Îngrășămintele din urină pot permite agricultura spațială

Fertilizarea cu urină umană: Cercetătorii din Japonia creează electrochimic amoniac din urină pentru a crește plante în spațiu. Credit: Freepik

Cercetătorii de la Tokyo University of Science dezvoltă o nouă tehnologie electrochimică pentru a produce îngrășăminte pe bază de amoniac din uree.

Din perspectiva societăților viitoare, în medii extrem de închise, cum ar fi o stație spațială, autosuficiența în cultivarea alimentelor și gestionarea deșeurilor este esențială. Cu toate acestea, tehnologia pentru a realiza acest lucru lipsește încă. Într-un nou studiu, oamenii de știință din Japonia au făcut cunoștință cu cea mai recentă descoperire: o metodă ieftină și eficientă de a produce îngrășăminte lichide (amoniac) din urină artificială simplificată, servind un dublu obiectiv ideal de creștere tratarea alimentelor și a deșeurilor.

În medii extreme, chiar și cele mai banale sarcini pot părea provocări de netrecut. Din cauza unor astfel de dificultăți, omenirea, în cea mai mare parte, s-a așezat pe baze care au condus la recoltare, creșterea animalelor și construirea de adăposturi. Dar pe măsură ce încercăm să extindem limitele explorării umane, atât pe pământ, cât și în spațiu, oamenii care efectuează această cercetare se vor confrunta fără îndoială cu condiții care, din toate punctele de vedere, nu sunt favorabile locuinței umane.

Una dintre principalele provocări cu care se confruntă orice soluție vizată pe termen lung, fie în Antarctica, fie în Martie (probabil în viitorul apropiat), atinge un anumit grad de autonomie, pentru a permite coloniilor izolate să supraviețuiască chiar și în cazul unui eșec catastrofal de securitate. Și cheia pentru realizarea acestei autonomii este asigurarea adecvării alimentelor și supraviețuirea de sine. În mod surprinzător, prin urmare, tehnologia agriculturii spațiale este unul dintre subiectele de cercetare întreprinse în prezent de Centrul de cercetare Space Colony de la Tokyo University of Science. Cercetătorii de aici speră să direcționeze dezvoltarea tehnologică pentru o agricultură spațială sigură și durabilă – cu scopul de a sprijini oamenii mult timp într-un mediu extrem de închis, cum ar fi o stație spațială.

În acest scop, un studiu inovator a fost realizat de o echipă de cercetători japonezi condusă de noul profesor asociat Norihiro Suzuki de la Universitatea de Științe din Tokyo – acest studiu, publicat ca o „Scrisoare”, a făcut frontul prestigiosului Nou Jurnal de Chimie al Societății Regale de Chimie. În acest studiu, Dr. Suzuki și echipa sa au urmărit să abordeze problema producției de alimente în interior, cum ar fi cele de la o stație spațială.

Dându-și seama că fermierii au folosit deșeurile animale ca îngrășământ de mii de ani, ca sursă bogată de azot, Dr. Suzuki și echipa sa au cercetat posibilitatea producerii lor din uree (principalul constituent al urinei), pentru a produce un îngrășământ lichid. Acest lucru ar aborda simultan și problema tratării sau gestionării deșeurilor umane în spațiu! După cum explică dr. Suzuki, „Acest proces prezintă interes din perspectiva creării unui produs util, adică amoniac, dintr-un produs rezidual, adică urină, utilizând dispozitive comune la presiunea atmosferică și temperatura camerei.”

Echipa de cercetare – care include și Akihiro Okazaki, Kai Takagi și Izumi Serizawa de la ORC Manufacturing Co. Ltd., Japonia – a conceput un proces „electrochimic” pentru extragerea ionilor de amoniu (care se găsesc frecvent în îngrășămintele standard) dintr-o probă de urină artificială. Amplasarea lor experimentală a fost simplă: pe de o parte, era o celulă de „reacție”, cu un electrod „diamant de bor dopat” (BDD) și un catalizator indus de lumină sau un material „fotocatalizator” din dioxid de titan. Pe de altă parte, era o celulă „contra” cu un simplu electrod de platină. Pe măsură ce curentul trece prin celula de reacție, ureea este oxidată, formând ioni de amoniu. Dr. Suzuki descrie acest progres după cum urmează, „M-am alăturat„ Spatial Agriteam ”implicat în producția de alimente, iar specializarea mea în cercetare este în chimia fizică; prin urmare, am venit cu ideea de a„ face electrochimic ”un îngrășământ lichid.”

Echipa de cercetare a examinat apoi dacă celula ar fi mai eficientă în prezența fotocatalizatorului, comparând răspunsul celulei cu și fără acesta. Ei au descoperit că, în timp ce epuizarea inițială a ureei a fost mai mult sau mai puțin aceeași, ionii pe bază de azot au variat atât în ​​timp cât și în distribuție atunci când a fost introdus fotocatalizatorul. În special, concentrația ionilor de nitriți și nitrați nu a fost atât de ridicată în prezența fotocatalizatorului. Acest lucru sugerează că prezența fotocatalizatorului a favorizat formarea ionului de amoniu.

Suzuki spune: „Plănuim să desfășurăm experimentul cu probe curente de urină, deoarece conține nu numai elemente primare (fosfor, azot, potasiu), ci și elemente secundare (sulf, calciu, magneziu) care sunt vitale pentru nutriția plantelor! “ Prin urmare, Dr. Suzuki și echipa sa sunt optimisti că această metodă oferă o bază solidă pentru producerea de compost lichid în interior și, de asemenea. Dr. Note Suzuki, “Va fi util să mențineți un sejur pe termen lung în spații extrem de închise, cum ar fi stațiile spațiale.”

Oamenii care trăiesc pe Marte pot fi încă o realitate îndepărtată, dar acest studiu pare să sugereze cu siguranță că am putea fi pe o cale spre stabilitate – în spațiu – chiar înainte de a ajunge acolo!

Referință: „Formarea ionilor de amoniu prin oxidarea electrochimică a punții cu un electrod diamantat dopat cu bor” de Norihiro Suzuki, Akihiro Okazaki, Kai Takagi, Izumi Serizawa, Genji Okada, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Y Yakua și Makoto Akira Fujishima, 16 septembrie 2020, Nou Jurnal de Chimie.
DOI: 10.1039 / D0NJ03347B

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.