【博科园-科学科普-留言评论或建议有惊喜哦~( ^_^)】人类的浪费可能有一天会成为宇航员在深空任务上的宝贵资源。现在宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组已经表明，通过一系列的微生物反应器来快速分解固体和液体废物来种植食物是有可能的，同时可以同时减少病原体的生长。宾夕法尼亚州立大学地球科学教授克里斯多夫·豪斯说：设想并测试了同时将宇航员的排泄物与微生物同时进行处理的概念，同时生产一种可以直接或间接食用的生物量，这取决于安全问题。这有点奇怪，但这个概念有点像Marmite或Vegemite，你在那里吃了一抹微生物黏液。
研究人员的研究解决了在火星或更远的地方面临的多重挑战，这可能需要几个月或几年的时间。从地球上携带足够的食物会增加体积，增加宇宙飞船的质量和燃料成本，而使用水培或其他方法在路上种植食物将是一种能源和耗水的过程占用了宝贵的空间。研究人员使用了一种人造固体和液体废物，这在废物管理测试中经常使用。创造了一个封闭的圆柱形系统，四英尺长，直径四英寸，其中选择微生物接触到废物。这些微生物通过厌氧消化分解废物，这一过程类似于人类消化食物的方式。
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厌氧消化是我们在地球上经常使用的处理垃圾的方法。这是一种有效的处理和回收质量的方法。新颖之处在于从这条河流中汲取营养，并有意将其放入微生物堆中以种植食物。研究小组发现在人类排泄物的厌氧消化过程中，甲烷很容易产生，并且可以用来培养不同的微生物，即胶囊，它现在被用作动物饲料。研究小组得出的结论是：这种微生物的生长可以用来为深空飞行提供营养的食物。他们种植了含有52%蛋白质和36%脂肪的胶囊，这使它成为宇航员的潜在营养来源。
由于病原体也是在封闭潮湿的环境中生长的微生物的一种关注，研究小组研究了在碱性环境或高温环境中培养微生物的方法。将该系统的pH值提高到11，并惊讶地发现了一种可以茁壮成长的细菌，Halomonas desiderata。研究小组发现这种细菌含有15%的蛋白质和7%的脂肪。在华氏158度杀死了大多数病原体，种植了可食用的Thermus aquaticus，它含有61%的蛋白质和16%的脂肪。还探索了巨大的变化，例如如果宇宙飞船的负载比平时大，系统就能容纳那么多的垃圾。
该团队紧凑的设计灵感来自水族馆，它使用固定膜过滤器来处理鱼的排泄物。这些过滤器使用一种特殊设计的、具有高表面积的细菌覆盖膜材料。使用的是商业水族工业的材料，但用于生产甲烷。在这些物质的表面是微生物，它们从河流中吸收固体废物，并将其转化为脂肪酸，而这些脂肪酸是由同一表面上的另一组微生物转化为甲烷气体的。在测试过程中，研究小组在13个小时内将49%到59%的固体颗粒移除。这比现有的废物管理处理要快得多，这需要几天的时间，系统还没有准备好应用，这一初步的研究探索了隔离的各种组件，而不是一个完整的系统。
每个组件都非常坚固和快速，快速分解废物。这就是为什么这可能有未来太空飞行的潜力。这比种西红柿或土豆要快。今天国际空间站上的宇航员回收了尿液中的一部分水，但是这个过程是能量密集型的。固体废物管理是一个更大的障碍。这颗行星目前被喷射到地球大气层中，在那里燃烧。想象一下如果有人对我们的系统进行调整，这样就可以把85%的碳和氮从废物转化为蛋白质，而不必使用水培法或人造光。这将是太空旅行的一个奇妙的发展。
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参考：Engineers transform food waste into green energy
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：宾夕法尼亚州立大学
编译：双螺旋
审校：博科园
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