ШараМемы#2
人類が地球を越えて火星を越えて冒険するときでさえ、人間の生物学の不都合な現実は私達と一緒に来るでしょう。将来のパイオニアたちは今でも、人間が何千年もの間操縦してきたのと同じ、かすかで不完全な船を操縦するでしょう。それは人体です。そして、私たちが頭脳と心をバッテリーで動かす方法を考え出さない限り、人間は常に食べたり飲んだりしたり、うんちやおしっこをしなければならないでしょう。
幸い、研究者たちは宇宙飛行を可能な限り効率的に保ちながら、人間の厄介な生物学的要件にどのように対応するかを考え出そうと努力してきました。この目的のために、ペンシルバニア州立大学の宇宙生物学者は、人間の老廃物をバクテリアで処理して食用製品を製造する方法を開発しました。
「それは少し奇妙だが、概念は「微生物のグー」の塗抹標本を食べているMarmiteやVegemiteのようなものになるだろう」と、地球科学の教授で共同研究者のChristopher House博士は述べた。ステートメントで、記事。彼と彼の共著者は、雑誌の2017年11月号にその発見を発表しました。 宇宙研究におけるライフサイエンス.
宇宙ミッション、特に火星とそれ以降へのより長い航海の間の主要な挑戦の1つは食物の箱と水の水差しで容器全体を詰め込むことなく十分な栄養を宇宙飛行士に供給し続けることでしょう。野菜を栽培するシステムでも、スペース、エネルギー、水を大量に消費します。そして宇宙飛行士がいったん食べ物を食べて飲んだら、彼らは自分たちの廃棄物を保管する必要があります。
これが、HouseがPenn State Astrobiology Research CenterのLisa Steinberg博士およびRachel Kronyakと共同で、2段階の細菌性廃棄物処理を使用してこれらの問題を同時に解決するシステムを考案した理由です。たんぱく質と脂肪が多い栄養素グー。研究者たちは、この物質は宇宙飛行士が直接食べたり、魚などの別の生物に食べたりすることができると言っています。
「私たちは、安全上の懸念に応じて直接的または間接的に食べられるバイオマスを生産しながら、宇宙飛行士の廃棄物を微生物で同時に処理するという概念を構想し、テストしました」とハウス氏は述べました。
この微生物グーを得るために、研究者は最初に嫌気性消化装置を通して水処理実験で一般的に使用される人工的な廃水混合物を走らせました。この機器には、酸素を含まずに廃棄物を分解するバクテリアが含まれています。
「嫌気性消化は、廃棄物を処理するために私たちが地球上で頻繁に使用するものです」とHouseは説明しました。 「大量の処理やリサイクルを行うための効率的な方法です。私たちの仕事で斬新だったのは、その流れから栄養素を取り除き、意図的にそれらを微生物反応器に入れて食べ物を育てることでした。」
研究者らは、嫌気性消化中に生成されたメタンが成長に使用できることを発見した Methylococcus capsulatus これは、メタンを餌とするバクテリアで、脂肪とタンパク質の望ましい濃度は、それぞれ36パーセントと52パーセントです。混合物のpHを非常に高く保つことによって、彼らはそのような病原性細菌を言う 大腸菌 、生き残ることができないでしょう。
研究者たちは、実際には人間のうんちとおしっこを装置に入れて栄養素グーを作り出すことはしていませんが、この実験は彼らの概念を証明すると言います。さらに、すべての作品はすでに市販されています。
ハウス氏は声明の中で、「各コンポーネントは非常に堅牢で高速で、無駄をすばやく分解します」と述べています。 「だからこそ、これが将来の宇宙飛行の可能性を秘めているのです。トマトやポテトを栽培するよりも速いのです。」
抽象： 将来の長期有人宇宙ミッションは生命維持システムの一部として水と栄養素の効果的なリサイクルを必要とするでしょう。生物学的廃棄物処理は、物理化学的処理方法よりもエネルギー集約的ではないが、処理速度が遅くメタン生成に関する安全性の問題があるため、嫌気性メタン生成廃棄物処理は概ね避けられてきた。ただし、メタンはISSでの大気再生中に生成されます。ここでは、嫌気性消化とそれに続くメタノトローフ成長による廃棄物処理を提案します。 Methylococcus capsulatus 直接消費することができる、または魚などの他の高タンパク質食物源を生産するために使用することができるタンパク質および脂質が豊富なバイオマスを生産すること。より迅速なメタン生成廃棄物処理を達成するために、我々はersatz廃水を処理するための固定フィルムフロースルー嫌気性反応器を構築しそして試験した。定常運転中、反応器は有機負荷率1740 g d ^ -1 m ^ -3および水理学的滞留時間12.25 dで97％の化学的酸素要求量（COD）除去率を達成した。反応器もまた約３回供給して３回試験した。 COD除去率が56〜70％で、12時間以内に500 gのCODが1日の給餌量の50倍に相当する。これは、摂食過剰事象に反応するリアクターの能力を示している。 12のpHで処理された反応器流出物の貯蔵を調査している間、私達はのひずみを単離した Halomonas desiderata 高pH条件下でアセテートを分解することができます。それから我々はアルカリ性の栄養成分をテストした Halomonas desiderata 好熱菌と同様に菌株 サーマスアクアティクス 病原体を排除する必要がある条件で成長する補足の蛋白質および脂質の源として。の M. capsulatus バイオマスは、52％のタンパク質と36％の脂質で構成されています。 H.デシデラタ バイオマスは15％のタンパク質と7％の脂質から成り、そして* Thermus aquaticusバイオマスは61％のタンパク質と16％の脂質から成っていた。この研究は、コンパクトな反応器設計における迅速な廃棄物処理の実現可能性を実証し、従属栄養（メタノトローフ、アセトトローフ、および好熱性を含む）微生物増殖による栄養素の食品への再利用を提案する。