Iš šlapimo pagamintos trąšos galėtų sudaryti sąlygas erdviniam žemės ūkiui

Žmonės turi šlapimą: japonų tyrėjai elektrochemiškai gamina amoniaką iš šlapimo, kad augtų kosmose. Kreditas: „Freepik“

Tokijo mokslo universiteto mokslininkai išrado naują elektrocheminę technologiją amoniako pagrindu pagamintiems svogūnams karbamido gamyboje.

Žvelgiant iš ateities visuomenių perspektyvos, savarankiškumas yra būtinas labai uždarose aplinkose, tokiose kaip kosminė stotis, maisto auginimo ir atliekų tvarkymo srityse. Tačiau technologijos, kaip tai pasiekti, vis dar nėra. Naujame tyrime Japonijos mokslininkai pranešė apie savo naujausią proveržį: pigus ir efektyvus būdas gaminti skystas trąšas (amoniaką) su supaprastintu dirbtiniu šlapimu, kuris atitinka idealų dvigubą tikslą – auginti maistą ir tvarkyti atliekas.

Ekstremalioje aplinkoje net ir dažniausiai pasitaikančios užduotys gali būti neįveikiami iššūkiai. Dėl sunkumų žmonija dažniausiai apsigyveno teritorijose, kuriose buvo pasėlių derlius, galvijų auginimas ir prieglaudų statyba. Tačiau nors mes norime išplėsti žmogaus tyrinėjimo ribas tiek žemėje, tiek erdvėje, žmonės, kurie yra to ieškojimo priešakyje, tikrai turės sąlygas, kurios nėra palankios žmogaus gyvenimui.

Vienas iš pagrindinių iššūkių, su kuriais susiduria bet kokia planuojama ilgalaikė vieta, Antarktidoje ar kitur Marsas (galbūt artimiausiu metu) jis įgyja tam tikrą autonomiją, kad izoliuotos kolonijos galėtų išgyventi net ir sutrikus tiekimui. Raktas norint pasiekti šią autonomiją yra užtikrinti maisto pakankamumą ir savarankiškumą. Nenuostabu, kad žemės ūkio kosmoso technologijos yra viena iš tyrimų temų, kurias šiuo metu vykdo Tokijo mokslo universiteto Kosminių kolonijų tyrimų centras. Tyrėjai čia tikisi skatinti technologinę plėtrą, kad būtų užtikrintas saugus ir tvarus kosminis žemės ūkis, kad ilgą laiką žmonės būtų laikomi labai uždaroje aplinkoje, kaip kosminė stotis.

Tuo tikslu Japonijos tyrėjų komanda, vadovaujama Tokijo tarptautinio mokslo universiteto docento Norihiro Suzuki, atliko novatorišką tyrimą. Šis tyrimas, paskelbtas kaip „laiškas“, padarė garsenybės viršelį Naujasis chemijos žurnalas Karališkoji chemijos draugija. Šiame tyrime dr. Suzuki ir jo komanda norėjo išspręsti maisto gamybos uždarose patalpose, pavyzdžiui, kosminėje stotyje, problemą.

Suprasdamas, kad ūkininkai tūkstančius metų gyvūnines atliekas naudoja kaip trąšas kaip turtingą azoto šaltinį, dr. Suzuki ir jo komanda tyrė galimybę jas gaminti su karbamidu (pagrindiniu šlapimo ingredientu) skystoms trąšoms gaminti. . Tai taip pat išspręstų žmonių atliekų apdorojimo ar tvarkymo kosmose problemą tuo pačiu metu! Daktaras Suzuki tai paaiškino “Šis procesas yra įdomus iš atliekų, pagamintų iš šlapimo, naudojant atmosferos slėgį ir kambario temperatūrą naudojant įprastą įrangą, pagaminti naudingą produktą, kuris yra amoniakas.”

Japonijos ORC Manufacturing Co UAB tyrimų grupė, kurioje taip pat yra bendrovės Akihiro Okazaki, Kai Takagi ir Izumi Serizawa, Japonijoje išrado „elektrocheminį“ procesą amonio jonams (paprastai esantiems standartinėse trąšose) iš dirbtinio šlapimo mėginio išgauti. Jų eksperimentinė sąranka buvo paprasta: viena vertus, buvo „reakcijos“ elementas su „boru legiruoto deimanto“ (BDD) elektrodu ir šviesą sukeliančiu katalizatoriumi arba „fotokatalizatoriumi“ iš titano dioksido medžiagos. Kita vertus, buvo „skaitiklio“ elementas su paprastu platinos elektrodu. Srovei pereinant į reakcijos ląstelę, karbamidas oksiduojamas ir susidaro amonio jonai. Dr. Suzuki apibūdina šią pažangą taip: „Aš prisijungiau prie„ Space Agriteam “, dalyvaujančio maisto gamyboje, o mano specialistas tiria fizinę chemiją; todėl sugalvojau skystas trąšas gaminti „elektrochemiškai“ “.

Tyrėjų grupė, palygindama ląstelės reakciją su ja ir be jos, ištyrė, ar ji būtų veiksmingesnė prieš fotokatalizatorių. Jie nustatė, kad pradinis karbamido išeikvojimas buvo maždaug toks pat, o įvedant fotokatalizatorių susidarė azoto pagrindu pagaminti jonai, kurie kinta tiek laiko, tiek pasiskirstymo atžvilgiu. Pažymėtina, kad prieš fotokatalizatorių nitritų ir nitrato jonų koncentracija nebuvo tokia didelė. Tai rodo, kad fotokatalizatoriaus buvimas skatino amonio jonų susidarymą.

Dr. Suzuki sako: “Siekiama atlikti eksperimentą su šlapimo mėginiais, nes jame yra ne tik pirminių elementų (fosforo, azoto, kalio), bet ir antrinių elementų (sieros, kalcio, magnio), kurie yra būtini augalų mitybai!” „ Todėl dr. Suzuki ir jo komanda optimistiškai vertina tai, kad šis metodas suteikia tvirtą pagrindą skystoms trąšoms gaminti uždarose patalpose. Dr. Suzuki pastebi: – Bus naudinga išlaikyti ilgalaikį buvimą labai uždarose erdvėse, pavyzdžiui, kosminėse stotyse.

Žmonės, gyvenantys Marse, vis dar gali būti gana tolima realybė, tačiau šie tyrimai tikrai gali įsivaizduoti, kad galbūt dar nesulaukėme, kol užtikrinsime tvarumą kosmose.

Nuoroda: Norihiro Suzuki, Akihiro Okazaki, Kai Takagi, Izumi Serizawa, Genji Okada, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa ir karbamido susidarymas su boru legiruotu elektrodu elektrocheminės oksidacijos būdu. Akira Fujishima, 2020 m. Rugsėjo 16 d. Naujasis chemijos žurnalas.
DOI: 10.1039 / D0NJ03347B

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Tyrėjai kuria greitesnę tinklo analizę, kad pasiūlytų algoritmus, kurie padidintų paiešką internete

MIT tyrėjai sukūrė programinę įrangą, kad grafikos programinė įranga veiktų efektyviau įvairiuose skaičiavimo įrenginiuose, įskaitant procesorius ir GPU.Paskola „Istockphoto“ vaizdus redagavo „MIT News“ Diagramos,...

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.