นักบินอวกาศสามารถกินอาหารที่ทำจากเซ่อในอนาคต

แม้เมื่อมนุษย์เดินทางข้ามโลกและผจญภัยไปยังดาวอังคารและอีกมากมายความเป็นจริงที่ไม่สะดวกของชีววิทยามนุษย์จะมาพร้อมกับเรา ผู้บุกเบิกในอนาคตจะยังคงขับเรือที่มีความนุ่มนวลและไม่สมบูรณ์แบบซึ่งมนุษย์ได้ใช้มาเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว: ร่างกายมนุษย์ และถ้าหากเราหาวิธีในการใช้สมองและหัวใจด้วยแบตเตอรี่มนุษย์จะต้องกินและดื่มและเซ่อและฉี่

โชคดีที่นักวิจัยทำงานอย่างหนักเพื่อพยายามหาวิธีที่จะตอบสนองความต้องการทางชีววิทยาของมนุษย์ในขณะที่ยังคงต้องทำการบินอวกาศให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด ด้วยเหตุนี้นักโหราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนน์สเตตได้พัฒนาวิธีการบำบัดของเสียจากมนุษย์ด้วยแบคทีเรียเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่บริโภคได้

“ มันแปลกไปนิดหน่อย แต่คอนเซ็ปต์จะคล้ายกับ Marmite หรือ Vegemite นิดหน่อยซึ่งคุณกำลังกินรอยเปื้อนของ 'จุลินทรีย์สารที่หนา'” Christopher House, Ph.D. ศาสตราจารย์ด้านธรณีศาสตร์และผู้เขียนร่วมกล่าว บทความในคำสั่ง เขาและผู้เขียนร่วมของเขาตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสารฉบับเดือนพฤศจิกายน 2560 วิทยาศาสตร์ชีวภาพในการวิจัยอวกาศ.

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญในระหว่างการปฏิบัติภารกิจอวกาศโดยเฉพาะการเดินทางไปยังดาวอังคารและอีกต่อไปโดยเฉพาะจะทำให้นักบินอวกาศได้รับการบำรุงเลี้ยงอย่างเพียงพอโดยไม่ต้องยัดเยียดทั้งภาชนะบรรจุอาหารและเหยือกน้ำ แม้แต่ระบบในการปลูกผักก็ใช้พื้นที่พลังงานและน้ำจำนวนมาก และเมื่อนักบินอวกาศกินและดื่มเสบียงของพวกเขาพวกเขาจะต้องเก็บของเสีย

นี่คือเหตุผลที่ House พร้อมกับ Lisa Steinberg, Ph.D., และ Rachel Kronyak ที่ศูนย์วิจัย Astro State Astrology ขึ้นมาพร้อมกับระบบที่แก้ปัญหาทั้งสองนี้ได้ในคราวเดียวโดยใช้การบำบัดของเสียจากแบคทีเรียสองขั้นตอนในการผลิต สารอาหารสารที่หนามีโปรตีนและไขมันสูง นักวิจัยกล่าวว่าสารนี้สามารถกินได้โดยตรงโดยนักบินอวกาศหรือป้อนไปยังสิ่งมีชีวิตอื่นเช่นปลาซึ่งพวกเขาจะกิน

“ เรามองเห็นและทดสอบแนวคิดของการกำจัดขยะของนักบินอวกาศพร้อมกันในขณะที่ผลิตชีวมวลที่สามารถกินได้ทั้งทางตรงและทางอ้อมขึ้นอยู่กับข้อกังวลด้านความปลอดภัย” เฮาส์กล่าว

เพื่อให้ได้สารที่หนาของจุลินทรีย์นี้นักวิจัยจึงใช้ส่วนผสมของน้ำเสียเทียมที่ใช้กันทั่วไปในการทดลองบำบัดน้ำผ่านอุปกรณ์ย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน อุปกรณ์ชิ้นนี้มีแบคทีเรียที่ทำลายของเสียโดยไม่ต้องมีออกซิเจนเหมือนอาหารที่ย่อยสลายโดยมนุษย์

“ การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นสิ่งที่เราใช้เป็นประจำบนโลกเพื่อบำบัดของเสีย” เฮาส์อธิบาย “ มันเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการรับการบำบัดและรีไซเคิลจำนวนมาก สิ่งที่แปลกใหม่เกี่ยวกับงานของเราคือการนำสารอาหารออกจากกระแสนั้นและตั้งใจให้พวกมันเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์จุลินทรีย์เพื่อปลูกอาหาร”

นักวิจัยพบว่ามีเธนที่ผลิตในระหว่างการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถนำมาใช้ในการเจริญเติบโตได้ Methylococcus capsulatus เป็นแบคทีเรียที่ดูดซับมีเธนและมีความเข้มข้นของไขมันและโปรตีน 36% และ 52% ตามลำดับ โดยการรักษาค่าความเป็นกรดเป็นด่างของส่วนผสมสูงมากพวกเขาบอกว่าแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคเช่น อี. โคไล จะไม่สามารถอยู่รอดได้

ในขณะที่นักวิจัยไม่ได้ใส่มนุษย์เซ่อและฉี่ลงในอุปกรณ์เพื่อผลิตสารที่หนาสารอาหารพวกเขากล่าวว่าการทดลองนี้พิสูจน์แนวคิดของพวกเขา นอกจากนี้ชิ้นส่วนทั้งหมดมีวางจำหน่ายแล้ว

“ แต่ละองค์ประกอบมีความแข็งแกร่งและรวดเร็วและสามารถแยกขยะได้อย่างรวดเร็ว” เฮากล่าวในแถลงการณ์ “ นั่นเป็นสาเหตุที่สิ่งนี้อาจมีศักยภาพสำหรับการบินอวกาศในอนาคต มันเร็วกว่าการปลูกมะเขือเทศหรือมันฝรั่ง”

บทคัดย่อ: ภารกิจด้านอวกาศในระยะยาวในอนาคตจะต้องการการรีไซเคิลน้ำและสารอาหารอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบช่วยชีวิต การบำบัดของเสียทางชีวภาพนั้นใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีการบำบัดทางเคมีและฟิสิกส์ แต่การกำจัดของเสียมีเทนแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่วนใหญ่ถูกหลีกเลี่ยงเนื่องจากอัตราการบำบัดช้าและปัญหาด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซมีเทน อย่างไรก็ตามมีเทนเกิดขึ้นระหว่างการฟื้นฟูบรรยากาศบนสถานีอวกาศนานาชาติ ที่นี่เราเสนอการบำบัดของเสียผ่านการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนตามด้วยการเติบโตของ methanotrophic Methylococcus capsulatus เพื่อผลิตมวลชีวภาพที่อุดมด้วยโปรตีนและไขมันที่สามารถบริโภคได้โดยตรงหรือใช้เพื่อผลิตแหล่งอาหารโปรตีนสูงอื่น ๆ เช่นปลา เพื่อให้การบำบัดของเสียมีเทนอย่างรวดเร็วมากขึ้นเราได้สร้างและทดสอบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟิล์มไหลผ่านและแบบไม่ใช้อากาศเพื่อบำบัดน้ำเสีย ersatz ในระหว่างการใช้งานในสภาวะคงตัวเครื่องปฏิกรณ์มีอัตราการกำจัดออกซิเจนทางเคมี 97% (COD) โดยมีอัตราภาระอินทรีย์ 1740 g d ^ −1 m ^ −3 และเวลาคงสภาพไฮโดรลิกที่ 12.25 d เครื่องปฏิกรณ์ได้รับการทดสอบสามครั้งด้วยการให้อาหารโดย 500 กรัมซีโอดีในเวลาน้อยกว่า 12 ชั่วโมงคิดเป็น 50x อัตราการให้อาหารทุกวันโดยมีอัตราการกำจัดซีโอดีตั้งแต่ 56–70% แสดงให้เห็นถึงความสามารถของเครื่องปฏิกรณ์ในการตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่เกิดการกินมากเกินไป ในขณะที่ตรวจสอบการเก็บรักษาของเครื่องปฏิกรณ์ที่ผ่านการบำบัดแล้วที่ค่าความเป็นกรดด่างที่ 12 เราได้ทำการแยกสายพันธุ์ของ Halomonas desiderata ความสามารถในการย่อยสลายอะซิเตทภายใต้สภาวะค่า pH สูง จากนั้นเราทดสอบเนื้อหาทางโภชนาการของอัลคาลิฟิลิก Halomonas desiderata สายพันธุ์เช่นเดียวกับ thermophile Thermus aquaticus เป็นโปรตีนเสริมและแหล่งไขมันที่เติบโตในสภาพที่ควรยับยั้งการก่อโรค M. capsulatus ชีวมวลประกอบด้วยโปรตีน 52% และไขมัน 36% H. desiderata ชีวมวลประกอบด้วยโปรตีน 15% และไขมัน 7% และชีวมวล * Thermus aquaticus ประกอบด้วยโปรตีน 61% และไขมัน 16% งานนี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการบำบัดของเสียอย่างรวดเร็วในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ขนาดกะทัดรัดและนำเสนอการรีไซเคิลสารอาหารกลับสู่อาหารผ่านทาง heterotrophic (รวมถึง methanotrophic, acetotrophic และ thermophilic) การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์