Астронавти могли з'їсти їжу, зроблену з кормів у майбутньому

Навіть коли люди подорожують за межі Землі і виходять на Марс і далі, з нами з'являться незручні реалії біології людини. Майбутні піонери продовжуватимуть пілотувати таку ж м'яку, недосконалу посудину, яку люди пілотували тисячі років: людське тіло. І якщо ми не зрозуміємо спосіб запустити мозок і серця з акумуляторами, люди завжди будуть змушені харчуватися і пити і корчити і писати.

На щастя, дослідникам було важко працювати, намагаючись зрозуміти, як пристосуватися до шкідливих біологічних вимог людей, зберігаючи при цьому космічний політ якомога ефективнішим. З цією метою астробіологи з Університету штату Пенсільванія розробили метод лікування людських відходів бактеріями для отримання їстівного продукту.

"Це трохи дивно, але концепція буде трохи схожа на марміт або вегеміт, де ви їсте мазок" мікробної сливи ", - сказав Крістофер Хаус, доктор філософії, професор геологічних наук і співавтор статті, у заяві. Він та його співавтори опублікували свої висновки в журналі за листопад 2017 року Науки про життя в космічних дослідженнях.

Одним з найважливіших завдань під час космічних місій, особливо довгих рейсів на Марс і за його межі, буде забезпечення достатнього харчування астронавтів без зупинки всього судна коробками з продуктами і глечиками з водою. Навіть системи вирощування овочів займуть багато простору, енергії та води. І коли космонавти з'їли і випили свої запаси, вони повинні будуть зберігати свої відходи.

Саме тому Будинок разом з доктором Ліза Штейнберг та Рейчел Кроняк з Державного наукового центру астробіології Пенн придумали систему, яка вирішує обидва ці питання одночасно, використовуючи два етапи обробки бактеріальних відходів для отримання поживна речовина з високим вмістом білка і жиру. Дослідники стверджують, що ця речовина може бути з'їдена безпосередньо астронавтами або подаватися в інший організм, наприклад, рибу, яку вони потім з'їдять.

"Ми передбачали і протестували концепцію одночасного лікування відходів астронавтів з мікробами, виробляючи біомасу, яку можна їсти або безпосередньо, або опосередковано залежно від проблем безпеки", - сказав Хаус.

Щоб отримати цей мікробний слиз, дослідники вперше провели штучну суміш для стічних вод, яка зазвичай використовується в експериментах з очищення води за допомогою пристрою для анаеробного зброджування. Ця частина обладнання містить бактерії, які руйнують відходи без присутності кисню, подібно до людської їжі.

«Анаеробне травлення - це те, що ми часто використовуємо на Землі для обробки відходів», - пояснив Буд. «Це ефективний спосіб отримання масової обробки та переробки. Роман у нашій роботі полягав у тому, щоб витягувати поживні речовини з цього потоку і навмисно вводити їх у мікробний реактор для вирощування їжі.

Дослідники виявили, що метан, що утворюється під час анаеробного травлення, може бути використаний для росту Methylococcus capsulatus - бактерія, яка живиться метаном і має бажані концентрації жиру і білка, 36% і 52% відповідно. Підтримуючи рН суміші дуже високо, кажуть, що патогенні бактерії, як E. coli не вижили б.

В той час, як дослідники фактично не поклали людську корму і впилися в пристрій для виробництва живильного слизу, вони кажуть, що цей експеримент доводить їх концепцію. Крім того, всі шматки вже комерційно доступні.

"Кожен компонент є досить надійним і швидким і швидко руйнує відходи", - сказав Дім у заяві. - Тому це може мати потенціал для майбутнього космічного польоту. Це швидше, ніж вирощування томатів або картоплі."

Анотація: Майбутні довгострокові космічні місії з персоналом вимагатимуть ефективної утилізації води та поживних речовин як частину системи життєзабезпечення. Обробка біологічними відходами є менш енергоємною, ніж фізико-хімічні методи обробки, але анаеробна обробка метаногенних відходів значною мірою уникається через повільні показники обробки та питання безпеки, що стосуються виробництва метану. Однак метан утворюється під час регенерації атмосфери на МКС. Тут пропонується обробка відходів шляхом анаеробного зброджування з подальшим метанотрофним ростом Methylococcus capsulatus для отримання білків і ліпідів, багатих на біомасу, яка може безпосередньо споживатися або використовуватися для виробництва інших високобілкових джерел їжі, таких як риба. Для досягнення більш швидкої обробки метаногенних відходів ми побудували і протестували анаеробний реактор з фіксованою плівкою, що протікає, для очищення стічних вод ерзац. При стаціонарній роботі реактор досягнув 97% швидкості видалення хімічної потреби в кисні (COD) з швидкістю органічного завантаження 1740 г d ^ -1 м ^ -3 і гідравлічним часом утримання 12,25 д. Реактор також випробовували тричі шляхом подачі ок. 500 г ГПК менш ніж за 12 год, що становить 50 разів добову швидкість годування, причому швидкість видалення ГПК коливається від 56–70%, що свідчить про здатність реактора реагувати на події з перегодовуванням. При дослідженні зберігання відпрацьованого очищеного реактора при рН 12, ми виділили штам Halomonas desiderata здатні до розкладання ацетату в умовах високого рН. Потім ми тестували вміст поживних речовин алкаліфілу Halomonas desiderata деформації, як і термофіли Thermus aquaticus, як додаткові білкові та ліпідні джерела, які ростуть в умовах, які повинні виключати патогени. The M. capsulatus біомаса складалася з 52% білка і 36% ліпідів H. desiderata біомаса складалася з 15% білків і 7% ліпідів, а біомаса * Thermus aquaticus складалася з 61% білків і 16% ліпідів. Ця робота демонструє можливість швидкого поводження з відходами в компактній конструкції реактора і пропонує повторне використання поживних речовин у харчових продуктах шляхом гетеротрофного (включаючи метанотрофний, ацетотрофний і термофільний) мікробіологічний ріст.