Astronauti bi u budućnosti mogli jesti hranu od mesa, kaže studija

Čak i kada ljudi putuju izvan Zemlje i odlaze na Mars i dalje, neugodne stvarnosti ljudske biologije doći će s nama. Budući pioniri će i dalje upravljati istim mršavim, nesavršenim posudama koje su ljudi proveli tisućama godina: ljudsko tijelo. I ako ne smislimo način da pokrenemo naš mozak i srce s baterijama, ljudi će uvijek morati jesti i piti i krasti i piškiti.

Srećom, istraživači su se naporno trudili shvatiti kako prilagoditi ljudske dosadne biološke zahtjeve, a svemirski let održavati što je moguće učinkovitijim. U tu svrhu, astrobiolozi sa Penn State University razvili su metodu za tretiranje ljudskog otpada s bakterijama kako bi se proizveo jestivi proizvod.

"To je malo čudno, ali koncept bi bio malo sličan Marmiteu ili Vegemiteu gdje jedete mrlju" mikrobne gnjide ", rekao je dr. Christopher House, profesor geoznanosti i koautor na članak, u izjavi. On i njegovi koautori objavili su svoje nalaze u časopisu u studenom 2017. godine Znanost o životu u istraživanju svemira.

Jedan od najvećih izazova u svemirskim misijama, osobito u dužim putovanjima na Mars i dalje, omogućit će astronautima dostatnu hranu bez naguravanja cijele posude s kutijama hrane i vrča s vodom. Čak i sustavi za uzgoj povrća zauzimaju puno prostora, energije i vode. A kad su astronauti pojeli i popili svoje zalihe, morat će spremiti svoj otpad.

Zbog toga je House, zajedno s dr. Sc. Lisa Steinberg i Rachel Kronyak iz Državnog istraživačkog centra za astrobiologiju Penn, razvio sustav koji rješava oba ova problema odjednom, koristeći dvije faze obrade bakterijskog otpada kako bi proizveo hranjiva tvar koja je bogata proteinima i mastima. Znanstvenici kažu da bi se ta supstanca mogla jesti izravno od astronauta ili bi se mogla hraniti drugom organizmu, kao što je riba, koju bi onda jeli.

"Zamislili smo i testirali koncept istovremenog tretiranja otpada astronauta mikrobi dok proizvodimo biomasu koja je jestiva, bilo izravno ili neizravno, ovisno o sigurnosnim pitanjima", kaže House.

Za dobivanje ove mikrobne tvari, istraživači su najprije pokrenuli umjetnu mješavinu otpadnih voda koja se uobičajeno koristi u pokusima za pročišćavanje vode putem uređaja za anaerobnu digestiju. Ovaj komad opreme sadrži bakterije koje razgrađuju otpad bez prisutnosti kisika, poput ljudske hrane.

"Anaerobna probava je nešto što često koristimo na Zemlji za tretiranje otpada", objasnila je House. "To je učinkovit način dobivanja mase i recikliranja. Ono što je bilo novo u našem radu bilo je uzimanje hranjivih tvari iz te struje i njihovo namjerno stavljanje u mikrobni reaktor za uzgoj hrane.

Istraživači su otkrili da se metan proizveden tijekom anaerobne digestije može koristiti za rast Methylococcus capsulatus bakterija koja se hrani metanom i ima poželjne koncentracije masti i proteina, 36 posto, odnosno 52 posto. Držeći pH smjese vrlo visokim, kažu da su patogene bakterije E coli ne bi preživjela.

Iako istraživači zapravo nisu stavili ljudsku kavu i pišali u uređaj za proizvodnju hranjivih tvari, kažu da ovaj eksperiment dokazuje njihov koncept. Osim toga, svi dijelovi su već komercijalno dostupni.

"Svaka je komponenta prilično robusna i brza i brzo raspadne", kaže House u priopćenju. - Zato to može imati potencijal za buduće svemirske letove. To je brže od uzgoja rajčica ili krumpira."

Sažetak: Buduće dugoročne svemirske misije će zahtijevati učinkovito recikliranje vode i hranjivih tvari kao dio sustava za održavanje života. Tretiranje biološkog otpada manje je energetski intenzivnije od fizikalno-kemijskih metoda obrade, ali je anaerobnim postupkom obrade metanogenog otpada u velikoj mjeri izbjegnuto zbog sporog tretmana i sigurnosnih pitanja vezanih uz proizvodnju metana. Međutim, metan se stvara tijekom regeneracije atmosfere na ISS-u. Ovdje predlažemo obradu otpada putem anaerobne digestije, nakon čega slijedi metanotrofni rast. T Methylococcus capsulatus za proizvodnju biomase bogate proteinima i lipidima koja se može izravno konzumirati ili koristiti za proizvodnju drugih izvora visoke proteinske hrane kao što je riba. Kako bi se postigla brža obrada metanogenog otpada, izgradili smo i testirali anaerobni reaktor s fiksnim filmom, protočnim pročišćavanjem otpadne vode. Tijekom stacionarnog rada, reaktor je postigao 97% -tnu brzinu uklanjanja kemijske potrošnje kisika (COD) s stopom organskog opterećenja od 1740 g d ^ -1 m ^ -3 i hidrauličkim vremenom zadržavanja od 12,25 d. Reaktor je također testiran u tri navrata, davanjem ca. 500 g COD u manje od 12 sati, što predstavlja 50x dnevnu brzinu hranjenja, sa stopama uklanjanja KPK u rasponu od 56–70%, što pokazuje sposobnost reaktora da reagira na događaje s prejedanjem. Dok smo istraživali skladištenje pročišćenog reaktora pri pH 12, izolirali smo soj Halomonas desiderata sposobni za razgradnju acetata u uvjetima visokog pH. Zatim smo testirali nutritivni sadržaj alkalifilika Halomonas desiderata kao i termofil Thermus aquaticus, kao dodatni proteinski i lipidni izvori koji rastu u uvjetima koji bi trebali spriječiti patogene. M. capsulatus biomasa se sastojala od 52% proteina i 36% lipida H. desiderata biomasa se sastojala od 15% proteina i 7% lipida, a biomasa * Thermus aquaticus sastojala se od 61% proteina i 16% lipida. Ovaj rad pokazuje izvedivost brze obrade otpada u kompaktnom dizajnu reaktora i predlaže recikliranje hranjivih tvari natrag u hranu putem heterotrofnog (uključujući metanotrofni, acetotrofni i termofilni) rast mikroorganizama.