadu bakteriemi, aby se vytvořil jedlý produkt.

"Je to trochu divné, ale ten koncept by byl trochu jako Marmite nebo Vegemite, kde jíte nátěr" mikrobiálního goo "," řekl Christopher House, Ph.D., profesor geověd a spoluautor článku v prohlášení. Spolu se svými spoluautory publikoval svá zjištění v čísle časopisu z listopadu 2017. t Vědy o životě ve vesmírném výzkumu.

Jednou z největších výzev během vesmírných misí, zejména delších plaveb na Mars a mimo ni, bude udržení astronautů zásobovaných dostatečnou výživou, aniž by se celá nádoba stáhla do krabic s jídlem a džbány vody. Dokonce i systémy pěstování zeleniny zabírají spoustu místa, energie a vody. A jakmile astronauti jedli a opili své zásoby, budou muset svůj odpad uložit.

To je důvod, proč House spolu s Lisou Steinbergovou, Ph.D. a Rachel Kronyakovou z Centra pro výzkum astronomie v Penn State přišli se systémem, který řeší oba tyto problémy najednou, a to pomocí dvou fází zpracování bakteriálních odpadů. živina goo, která má vysoký obsah bílkovin a tuků. Výzkumníci říkají, že tato látka by mohla být konzumována přímo astronauty nebo krmena jiným organismem, například rybami, které by pak jedli.

„Představili jsme si a testovali koncepci současného zpracování odpadů kosmonautů mikroby při výrobě biomasy, která je jedlá přímo nebo nepřímo v závislosti na obavách o bezpečnost,“ řekl House.

Pro získání tohoto mikrobiálního goo, výzkumníci nejprve provozovali umělou směs odpadní vody, která je běžně používána v experimentech s úpravou vody přes anaerobní digesční zařízení. Toto zařízení obsahuje bakterie, které rozkládají odpad bez přítomnosti kyslíku, podobně jako lidské potravy.

„Anaerobní digesce je něco, co často používáme na Zemi pro úpravu odpadu,“ vysvětluje House. „Je to efektivní způsob, jak získat masu a recyklovat. Novinkou o naší práci bylo odebírat živiny z tohoto proudu a záměrně je vkládat do mikrobiálního reaktoru, aby rostly potraviny. “

Výzkumníci zjistili, že metan vyrobený během anaerobní digesce by mohl být použit k růstu Methylococcus capsulatus bakterie, která se živí metanem a má žádoucí koncentrace tuku a bílkovin, 36% a 52%. Tím, že udržuje pH směsi velmi vysoké, říkají, že patogenní bakterie, podobně E-coli, nemohl by přežít.

Zatímco výzkumníci ve skutečnosti neudělali lidský hovno a čůrání do zařízení, které by produkovalo živiny, říkají, že tento experiment dokazuje jejich koncept. Navíc jsou všechny kusy již komerčně dostupné.

„Každá složka je poměrně robustní a rychlá a rychle likviduje odpad,“ řekl House ve svém prohlášení. „To je důvod, proč by to mohlo mít potenciál pro budoucí vesmírný let. Je to rychlejší než pěstování rajčat nebo brambor. “

Abstraktní: Budoucí dlouhodobé vesmírné mise budou vyžadovat účinnou recyklaci vody a živin jako součást systému podpory života. Zpracování biologického odpadu je méně energeticky náročné než metody fyzikálně-chemického zpracování, avšak anaerobní zpracování methanogenních odpadů bylo z velké části vyloučeno z důvodu pomalého zpracování a bezpečnosti při výrobě metanu. Metan je však generován během regenerace atmosféry na ISS. Zde navrhujeme zpracování odpadu anaerobní digescí následovanou metanotrofním růstem Methylococcus capsulatus k produkci biomasy bohaté na proteiny a lipidy, která může být přímo spotřebována, nebo použita k produkci jiných potravinových zdrojů s vysokým obsahem bílkovin, jako jsou ryby. Abychom dosáhli rychlejšího zpracování methanogenních odpadů, postavili jsme a otestovali anaerobní reaktor s pevným filmem, průtočným a anaerobním reaktorem pro úpravu odpadní vody ersatz. Během provozu v ustáleném stavu dosáhl reaktor rychlosti odstraňování 97% chemické spotřeby kyslíku (CHSK) s organickým zatížením 1740 g d ^ 1 m ^ 3 a hydraulickou retenční dobou 12,25 d. Reaktor byl také třikrát testován přívodem ca. 500 g CHSK za méně než 12 hodin, což představuje 50x denní denní krmnou dávku, s rychlostí odstranění CHSK v rozmezí 56–70%, což dokazuje schopnost reaktoru reagovat na události překrmování. Při zkoumání skladování odtoku zpracovaného reaktoru při pH 12 jsme izolovali kmen Halomonas desiderata schopnost degradace acetátu za podmínek vysokého pH. Pak jsme testovali nutriční obsah alkifilních látek Halomonas desiderata kmen, stejně jako termofil Thermus aquaticus jako zdroje doplňkového proteinu a lipidů, které rostou v podmínkách, které by měly vylučovat patogeny. M. capsulatus biomasa se skládala z 52% proteinu a 36% lipidů H. desiderata biomasa se skládala z 15% proteinu a 7% lipidů a biomasa * Thermus aquaticus se skládala z 61% proteinu a 16% lipidů. Tato práce demonstruje proveditelnost rychlého zpracování odpadu v kompaktním reaktoru a navrhuje recyklaci živin zpět do potravin prostřednictvím heterotrofního (včetně metanotrofního, acetotrofního a termofilního) mikrobiálního růstu.