Стоимость провоза 500 грамм еды — 10 000 долларов, для космонавтов с МКС это позволительная роскошь, они находятся на околоземной орбите и им не нужно гигантское количество еды для дальнего полета, а вот для путешественников на Марс — это излишество, которое, похоже, нельзя позволить. Предполагалось, что космические путешественники будут использовать гидропонику для выращивания собственной еды, тогда вес груза значительно сократится, однако, эксперименты проводимые на МКС показали, что гидропоника требует неудобного энергозатратного оборудования, постоянного наблюдения, а овощи и зелень произрастают в ней не очень быстро. Так и возник вопрос о человеческих отходах.
Обычный способ обработки человеческих отходов в космосе предполагает упаковывание отходов и последующий вывоз со сгоранием в атмосфере Земли. При этом на МКС уже есть установка, которая перерабатывает мочу, превращая ее в воду, которую можно использовать для технических нужд.
Подход ученых из Пенсильвании заключается в превращении космического корабля в закрытую экосистему, в этом случае для обработки отходов будут использоваться микробы в биологических реакторах, так как они способны достаточно очистить отходы и сделать их безопасными.
«Мы предусмотрели и протестировали концепцию одновременной обработки отходов астронавтов микробами при производстве биомассы, которая съедобна», — говорит профессор Кристофер Хаус.
Для своих экспериментов команда не использовала реальные человеческие отходы. Вместо этого использовались специально изготовленные искусственные твердые и жидкие отходы, которые производятся на коммерческой основе для тестирования систем управления отходами. Эти псевдоотходы были помещены в биореактор цилиндрической формы, с размерами 122 сантиметра в длину и 10 сантиметрами в ширину, он использовал стандартные фильтры для удаления отходов. После того как в биореактор были помещены псевдоотходы, туда ввели микробов, которые могли бы поддерживать анаэробное сбраживание, аналогичное тому, которое используется на Земле для переработки отходов. Только разница в том, что обычно такой способ переработки приводит к получению энного количества удобрения, в данном же случае ученые хотели получить нечто съедобное.
На основании проведенных экспериментов ученые выяснили, что использование такого способа вполне реально и даже подобрали наиболее оптимальный вид микробов — methylococcus capsulatus, колонии этих микробов не только быстро растут, но и способны переработать отходы в течение 13 часов, тогда как всем остальным микробам нужно как минимум в два раза больше времени. В то же самое время важен и состав того, что в итоге получается. У микробов methylococcus capsulatus пища получалась с 52 процентным содержанием белка и 36 процентным содержанием жиров.
Но не все так гладко с этим способом. Ученые также выяснили, что переработка отходов хоть и занимает мало места, немного весит, и снимает всю ответственность за доставку пищи с плеч логистов, пища полученная таким способом может быть опасна из-за патогенов. Потому процесс переработки должен проходить либо при высоких температурах, либо в щелочной среде. Но и здесь ученые проявили настойчивость и добились результатов, они обнаружили, что штамм бактерии Halomonas desiderata может выдержать уровень рН 11, но при 15 процентном содержании белка и 7 процентном жира в итоговом продукте, в то время как Thermus aquaticus будет работать при температуре от 70 градусов по Цельсию, но создаст пищу с 61 процентным содержанием протеина и 16 процентным жира.
Остается надеяться только на то, что этот способ ученые не захотят использовать для борьбы с голодом на Земле.
