微生物可以幫助宇航員將排泄物轉化為食物

【博科園-科學科普-留言評論或建議有驚喜哦~( ^_^)】人類的浪費可能有一天會成為宇航員在深空任務上的寶貴資源。現在賓夕法尼亞州立大學的一個研究小組已經表明，通過一系列的微生物反應器來快速分解固體和液體廢物來種植食物是有可能的，同時可以同時減少病原體的生長。賓夕法尼亞州立大學地球科學教授克里斯多夫·豪斯說：設想並測試了同時將宇航員的排泄物與微生物同時進行處理的概念，同時生產一種可以直接或間接食用的生物量，這取決於安全問題。這有點奇怪，但這個概念有點像Marmite或Vegemite，你在那裡吃了一抹微生物黏液。

研究人員的研究解決了在火星或更遠的地方面臨的多重挑戰，這可能需要幾個月或幾年的時間。從地球上攜帶足夠的食物會增加體積，增加宇宙飛船的質量和燃料成本，而使用水培或其他方法在路上種植食物將是一種能源和耗水的過程佔用了寶貴的空間。研究人員使用了一種人造固體和液體廢物，這在廢物管理測試中經常使用。創造了一個封閉的圓柱形系統，四英尺長，直徑四英寸，其中選擇微生物接觸到廢物。這些微生物通過厭氧消化分解廢物，這一過程類似於人類消化食物的方式。

圖片：CC0 Public Domain

厭氧消化是我們在地球上經常使用的處理垃圾的方法。這是一種有效的處理和回收質量的方法。新穎之處在於從這條河流中汲取營養，並有意將其放入微生物堆中以種植食物。研究小組發現在人類排泄物的厭氧消化過程中，甲烷很容易產生，並且可以用來培養不同的微生物，即膠囊，它現在被用作動物飼料。研究小組得出的結論是：這種微生物的生長可以用來為深空飛行提供營養的食物。他們種植了含有52%蛋白質和36%脂肪的膠囊，這使它成為宇航員的潛在營養來源。

由於病原體也是在封閉潮濕的環境中生長的微生物的一種關注，研究小組研究了在鹼性環境或高溫環境中培養微生物的方法。將該系統的pH值提高到11，並驚訝地發現了一種可以茁壯成長的細菌，Halomonas desiderata。研究小組發現這種細菌含有15%的蛋白質和7%的脂肪。在華氏158度殺死了大多數病原體，種植了可食用的Thermus aquaticus，它含有61%的蛋白質和16%的脂肪。還探索了巨大的變化，例如如果宇宙飛船的負載比平時大，系統就能容納那麼多的垃圾。

該團隊緊湊的設計靈感來自水族館，它使用固定膜過濾器來處理魚的排泄物。這些過濾器使用一種特殊設計的、具有高表面積的細菌覆蓋膜材料。使用的是商業水族工業的材料，但用於生產甲烷。在這些物質的表面是微生物，它們從河流中吸收固體廢物，並將其轉化為脂肪酸，而這些脂肪酸是由同一表面上的另一組微生物轉化為甲烷氣體的。在測試過程中，研究小組在13個小時內將49%到59%的固體顆粒移除。這比現有的廢物管理處理要快得多，這需要幾天的時間，系統還沒有準備好應用，這一初步的研究探索了隔離的各種組件，而不是一個完整的系統。

每個組件都非常堅固和快速，快速分解廢物。這就是為什麼這可能有未來太空飛行的潛力。這比種西紅柿或土豆要快。今天國際空間站上的宇航員回收了尿液中的一部分水，但是這個過程是能量密集型的。固體廢物管理是一個更大的障礙。這顆行星目前被噴射到地球大氣層中，在那裡燃燒。想像一下如果有人對我們的系統進行調整，這樣就可以把85%的碳和氮從廢物轉化為蛋白質，而不必使用水培法或人造光。這將是太空旅行的一個奇妙的發展。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Engineers transform food waste into green energy

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：賓夕法尼亞州立大學

編譯：雙螺旋

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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