تامین غذای فضانوردان با خوردن مدفوع بازیافت شده

خوردن مدفوع ایده جدید مطرح‌شده توسط دانشمندان برای تامین غذای فضانوردان در خارج از جو زمین است که در ادامه به بررسی پژوهش‌های انجام‌شده در مورد آن خواهیم پرداخت.

به صورت کلی مسئله غذا در فضا یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش رو برای کاوش‌های مستقیم انسان، خارج از جو زمین است؛ بردن مواد خوراکی به فضا کاری دشواری بوده و از طرف دیگر، کشاورزی فضایی زمان‌بر و سخت است و به همین دلایل،‌ دانشمندان اخیرا به دنبال روش‌هایی برای بازیافت مدفوع انسان هستند.

خوردن مدفوع بازیافت شده، روشی جدید برای زنده نگه‌داشتن فضانوردان

تصویری از یک توالت فضایی!

شاید در نگاه اول خوردن مدفوع بازیافت شده به شدت دور از ذهن به نظر برسد، اما برخی از متخصصان معتقدند که استفاده از چنین روش‌های غیرمعمولی می‌تواند فرق بین سکونت در زمین تا ابد و یا گسترش قلمرو بشریت در کیهان را مشخص کند.

جزئیات تحقیقات جدید در مورد خوردن مدفوع بازیافت شده در فضا

در همین رابطه، پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Pennsylvania State University) روشی جدید برای استفاده از میکروب‌ها را کشف کرده‌اند که امکان تجزیه فوق‌العاده سریع مدفوع و ادرار انسان را فراهم می‌کند؛ این روش امکان به وجود آمدن عوامل بیماری‌زا در مواد حاصل‌شده را به حداقل می‌رساند و در عین حال، محصول فرآیند بازیافت را قابل‌خوردن می‌کند.

کریستوفر هاوس (Christopher House) یکی از دانشمندان این تحقیق می‌گوید که تصور خوردن مدفوع بازیافت شده عجیب و تا حدودی تهوع آورد است، اما مواد تولیدی در این فرآیند فرق چندانی با خوراکی‌های که در روی زمین، با بازیافت باقی‌مانده‌های غذایی تولید می‌شوند، ندارد.

در قدم اول، هاوس و همکارانش نوعی مدفوع صنعتی مصنوعی را در یک محفظه ۱٫۲ متری، با مقداری از میکروب‌های مشخص ترکیب کردند و پروسه‌ای به نام «گوارش ناهوازی» (Anaerobic digestion) که درون معده انسان هم رخ می‌دهد و برای تجزیه مواد نیازی به اکسیژن ندارد را شبیه‌سازی کردند.

اما قدم بعدی پژوهش این دستاورد را از سایر اقدامات انجام‌شده برای بازیافت مدفوع و یا مواد ضایعاتی دیگر متمایز کرد؛ تیم پژوهشگران در این مرحله مواد مغذی موجود در مدفوع تجزیه‌شده را جدا کردند و با استفاده از یک راکتور میکروبی، مواد خوراکی را از درون آن‌ها پرورش دادند.

گاز متان تولیدشده در فرآیند گوارش ناهوازی هم به میکروب دیگری با نام متیلوکوکوس کاپسولوتوس (Methylococcus capsulatus) خورانده شد؛ این میکروب گیاهی برای تولید نوع مشخصی از خوراک دام به نام زیست‌توده، در صنایع مختلف کاربرد دارد. گزارش شده است که مواد به دست آمده از فعالیت این میکروب‌ها چیزی در حدود ۵۲ درصد پروتئین داشته و درصد چربی آن هم ۳۶ است که این ماده را به منبع غذایی مناسبی برای فضانوردان تبدیل می‌کند.

از بین بردن آلودگی مدفوع بازیافت شده

برای از بین بردن امکان رشد عوامل بیماری‌زا در مواد به دست آمده هم محققان میکروب‌های مخصوصی را پرورش دادند. این میکروب‌ها در محیط‌های با دمای بالا و قلیایی که برای رشد باکتری‌ها و ویروس‌ها مناسب نیستند، زنده می‌مانند.

هاوس در این رابطه اظهار کرده است که سیستم بازیافتی در نظر گرفته شده شبیه به دستگاه تصفیه‌کننده آب در آکواریوم‌ها بوده و مواد استفاده‌شده در صنعت ساخت آکواریوم‌های تجاری، نقش مهمی در تحقیق او و همکارانش داشته است؛ البته این مواد برای واکنش با گاز متان به نوعی تغییر یافته‌اند.

در سطح این مواد میکروب‌هایی وجود دارند که بخش جامد مدفوع را به اسیدهای چرب تبدیل می‌کنند و وظیفه تبدیل این اسیدها به گاز متان هم بر عهده میکروب‌های دیگری در همان سطوح است.

در طول آزمایش‌های انجام‌شده، ۴۹ تا ۵۹ درصد مواد جامد ضایعات در ۱۳ ساعت از بین رفت که این مدت زمان بسیار کم‌تر زمان لازم برای پالایش توسط دستگاه‌های حال حاضر تصفیه آب آکواریوم‌ها است؛ البته همانطور که هاوس می‌گوید،‌ فرآیند توسعه‌یافته توسط تیمش هنوز به مرحله اجرایی کامل نرسیده و زمان و تحقیقات بیشتری برای بهره‌برداری از آن لازم است.

خوردن مدفوع بازیافت شده، روشی جدید برای زنده نگه‌داشتن فضانوردان

البته دانشمندان دیگری از سراسر جهان هم در رابطه با بازیافت این مواد ضایعاتی فعالیت می‌کنند و از طرف دیگر، در سفرهای طولانی مدتی مانند رفتن به سیاره مریخ، همراه داشتن غذا برای کل مسیر و زندگی بر روی سیاره، دشوار بوده و هزینه‌های لازم برای این کار را چندین برابر می‌کند.

‌هاوس در پایان صحبت‌هایش می‌گوید که اگر کسی بتواند با ساخت یک دستگاه پیشرفته، ۸۵ درصد کربن و نیتروژن مواد ضایعاتی را به پروتئین تبدیل کند، روش‌های پرد دردسر و زمان برای تولید غذا در فضا مانند کشاورزی بدون خاک، دیگر در مرکز توجه قرار نمی‌گیرند و در کمال تعجب، می‌توان فضانوردان را با خوردن مدفوع بازیافت شده، در مکان‌های غیرقابل‌تصوری از کیهان زنده نگه داشت!

مقاله این پژوهشگران در ژورنال “Life Sciences in Space Research” به چاپ رسیده است.