Los desechos humanos pueden algún día ser un recurso valioso para los astronautas en misiones en el espacio profundo. Ahora, un equipo de investigación de Penn State ha demostrado que es posible descomponer rápidamente los desechos sólidos y líquidos para cultivar alimentos con una serie de reactores microbianos,mientras que simultáneamente minimiza el crecimiento de patógenos.
"Visualizamos y probamos el concepto de tratar simultáneamente los desechos de los astronautas con microbios mientras producimos una biomasa que sea comestible directa o indirectamente dependiendo de las preocupaciones de seguridad", dijo Christopher House, profesor de geociencias, Penn State. "Es un poco extraño"., pero el concepto sería un poco como Marmite o Vegemite, donde estás comiendo una mancha de 'sustancia microbiana' "
El estudio de los investigadores aborda múltiples desafíos que enfrentan las misiones en el espacio profundo a Marte o más allá, lo que probablemente tomaría meses o años. Traer suficiente comida de la Tierra toma volumen y aumenta la masa y el costo del combustible de la nave espacial, al tiempo que cultiva alimentos enLa ruta utilizando métodos hidropónicos u otros sería un proceso intensivo en energía y agua que ocupa un espacio valioso.
Para probar su idea, los investigadores utilizaron un desecho sólido y líquido artificial que se usa comúnmente en las pruebas de gestión de desechos. Crearon un sistema cerrado y cilíndrico, de cuatro pies de largo por cuatro pulgadas de diámetro, en el que ciertos microbios entraron en contacto con elLos microbios descomponen los desechos mediante la digestión anaeróbica, un proceso similar a la forma en que los humanos digieren los alimentos.
"La digestión anaeróbica es algo que usamos con frecuencia en la Tierra para tratar los desechos", dijo House. "Es una forma eficiente de tratar y reciclar en masa. Lo novedoso de nuestro trabajo fue extraer los nutrientes de esa corriente y ponerlos intencionalmenteen un reactor microbiano para cultivar alimentos "
El equipo descubrió que el metano se producía fácilmente durante la digestión anaeróbica de los desechos humanos y podía usarse para cultivar un microbio diferente, Methylococcus capsulatus, que se usa hoy como alimento para animales. El equipo concluyó que dicho crecimiento microbiano podría usarse para producir unalimentos nutritivos para vuelos espaciales profundos. Ciencias de la vida en la investigación espacial que cultivaron M. capsulatus que era 52 por ciento de proteínas y 36 por ciento de grasas, por lo que es una fuente potencial de nutrición para los astronautas.
Debido a que los patógenos también son una preocupación con el crecimiento de microbios en un espacio cerrado y húmedo, el equipo estudió formas de cultivar microbios en un ambiente alcalino o en un ambiente de alto calor. Elevaron el pH del sistema a 11 y se sorprendieron al encontrar uncepa de la bacteria Halomonas desiderata que podría prosperar. El equipo encontró que esta bacteria es 15 por ciento de proteínas y 7 por ciento de grasas. A 158 grados Fahrenheit, que mata a la mayoría de los patógenos, crecieron el Thermus aquaticus comestible, que consistía en 61 por ciento de proteínas y 16porcentaje de grasas
"También exploramos cambios dramáticos en la cantidad de desechos producidos, por ejemplo, si la nave espacial tenía una carga mayor de lo habitual y el sistema se acomodaba bien", dijo House.
El diseño compacto del equipo se inspiró en los acuarios, que usan un filtro de película fija para tratar los desechos de peces. Estos filtros usan un material de película cubierto de bacterias, especialmente diseñado, con un área de superficie alta.
"Utilizamos materiales de la industria comercial de acuarios, pero los adaptamos para la producción de metano", dijo House. "En la superficie del material hay microbios que toman los desechos sólidos de la corriente y los convierten en ácidos grasos, que se convierten en metano".gas por un conjunto diferente de microbios en la misma superficie "
El equipo eliminó del 49 al 59 por ciento de los sólidos en 13 horas durante su prueba. Esto es mucho más rápido que el tratamiento de gestión de residuos existente, que puede llevar varios días. House dijo que su sistema aún no está listo para la aplicación; este estudio inicial explorólos diversos componentes de forma aislada y no un sistema totalmente integrado.
"Cada componente es bastante robusto y rápido y descompone los desechos rápidamente", dijo House. "Es por eso que esto podría tener potencial para futuros vuelos espaciales. Es más rápido que cultivar tomates o papas".
Hoy, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional reciclan una porción de agua de la orina, pero el proceso es intensivo en energía, dijo House. El manejo de los desechos sólidos ha sido un obstáculo más grande. Actualmente se expulsa a la atmósfera de la Tierra donde se quema.
"Imagínese si alguien ajustara nuestro sistema para que pudiera recuperar el 85 por ciento del carbono y el nitrógeno de los desechos en proteínas sin tener que usar hidroponía o luz artificial", dijo House. "Eso sería un desarrollo fantásticopara viajes al espacio profundo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Liam Jackson. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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