Hospodaření s lidskou močí: vědci z Japonska elektrochemicky produkují amoniak z moči k pěstování rostlin ve vesmíru. Zápočet: Freepik
Vědci z Tokijské univerzity vědy vyvíjejí novou elektrochemickou technologii pro výrobu hnojiv na bázi amoniaku z močoviny.
Z pohledu budoucích společností je v uzavřenějších prostředích, jako je vesmírná stanice, kritická vlastní účinnost při výrobě potravin a nakládání s odpady. K dosažení tohoto cíle však chybí technologie. V nové studii si vědci z Japonska osvětlili svůj nejnovější úspěch: levný a efektivní způsob výroby tekutého hnojiva (amoniaku) ze zjednodušené umělé moči, která slouží ideálnímu dvojímu účelu pěstování potravin a zpracování odpadu.
V extrémních prostředích se i ty nejjednodušší úkoly mohou zdát jako nepřekonatelné výzvy. Kvůli těžkostem si lidé většinou vytvořili důvody, proč upřednostňovat sklizeň, chov dobytka a stavbu úkrytů. Ale když se snažíme rozšířit hranice průzkumu člověka, země a vesmíru, průkopníci tohoto hledání bezpochyby narazí na podmínky, které ze všech důvodů a účelů nezpůsobí škodu. – muž člověka.
Jednou z klíčových výzev, kterým čelí jakékoli plánované dlouhodobé osídlení, ať už je to Antarktida nebo jiné Mars (možná v blízké budoucnosti) poté, co dosáhne určité míry autonomie, přežít izolované kolonie i v případě neposkytnutí. A klíčem k dosažení této autonomie je zajištění kvality potravin a soběstačnosti. Není divu, že kosmická technologie je jedním z výzkumných témat, která se v současné době vyvíjejí ve Výzkumném centru pro vesmírnou kolonii na Tokijské univerzitě věd. Vědci požadovali pokrok v technologii pro bezpečné a udržitelné zemědělství na volném poli – s úmyslem udržet lidi po dlouhou dobu v uzavřenějším prostředí, jako je vesmírná stanice.
Výsledkem bylo, že nedávná studie byla provedena týmem japonských vědců vedeným juniorským docentem Norihiro Suzuki z Tokijské univerzity věd – tato studie, publikovaná jako „Letter“, na přední obálce prestižní New Journal of Chemistry Královské společnosti chemie. V této studii Dr. Suzuki a jeho tým řeší problém přípravy jídla v uzavřených prostředích, například v prostorách vesmírné stanice.
Je známo, že zemědělci používají živočišný odpad jako hnojivo po tisíce let jako zdroj dusíku, Dr. Suzuki a jeho tým mají možnost vyrábět z močoviny (hlavní složky v moči) a vyrábět tekuté hnojivo. Současně vyřeší problém zpracování nebo nakládání s lidským odpadem na otevřeném prostranství! Jak vysvětlil Dr. Suzuki, „Tento proces je zajímavý z hlediska výroby užitečného produktu, tj. Amoniaku, z odpadního produktu, tj. Moči, za použití běžného vybavení atmosférického tlaku a teploty místnosti.“
Do výzkumného týmu byli také Akihiro Okazaki, Kai Takagi a Izumi Serizawa ze společnosti ORC Manufacturing Co. Ltd., Japonsko prochází „elektrochemickým“ procesem k extrakci amonných iontů (běžně se vyskytujících v běžných tucích) ze vzorku umělé moči. Jejich experimentální nastavení je jednoduché: na jedné straně je „reakční“ článek s elektrodou „boronem dopovaný diamant“ (BDD) a světlem indukovatelným katalyzátorem nebo „fotokatalyzátorem“ materiál vyrobený z oxidu titaničitého. Na druhé straně je „čítačový“ článek s jednoduchou platinovou elektrodou. Jak buňka nyní reaguje, močovina se oxiduje za vzniku amonných iontů. Dr. Suzuki uspěje následovně, „Připojil jsem se k„ Space Agriteam “zabývajícímu se výrobou potravin a můj výzkumný pracovník je ve fyzikální chemii; proto jsem přišel s nápadem„ elektrochemicky “vyrobit kapalné hnojivo.“
Výzkumný tým okamžitě zkoumal, zda by buňka mohla být účinnější v přítomnosti fotokatalyzátoru, a to porovnáním reakce buňky s ní a bez ní. Zjistili, že zatímco počáteční vyčerpání močoviny je stejné nebo menší než stejné, ionty na bázi dusíku se liší v čase a distribuci v zavedeném fotokatalyzátoru. Koncentrace dusitanových a dusičnanových iontů není tak vysoká jako v přítomnosti fotokatalyzátoru. Naznačuje to, že přítomnost fotokatalyzátoru podporuje tvorbu amonných iontů.
Suzuki uvádí, „Plánujeme experimentovat se skutečnými vzorky moči, protože obsahují nejen základní prvky (fosfor, dusík, draslík), ale i sekundární prvky (síra, vápník, hořčík), které jsou nezbytné pro výživu. sa tanum! “ Výsledkem je, že Dr. je optimistický. Suzuki a jeho tým poskytuje tato metoda pevný základ pro výrobu tekutých hnojiv v uzavřených prostorách a jako takové. Suzuki si všimla, „Mohlo by to být užitečné pro dlouhodobý pobyt v uzavřenějších oblastech, jako jsou vesmírné stanice.“
Lidé žijící na Marsu mohou být stále daleko od reality, ale tato studie rozhodně naznačuje, že se můžeme vydat cestou k zajištění udržitelnosti – ještě předtím, než se tam dostaneme!
Odkazy: „Tvorba amonných iontů elektrochemickou oxidací močoviny diamantovou elektrodou dotovanou bórem“ Norihiro Suzuki, Akihiro Okazaki, Kai Takagi, Izumi Serizawa, Genji Okada, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo , Makoto Yuasa a Akira Fujishima, 16. září 2020, New Journal of Chemistry.
DOI: 10.1039 / D0NJ03347B