Gødning fremstillet af urin kunne muliggøre rumlandbrug

I ekstreme miljøer, selv de mest almindelige opgaver kan virke som uoverstigelige udfordringer. På grund af sådanne vanskeligheder, menneskeheden har, for det meste, bosatte sig på grunde, der var gunstige for høst af afgrøder, hyrde kvæg, og bygge shelters. Men når vi søger at udvide grænserne for menneskelig udforskning, både på jorden og i rummet, de mennesker, der er pionerer i denne eftersøgning, vil utvivlsomt stå over for forhold, for alle hensigter, ikke er befordrende for menneskers beboelse.

En af de største udfordringer, som enhver påtænkt langsigtet løsning står over for, det være sig i Antarktis eller på Mars (måske i den nærmeste fremtid), opnår en vis grad af selvstændighed, at gøre det muligt for isolerede kolonier at overleve, selv i tilfælde af en katastrofal fejl i forsyningen. Og nøglen til at opnå denne autonomi er at sikre fødevaretilstrækkelighed og selvforsørgelse. Ikke overraskende, derfor, rumlandbrugsteknologi er et af de forskningsemner, der i øjeblikket varetages af Research Center for Space Colony ved Tokyo University of Science. Forskerne her håber at stå i spidsen for den teknologiske udvikling for sikkert og bæredygtigt rumlandbrug - med det formål at opretholde mennesker i lang tid i et ekstremt lukket miljø som en rumstation.

Til denne ende, en innovativ undersøgelse blev udført af et team af japanske forskere ledet af juniorlektor Norihiro Suzuki fra Tokyo University of Science - denne undersøgelse, udgivet som et "Brev, " lavet forsiden af ​​den prestigefyldte New Journal of Chemistry af Royal Society of Chemistry. I dette studie, Dr. Suzuki og hans team havde til formål at løse problemet med fødevareproduktion i lukkede miljøer, som dem i en rumstation.

Ved at indse, at landmænd har brugt animalsk affald som gødning i tusinder af år, som en rig kilde til nitrogen, Dr. Suzuki og hans team har undersøgt muligheden for at fremstille det ud fra urinstof (hovedkomponenten i urin), at lave en flydende gødning. Dette ville også samtidig løse problemet med menneskelig affaldsbehandling eller håndtering i rummet! Som Dr. Suzuki forklarer, "Denne proces er af interesse ud fra perspektivet om at lave et nyttigt produkt, dvs. ammoniak, fra et affaldsprodukt, dvs. urin, ved brug af almindeligt udstyr ved atmosfærisk tryk og stuetemperatur."

Forskerholdet - som også inkluderer Akihiro Okazaki, Kai Takagi, og Izumi Serizawa fra ORC Manufacturing Co. Ltd., Japan - udtænkt en elektrokemisk proces til at udlede ammoniumioner (almindeligvis findes i standardgødninger) fra en kunstig urinprøve. Deres eksperimentelle opsætning var enkel:på den ene side, der var en reaktionscelle, med en bor-doteret diamant (BDD) elektrode og en lys-inducerbar katalysator eller "fotokatalysator" materiale fremstillet af titaniumdioxid. På den anden, der var en "tæller" celle med en simpel platinelektrode. Når strøm ledes ind i reaktionscellen, urinstof oxideres, danner ammoniumioner. Dr. Suzuki beskriver dette gennembrud som følger, "Jeg sluttede mig til 'Space Agriteam' involveret i fødevareproduktion, og mit forskningsspecial er i fysisk kemi; derfor, Jeg kom på ideen om 'elektrokemisk' at lave en flydende gødning."

Forskerholdet undersøgte derefter, om cellen ville være mere effektiv i nærvær af fotokatalysatoren, ved at sammenligne cellens reaktion med og uden den. De fandt ud af, at mens den oprindelige udtømning af urinstof var mere eller mindre den samme, de producerede nitrogenbaserede ioner varierede både i tid og fordeling, da fotokatalysatoren blev indført. Især koncentrationen af ​​nitrit og nitrationer var ikke så forhøjet i nærvær af fotokatalysatoren. Dette tyder på, at tilstedeværelsen af ​​fotokatalysatoren fremmede ammoniumiondannelse.

Dr. Suzuki udtaler, "Vi planlægger at udføre eksperimentet med egentlige urinprøver, fordi det ikke kun indeholder primære elementer (fosfor, nitrogen, kalium), men også sekundære grundstoffer (svovl, kalk, magnesium), som er afgørende for planteernæring! Derfor, Dr. Suzuki og hans team er optimistiske over, at denne metode giver et solidt grundlag for fremstilling af flydende gødning i lukkede rum, og, som. Dr. Suzuki bemærker, "Det vil vise sig at være nyttigt til at opretholde langvarigt ophold i ekstremt lukkede rum såsom rumstationer."

Mennesker, der bor på Mars, er muligvis stadig en ret fjern realitet, men denne undersøgelse synes bestemt at antyde, at vi kunne være på vej til at sikre bæredygtighed – i rummet – selv før vi rent faktisk når dertil!