Новости

Новый «микробный реактор» для космонавтов превращает отходы в пищу

Учёные испытали систему, которая быстро и экономно перерабатывает отходы в съедобную биомассу с помощью микроорганизмов. Об этом сообщается в научной статье, опубликованной в журнале Life Sciences in Space Research.
Сегодня на МКС пищу доставляют грузовыми кораблями, а твёрдые отходы сжигают в атмосфере Земли. В дальних космических путешествиях о такой роскоши придётся забыть. У космонавтов не будет способа пополнить запасы какого бы то ни было вещества, будь то металл или сахар. Придётся довольствоваться тем, что путешественники смогли взять с собой, а в космосе каждый грамм на вес золота. Поневоле приходится думать о том, как сделать круговорот вещества как можно более эффективным.
В известном фильме "Марсианин" межпланетный робинзон выращивал картофель в почве из собственного кала. Однако на космическом корабле такое сельское хозяйство неуместно. Оно потребует слишком много воды, места и энергии, к тому же от первых саженцев до урожая проходит немало времени.
Команда учёных во главе с Кристофером Хаусом (Christopher House) из Университета штата Пенсильвания призвала на помощь силу, не раз выручавшую исследователей в самых разных областях: микроорганизмы. Биологи соорудили компактную камеру в виде цилиндра длиной 1,2 метра и диаметром 10 сантиметров. В качестве материала использовалась стандартная смесь для тестирования технологий микробной переработки отходов.
Новым в исследовании был тот факт, что биологии построили целую пищевую цепочку от мусора к съедобной для человека субстанции. Одним из промежуточных звеньев здесь является метан. Кстати, биомасса потребителя метана Methylococcus capsulatus на 52% состоит из белков и на 36% из жиров. Сегодня она используется как пищевая добавка для скота. Ничто, однако, не мешает превратить её в пищу для человека.

Однако в этой замкнутой влажной (хотя и бескислородной) среде размножаются и болезнетворные микробы. Чтобы исправить этот недостаток, биологи сделали условия эксперимента более жёсткими. В частности, они повысили показатель pH до 11 (это очень щелочная среда). И обнаружили, что в таких условиях, убивающих большинство патогенов, благоденствует штамм Halomonas desiderata. Правда, он не так уж питателен: всего 15% белков и 7% жиров. Зато, если оставить в покое кислотность, но поднять температуру до 70 градусов Цельсия, то, как выяснили авторы, будет процветать Thermus aquaticus. А эти бактерии состоят на 61% из белков и на 16% из жиров.
Как поясняется в пресс-релизе, на разработку учёных вдохновили аквариумы с функцией переработки отходов жизнедеятельности рыб. В них используется специальная плёнка с высокой площадью поверхности, покрытая бактериями.

"Мы использовали материалы из коммерческой индустрии аквариумов, но приспособили их для производства метана, – поясняет Хаус. – На поверхности материала находятся микробы, которые берут твёрдые отходы и превращают их в жирные кислоты, которые превращаются в метан с помощью других микробов на одной и той же поверхности".

Технология обеспечивает и отличную скорость переработки. За 13 часов испытаний было переработано от 49 до 59% всех твёрдых веществ в смеси отходов.
По словам авторов, систему можно ещё и усовершенствовать.

"Представьте себе, что кто-то сможет точно настроить нашу систему, чтобы вы могли вернуть 85% углерода и азота из отходов в белок, не используя гидропонику или искусственный свет, – говорит Хаус. – Это будет фантастическая разработка для дальних путешествий.

К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) неоднократно писали о микробной переработке отходов. Например, мы рассказывали о том, как бактерии позволят превратить пластик в топливо и сделать кирпичи для марсианских колоний. Говорили мы и о том, как космическим колонистам помогут дрожжи и как печь хлеб в невесомости.
Читайте также
НАСА нашло на Луне воду из российского исследования
НАСА нашло на Луне воду из российского исследования
Десять лет назад российский ученый заявил, что на Луне есть вода. НАСА подтвердило.
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
С вероятностью 50% наш мир — симуляция
Нас могли выдумать, чтобы посмотреть, как это работает.
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.