Astronavti bi lahko v prihodnosti jedli hrano, proizvedeno iz krme, pravi študija

Tudi ko ljudje potujejo čez Zemljo in se odpravijo na Mars in drugod, bodo z nami prišle neprimerne realnosti človeške biologije. Prihodnji pionirji bodo še vedno vodili isto mehko, nepopolno posodo, ki so jo ljudje poskusili že tisoče let: človeško telo. In če ne bomo ugotovili načina, kako bi lahko vodili naše možgane in srce z baterijami, bodo ljudje vedno morali jesti in piti, krpati in lulati.

Na srečo so raziskovalci trdo delali, ko so skušali ugotoviti, kako prilagoditi človeške nadležne biološke zahteve, hkrati pa ohraniti vesoljski polet čim bolj učinkovit. V ta namen so astrobiologi na Penn State University razvili metodo za zdravljenje človeških odpadkov z bakterijami za proizvodnjo užitnega proizvoda.

»To je malo čudno, toda koncept bi bil malo podoben Marmiteju ali Vegemiti, kjer jedo mazilo„ mikrobne koze “,« je povedal dr. Christopher House, profesor geoznanosti in soavtor na članek, v izjavi. On in njegovi soavtorji so svoje ugotovitve objavili v reviji v novembru 2017. t Znanosti o življenju v vesoljskih raziskavah.

Eden največjih izzivov med vesoljskimi misijami, zlasti daljšimi potovanji na Mars in naprej, bo ohranjal zadostno prehrano astronavtov, ne da bi napolnil celo posodo s škatlicami hrane in vrči vode. Tudi sistemi za pridelavo zelenjave bodo zavzeli veliko prostora, energije in vode. In ko bodo astronavti jedli in pili svoje zaloge, bodo morali shraniti svoje odpadke.

Zato je House, skupaj z dr. Liso Steinberg in Rachel Kronyak iz državnega raziskovalnega centra za astrobiologijo v Pennu, pripravil sistem, ki rešuje obe vprašanji hkrati z uporabo dveh stopenj obdelave bakterijskih odpadkov za proizvodnjo hranilna snov, ki vsebuje veliko beljakovin in maščob. Raziskovalci pravijo, da bi to snov lahko jedli neposredno astronavti ali pa se hranili drugemu organizmu, kot so ribe, ki bi jih potem jedli.

"Zamislili smo in preizkusili koncept hkratnega zdravljenja odpadkov astronavtov z mikrobi, medtem ko smo proizvedli biomaso, ki je užitna, bodisi neposredno ali posredno, odvisno od varnostnih vprašanj," je dejal House.

Da bi pridobili to mikrobno goo, so raziskovalci najprej izvedli umetno mešanico odpadne vode, ki se običajno uporablja v poskusih za čiščenje vode skozi napravo za anaerobno presnovo. Ta del opreme vsebuje bakterije, ki razgrajujejo odpadke brez prisotnega kisika, podobno kot človeška digestija.

»Anaerobna presnova je nekaj, kar pogosto uporabljamo na Zemlji za obdelavo odpadkov,« je pojasnila House. »To je učinkovit način za masovno obdelavo in recikliranje. Kar je bilo novo v našem delu, je bilo, da smo hranila iz te struje in jih namenoma vstavili v mikrobiološki reaktor za gojenje hrane."

Raziskovalci so ugotovili, da se metan, pridobljen med anaerobno razgradnjo, lahko uporabi za rast Methylococcus capsulatus bakterija, ki se hrani z metanom in ima zaželene koncentracije maščob in beljakovin, 36 odstotkov oziroma 52 odstotkov. Z ohranjanjem pH mešanice zelo visoko, pravijo, da patogene bakterije, kot je E. coli, ne bi mogli preživeti.

Medtem ko raziskovalci dejansko niso postavili človeške kake in lulajo v napravo za proizvodnjo hranilne snovi, pravijo, da ta poskus dokazuje njihov koncept. Poleg tega so vsi deli že komercialno dostopni.

"Vsaka komponenta je precej robustna in hitra ter hitro razgrajuje odpadke," je dejal House v izjavi. »Zato bi to lahko imelo potencial za prihodnje vesoljske polete. Hitreje kot pridelava paradižnika ali krompirja."

Izvleček: Prihodnje dolgoročne vesoljske misije s posadko bodo zahtevale učinkovito recikliranje vode in hranil kot del sistema za vzdrževanje življenja. Obdelava bioloških odpadkov je manj energetsko intenzivna od fizikalno-kemičnih metod obdelave, vendar pa se je anaerobna obdelava z metanogenim odpadkom v veliki meri preprečila zaradi počasnih stopenj obdelave in varnostnih vprašanj v zvezi s proizvodnjo metana. Medtem se pri regeneraciji atmosfere na ISS nastaja metan. Tu predlagamo obdelavo odpadkov z anaerobno razgradnjo, ki ji sledi metanotrofna rast. T Methylococcus capsulatus za proizvodnjo biomase, bogate z beljakovinami in lipidi, ki se lahko neposredno porabi ali uporablja za proizvodnjo drugih visoko-beljakovinskih virov hrane, kot so ribe. Da bi dosegli hitrejšo obdelavo odpadkov, smo zgradili in preizkusili anaerobni reaktor s fiksnim filmom, pretok skozi, za obdelavo odpadne vode. Med delovanjem v stanju dinamičnega ravnovesja je reaktor dosegel 97-odstotno hitrost odstranjevanja kemične potrebe po kisiku (KPK) s stopnjo organske obremenitve 1740 g d ^ -1 m ^ -3 in hidravličnim retencijskim časom 12,25 d. Reaktor smo testirali tudi trikrat z dodajanjem ca. 500 g KPK v manj kot 12 urah, kar predstavlja 50x dnevno hitrost prehranjevanja, s hitrostjo odstranjevanja KPK v razponu od 56 do 70%, kar dokazuje, da se lahko reaktor odzove na dogodke prenajedanja. Med preiskavo shranjevanja obdelanega reaktorskega iztoka pri pH 12 smo izolirali sev Halomonas desiderata sposobnost acetatne razgradnje v pogojih visokega pH. Nato smo testirali hranilno vsebnost alkalifilnih snovi Halomonas desiderata kot tudi termofil Thermus aquaticus, kot dopolnilni vir beljakovin in lipidov, ki rastejo v pogojih, ki preprečujejo patogene. The M. capsulatus biomaso je sestavljalo 52% beljakovin in 36% lipidov H. desiderata biomaso je sestavljalo 15% beljakovin in 7% lipidov, biomaso * Thermus aquaticus pa 61% beljakovin in 16% lipidov. To delo dokazuje izvedljivost hitre obdelave odpadkov v kompaktnem oblikovanju reaktorjev in predlaga recikliranje hranil nazaj v živila z heterotrofno (vključno z metanotrofno, acetotrofno in termofilno) mikrobiološko rastjo.