Космическая логистика: пищевые добавки и материалы для 3D-печати из отходов жизнедеятельности экипажа

Длительные космические экспедиции, такие как полет на Марс, требуют совершенствования методов утилизации и переработки всевозможных отходов. Ученые из Университета Клемсона рассматривают возможность переработки углекислого газа и мочи в необходимые питательные вещества и даже материалы для 3D-печати.

PREVIEW

Каждый килограмм дополнительного веса приводит к удорожанию полетов, усложнению конструкции комических кораблей и повышению массы необходимого топлива.

Команда исследователей под руководством профессора Бленнера справедливо полагает, что решить все эти проблемы хотя бы отчасти можно за счет переработки отходов.

Пока на МКС проходят испытания 3D-принтеров, в космические агентства интересуются возможностью аддитивного производства запасных деталей, инструментов и даже органов на борту космических кораблей и станций, Бленнер и его коллеги рассматривают возможность производства питательных веществ и расходных материалов для 3D-печати. Для этого можно использовать не только неорганический мусор, но и органические отходы, включая мочу. Нужно лишь немного «похимичить».

a334311f84b0eb4ae42ec6b0070418a9.jpg

Идея заключается в использовании генетически модифицированных дрожжей Yarrowia lipolytica. Бленнер приводит два интересных примера: производство с помощью грибка биопластиков и омега-3 жирных кислот с одновременной очисткой жилого объема от углекислого газа и контейнеров с мочой. Собственно, саму мочу можно пропустить через водоочистную установку, как это делается на МКС.

В итоге получается фактически дистиллированная вода, пригодная для питья, хотя в основном она используется для технических целей. А вот остаток можно использовать в качестве сырья для производства полигидроксиалканоатов (ПГА), разновидности биополимеров. ПГА нередко накапливаются микроорганизмами в качестве внутриклеточного запаса энергии.

d07506ca6564a1451563c5bff87461c4.png

Способностью синтезировать и накапливать ПГА обладают и дрожжи Yarrowia lipolytica. Нужно лишь предоставить им источники углерода и азота. Азота как раз хватает в моче, а углерод можно брать прямо из воздуха, а точнее углекислого газа.

Вот только перерабатывать углекислый газ дрожжи не умеют, поэтому для расщепления им потребуются помощники, например фотосинтезирующие цианобактерии или водоросли.

Итак, на входе используем углекислый газ и мочу, а на выходе получаем чистую воду, кислород и материалы для 3D-печати необходимых деталей и приспособлений! Отдельно стоит отметить, что ученые выводят культуры дрожжей, способные создавать различные мономеры, из которых затем можно синтезировать полиэфиры с разными свойствами.

117d26cde856ff922f79d9242276e5d5.png

Что не менее важно, дрожжи могут одновременно генерировать и физиологически необходимые омега-3 жирные кислоты, не производимые человеческим организмом и получаемые исключительно с пищей и в виде пищевых добавок.

Смотри также:  Amazon патентует подводный склад с самовсплывающими контейнерами

Срок хранения таких добавок не превышает пары лет, а потому во время дальних перелетов их придется производить прямо на борту корабля. Но даже если человечеству не суждено освоить дальний космос, идея синтеза биополимеров и омега-3 жирных кислот пригодится и на Земле: биопластики помогут снизить зависимость от нефти и газа и улучшить экологическую обстановку, а омега-3 жирные кислоты пригодятся не только людям, но и в аквакультуре.

3dtoday.ru

Всегда ваш, "Хай-теч вам в бок"