Los astronautas podrían comer alimentos hechos de caca en el futuro, según un estudio

Incluso cuando los humanos viajan más allá de la Tierra y se aventuran a Marte y más allá, las inconvenientes realidades de la biología humana nos acompañarán. Los futuros pioneros seguirán pilotando el mismo barco blando e imperfecto que los humanos han pilotado durante miles de años: el cuerpo humano. Y a menos que encontremos una manera de manejar nuestros cerebros y corazones con baterías, los humanos siempre tendrán que comer, beber, hacer caca y orinar.

Afortunadamente, los investigadores han estado trabajando arduamente para encontrar la manera de adaptarse a los molestos requisitos biológicos de los seres humanos y mantener el vuelo espacial lo más eficiente posible. Con este fin, los astrobiólogos de la Penn State University han desarrollado un método para tratar los desechos humanos con bacterias para producir un producto comestible.

"Es un poco extraño, pero el concepto sería un poco como Marmite o Vegemite, donde se está comiendo una mancha de 'microbios' ', dijo Christopher House, Ph.D., profesor de geociencias y coautor de la Artículo, en un comunicado. Él y sus co-autores publicaron sus hallazgos en el número de noviembre de 2017 de la revista. Ciencias de la vida en la investigación espacial.

Uno de los mayores desafíos durante las misiones espaciales, especialmente los viajes más largos a Marte y más allá, será mantener a los astronautas con suficiente alimento sin abarrotar a todo el barco con cajas de comida y jarras de agua. Incluso los sistemas para cultivar verduras consumirán mucho espacio, energía y agua. Y una vez que los astronautas comieron y bebieron sus suministros, necesitarán almacenar sus desechos.

Esta es la razón por la cual House, junto con Lisa Steinberg, Ph.D., y Rachel Kronyak en el Centro de Investigación de Astrobiología de Penn State, crearon un sistema que resuelve ambos problemas al mismo tiempo utilizando dos etapas de tratamiento de desechos bacterianos para producir un Goo nutriente que es alto en proteínas y grasas. Los investigadores dicen que esta sustancia puede ser consumida directamente por los astronautas o alimentada a otro organismo, como los peces, que luego comen.

"Imaginamos y probamos el concepto de tratar simultáneamente los desechos de los astronautas con microbios mientras producíamos una biomasa que es comestible, ya sea directa o indirectamente, dependiendo de las preocupaciones de seguridad", dijo House.

Para obtener esta sustancia microbiana, los investigadores primero realizaron una mezcla de aguas residuales artificiales que se usa comúnmente en experimentos de tratamiento de agua a través de un dispositivo de digestión anaeróbica. Este equipo contiene bacterias que descomponen los residuos sin la presencia de oxígeno, al igual que un humano digiere los alimentos.

"La digestión anaeróbica es algo que utilizamos con frecuencia en la Tierra para el tratamiento de residuos", explicó House. "Es una forma eficiente de ser tratado y reciclado en masa. "Lo que fue novedoso sobre nuestro trabajo fue sacar los nutrientes de esa corriente y ponerlos intencionalmente en un reactor microbiano para cultivar alimentos".

Los investigadores encontraron que el metano producido durante la digestión anaeróbica podría usarse para crecer Methylococcus capsulatus, una bacteria que se alimenta de metano y tiene concentraciones deseables de grasa y proteína, 36 por ciento y 52 por ciento, respectivamente. Al mantener el pH de la mezcla muy alto, dicen que las bacterias patógenas, como E. coli, no podría sobrevivir.

Si bien los investigadores no han puesto realmente caca y orina humana en el dispositivo para producir la sustancia nutritiva, dicen que este experimento demuestra su concepto. Además, todas las piezas están disponibles comercialmente ya.

"Cada componente es bastante robusto y rápido, y descompone los desperdicios rápidamente", dijo House en el comunicado. "Es por eso que esto podría tener potencial para futuros vuelos espaciales. Es más rápido que cultivar tomates o papas ".

Resumen: Las futuras misiones espaciales tripuladas a largo plazo requerirán un reciclaje efectivo de agua y nutrientes como parte de un sistema de soporte vital. El tratamiento biológico de desechos es menos intensivo en energía que los métodos de tratamiento fisicoquímico, sin embargo, el tratamiento anaeróbico de desechos metanogénicos se ha evitado en gran medida debido a las bajas tasas de tratamiento y los problemas de seguridad relacionados con la producción de metano. Sin embargo, el metano se genera durante la regeneración de la atmósfera en la EEI. Aquí proponemos el tratamiento de residuos a través de la digestión anaeróbica seguida por el crecimiento metanotrófico de Methylococcus capsulatus para producir una biomasa rica en proteínas y lípidos que puede consumirse directamente o usarse para producir otras fuentes de alimentos con alto contenido de proteínas, como el pescado. Para lograr un tratamiento más rápido de los residuos metanogénicos, construimos y probamos un reactor anaeróbico de película fija, de flujo continuo para tratar las aguas residuales de ersatz. Durante la operación en estado estable, el reactor logró una tasa de eliminación de la demanda de oxígeno químico (DQO) del 97% con una tasa de carga orgánica de 1740 g d ^ −1 m ^ −3 y un tiempo de retención hidráulica de 12.25 d. El reactor también se probó en tres ocasiones alimentando ca. 500 g de DQO en menos de 12 h, lo que representa 50 veces la velocidad de alimentación diaria, con tasas de eliminación de DQO que oscilan entre el 56 y el 70%, lo que demuestra la capacidad del reactor para responder a los eventos de sobrealimentación. Al investigar el almacenamiento del efluente del reactor tratado a un pH de 12, aislamos una cepa de Halomonas desiderata capaz de degradación de acetato bajo condiciones de pH alto. A continuación, probamos el contenido nutricional de los álcalifílicos. Halomonas desiderata Tensión, así como el termófilo. Thermus aquaticus, como fuentes de proteínas y lípidos suplementarios que crecen en condiciones que deberían excluir patógenos. los M. capsulatus la biomasa consistió en 52% de proteínas y 36% de lípidos, la H. desiderata la biomasa consistió en un 15% de proteínas y un 7% de lípidos, y la biomasa de Thermus aquaticus consistió en un 61% de proteínas y un 16% de lípidos. Este trabajo demuestra la viabilidad del tratamiento rápido de residuos en un diseño de reactor compacto y propone el reciclaje de nutrientes en productos alimenticios a través del crecimiento microbiano heterotrófico (incluido el metanótrofo, acetótrofo y termófilo).