或許有一天， 在深空探測旅途中， 人類的排泄物將成為珍貴的資源。 近日， 美國賓州州立大學的研究團隊就向我們展示了如何在抑制病原菌生長的同時， 利用一系列微生物反應器將固體和液體排泄物快速降解， 進而用於糧食種植。
該研究著眼于解決火星探測或者更遠的深空探測所面臨的多重挑戰。 研究人員使用了通常用於排泄物處理測試的人造混合排泄物， 並製作了一個長4英尺， 直徑4英寸的封閉圓柱狀系統， 用以篩選與排泄物接觸的微生物。 這些微生物利用與人類消化食物相類似的厭氧分解過程來降解排泄物。
“厭氧分解是地球上處理廢物的常用方法， 我們研究的新穎之處在於將營養物質從排泄物中提取出來， 並將其放入微生物反應器中， 用於種植糧食。 ”賓州地球科學學院的教授克裡斯多夫·豪絲說。
厭氧分解人類排泄物的過程中容易產生甲烷， 而甲烷又可以用來培養不同的微生物， 如目前用作動物飼料添加劑的莢膜甲基球菌。 該研究團隊認為， 培育這類微生物能夠為深空探測提供營養食品。 據報導， 莢膜甲基球菌的蛋白質含量為52%， 脂肪含量為36%， 是宇航員的潛在營養品。
不過在密閉濕潤的環境裡， 病原菌的繁殖也會關係到有益微生物的生長， 因此該團隊嘗試在鹼性或者高溫的環境下培養微生物。
該團隊的設計靈感來源於利用固定生物膜濾片處理魚排泄物的魚缸。 這些魚缸中的膜經過特殊設計， 是一層具有高表面積的細菌覆膜材料。 “我們利用的材料來源於商品化的魚缸工廠， 但對它進行了調整以適用於甲烷的生產， ”豪絲說， “膜表面的微生物會從流體中獲取液體排泄物， 並將其轉換成氨基酸， 然後由同一表面的另一種微生物再將其轉換成甲烷”。
固體排泄物的處理曾是一個難關， 目前的處理方式是將其噴射到地球的大氣層中燃燒。
“想像一下， 如果能夠改進我們的系統， 在無需水培和人造光的條件下從排泄物中回收得到85%的C和N元素並將其轉換成蛋白質， 這將帶來深空探測的跨越式發展”。
編譯：Sky 編輯：張夢