एस्ट्रोनॉट्स फ्यूचर, स्टडी सेस में फूड से बने फूड खा सकते थे

यहां तक ​​कि जब मनुष्य पृथ्वी से परे और मंगल और उससे आगे की यात्रा करते हैं, तो मानव जीव विज्ञान की असुविधाजनक वास्तविकताएं हमारे साथ आएंगी। भविष्य के अग्रदूत अभी भी एक ही स्क्विशी, अपूर्ण जहाज का संचालन कर रहे हैं जो कि मानवों ने हजारों वर्षों से पायलट किया है: मानव शरीर। और जब तक हम अपने दिमाग और दिल को बैटरी से चलाने का एक तरीका नहीं निकाल लेते, तब तक इंसानों को हमेशा खाना-पीना और शौच और पेशाब करना पड़ेगा।

सौभाग्य से, शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने की कोशिश में काम करना मुश्किल कर दिया है कि अंतरिक्ष उड़ान को यथासंभव सक्षम रखते हुए मनुष्यों की pesky जैविक आवश्यकताओं को कैसे समायोजित किया जाए। इसके लिए, पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के खगोलविदों ने एक खाद्य उत्पाद बनाने के लिए बैक्टीरिया के साथ मानव अपशिष्ट के उपचार के लिए एक विधि विकसित की है।

क्रिस्टोफर हाउस, पीएचडी, भू-विज्ञान और सह-लेखक के प्रोफेसर क्रिस्टोफर हाउस ने कहा, "यह थोड़ा अजीब है, लेकिन अवधारणा थोड़ी मार्माइट या वेगेमाइट की तरह होगी, जहां आप 'माइक्रोबियल गू' की स्मियर खा रहे हैं।" लेख, एक बयान में। उन्होंने और उनके सह-लेखकों ने पत्रिका के नवंबर 2017 अंक में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए अंतरिक्ष अनुसंधान में जीवन विज्ञान.

अंतरिक्ष अभियानों के दौरान प्रमुख चुनौतियों में से एक, विशेष रूप से मंगल और उससे आगे की यात्रा के लिए यात्रा करना, अंतरिक्ष यात्रियों को भोजन के बक्से और पानी के बक्से के साथ पूरे बर्तन को ढँकने के बिना पर्याप्त पोषण के साथ आपूर्ति की जाएगी। यहां तक ​​कि सब्जियां उगाने के लिए सिस्टम बहुत सारी जगह, ऊर्जा और पानी ले जाएगा। और एक बार जब अंतरिक्ष यात्री अपनी आपूर्ति खा जाते हैं और पी जाते हैं, तो उन्हें अपने कचरे को संग्रहीत करने की आवश्यकता होगी।

यही कारण है कि पेन स्टेट एस्ट्रोबायोलॉजी रिसर्च सेंटर में लिसा स्टीनबर्ग, पीएचडी और राहेल क्रोन्यक के साथ मिलकर हाउस ने एक ऐसी प्रणाली बनाई जो इन दोनों मुद्दों को हल करने के लिए बैक्टीरिया के अपशिष्ट उपचार के दो चरणों का उपयोग करके एक बार उत्पादन करती है। पोषक तत्व गू प्रोटीन और वसा में उच्च है। शोधकर्ताओं का कहना है कि इस पदार्थ को या तो सीधे अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा खाया जा सकता है या किसी अन्य जीव को खिलाया जा सकता है, जैसे कि मछली, जिसे वे बाद में खा लेंगे।

हाउस ने कहा, "हमने बायोमास का उत्पादन करते समय सूक्ष्मजीवों के साथ-साथ अंतरिक्ष यात्रियों के अपशिष्ट का एक साथ इलाज करने की अवधारणा की परिकल्पना और परीक्षण किया, जो प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से सुरक्षा चिंताओं के आधार पर खाद्य है।"

इस माइक्रोबियल गू को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने पहली बार एक कृत्रिम अपशिष्ट जल मिश्रण का उपयोग किया, जो आमतौर पर अवायवीय पाचन डिवाइस के माध्यम से जल उपचार प्रयोगों में उपयोग किया जाता है। उपकरणों के इस टुकड़े में बैक्टीरिया होते हैं जो बिना ऑक्सीजन के कचरे को तोड़ते हैं, बहुत कुछ मानव के भोजन की तरह।

"एनारोबिक पाचन वह चीज है जिसका उपयोग हम पृथ्वी पर अक्सर कचरे के उपचार के लिए करते हैं," हाउस ने समझाया। “यह बड़े पैमाने पर इलाज और पुनर्नवीनीकरण करने का एक कुशल तरीका है। हमारे काम के बारे में जो उपन्यास था वह पोषक तत्वों को उस धारा से बाहर ले जा रहा था और जानबूझकर उन्हें भोजन उगाने के लिए एक माइक्रोबियल रिएक्टर में डाल रहा था। ”

शोधकर्ताओं ने पाया कि एनारोबिक पाचन के दौरान उत्पादित मीथेन का उपयोग बढ़ने के लिए किया जा सकता है मिथाइलोकोकस कैप्सुलैटस, एक जीवाणु जो मीथेन पर फ़ीड करता है और इसमें वसा और प्रोटीन की वांछनीय सांद्रता होती है, क्रमशः 36 प्रतिशत और 52 प्रतिशत। मिश्रण के पीएच को बहुत अधिक रखते हुए, वे कहते हैं कि रोगजनक बैक्टीरिया, जैसे ई कोलाई जीवित नहीं रह पाएंगे।

हालांकि शोधकर्ताओं ने वास्तव में मानव पोप को पेश नहीं किया है और पोषक तत्व के उत्पादन के लिए उपकरण में पेशाब करते हैं, वे कहते हैं कि यह प्रयोग उनकी अवधारणा को साबित करता है। इसके अलावा, सभी टुकड़े व्यावसायिक रूप से पहले से ही उपलब्ध हैं।

बयान में हाउस ने कहा, "प्रत्येक घटक काफी मजबूत और तेज है और कचरे को जल्दी से तोड़ता है।" "यही कारण है कि यह भविष्य के अंतरिक्ष उड़ान के लिए संभावित हो सकता है। यह टमाटर या आलू उगाने की तुलना में तेज़ है।"

सार: भविष्य में दीर्घकालिक मानवयुक्त अंतरिक्ष मिशनों को जीवन समर्थन प्रणाली के हिस्से के रूप में पानी और पोषक तत्वों के प्रभावी पुनर्चक्रण की आवश्यकता होगी। जैविक कचरा उपचार भौतिक उपचार विधियों की तुलना में कम ऊर्जा गहन है, फिर भी मीथेन उत्पादन से संबंधित धीमी उपचार दरों और सुरक्षा के मुद्दों के कारण एनारोबिक मेथेनोजेनिक अपशिष्ट उपचार से काफी हद तक बचा गया है। हालांकि, ISS पर वायुमंडल पुनर्जनन के दौरान मीथेन उत्पन्न होता है। यहाँ हम मेथनोट्रोफिक विकास के बाद अवायवीय पाचन के माध्यम से अपशिष्ट उपचार का प्रस्ताव करते हैं मिथाइलोकोकस कैप्सुलैटस एक प्रोटीन- और लिपिड युक्त बायोमास का उत्पादन करने के लिए जिसका सीधे उपभोग किया जा सकता है, या मछली जैसे अन्य उच्च-प्रोटीन खाद्य स्रोतों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। अधिक तेजी से मेथानोजेनिक अपशिष्ट उपचार को प्राप्त करने के लिए, हमने एक निश्चित फिल्म का निर्माण किया, जो फ्लो-थ्रू, एनारोबिक रिएक्टर का परीक्षण किया और एक ersatz अपशिष्ट जल का इलाज किया। स्थिर-राज्य संचालन के दौरान, रिएक्टर ने 97% रासायनिक ऑक्सीजन की मांग (COD) हटाने की दर 1740 ग्राम d ^ g1 m ^ and3 और 12.25 d के हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय के साथ प्राप्त की। सीए को खिलाकर तीन बार रिएक्टर का परीक्षण भी किया गया था। 12 घंटे से कम समय में 500 ग्राम सीओडी, दैनिक फीडिंग दर 50x का प्रतिनिधित्व करती है, जिसमें सीओडी हटाने की दर 56-70% तक होती है, जो रिएक्टर की क्षमता का प्रदर्शन करता है ताकि स्तनपान की घटनाओं पर प्रतिक्रिया हो सके। 12 के पीएच में इलाज किए गए रिएक्टर के प्रवाह की जांच करते हुए, हमने एक तनाव को अलग किया हालोमनस डिसाइडेरेटा उच्च पीएच स्थितियों के तहत एसीटेट गिरावट में सक्षम। हमने फिर क्षारीय पदार्थ की पोषण सामग्री का परीक्षण किया हालोमनस डिसाइडेरेटा तनाव, साथ ही थर्मोफिल थर्मस जलीय, पूरक प्रोटीन और लिपिड स्रोतों के रूप में जो परिस्थितियों में बढ़ते हैं जो रोगजनकों को रोकना चाहिए। एम। कैप्सुलैटस बायोमास में 52% प्रोटीन और 36% लिपिड शामिल थे एच। डेसिडरेटा बायोमास में 15% प्रोटीन और 7% लिपिड शामिल थे, और * थर्मस एक्वाटिकस बायोमास में 61% प्रोटीन और 16% लिपिड शामिल थे। यह काम एक कॉम्पैक्ट रिएक्टर डिजाइन में तेजी से अपशिष्ट उपचार की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करता है, और पोषक तत्वों के पुनर्चक्रण को हेटरोट्रॉफिक (मिथेनोट्रोफिक, एसिटोट्रॉफिक और थर्मोफिलिक सहित माइक्रोबियल) के माध्यम से खाद्य पदार्थों में पुनर्चक्रण करने का प्रस्ताव करता है।