İdrardan Üretilen Gübre Uzay Tarımı Sağlayabilir

Tokyo Bilim Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, üreden amonyak bazlı gübre üretmek için yeni bir elektrokimyasal teknoloji geliştirdi.

Geleceğin toplumları açısından bakıldığında, uzay istasyonu gibi son derece kapalı ortamlarda, gıda yetiştiriciliğinde ve atık yönetiminde kendi kendine yeterlilik kritiktir. Bununla birlikte, bunu başaracak teknoloji hala eksik. Yeni bir çalışmada, Japonya’dan bilim adamları en son buluşlarına ışık tuttu: basitleştirilmiş yapay idrardan sıvı gübre (amonyak) yapmak için ucuz ve etkili bir yöntem, yiyecek yetiştirme ve atıkları tedavi etmek için ideal bir ikili amaca hizmet ediyor.

Aşırı ortamlarda, en sıradan görevler bile aşılmaz zorluklar gibi görünebilir. Bu tür zorluklardan dolayı, insanlık çoğunlukla mahsul hasadı, sığır çobanı ve barınaklar inşa etmek için elverişli zeminlere yerleşti. Ancak, hem yeryüzünde hem de uzayda insan keşfinin sınırlarını genişletmeye çalışırken, bu arayışa öncülük eden insanlar, hiç kuşkusuz, tüm niyetleri ve amaçları için insan yerleşimine elverişli olmayan koşullarla karşılaşacaklar.

Antarktika’da veya Antarktika’da herhangi bir uzun vadeli çözümün karşılaştığı en önemli zorluklardan biri Mars (belki yakın gelecekte), izole kolonilerin tedarikte feci bir başarısızlık durumunda bile hayatta kalmasını sağlamak için bir dereceye kadar özerkliğe ulaşıyor. Ve bu özerkliğe ulaşmanın anahtarı, gıda yeterliliğini ve kendi kendine beslenmeyi sağlamaktır. Bu nedenle, şaşırtıcı olmayan bir şekilde, uzay tarım teknolojisi şu anda Tokyo Bilim Üniversitesi Uzay Kolonisi Araştırma Merkezi tarafından yürütülen araştırma konularından biridir. Buradaki araştırmacılar, uzay istasyonu gibi son derece kapalı bir ortamda insanları uzun süre sürdürmek amacıyla güvenli ve sürdürülebilir uzay tarımı için teknolojik gelişmeye öncülük etmeyi umuyorlar.

Bu amaçla, Tokyo Bilim Üniversitesi’nden Junior Doçent Norihiro Suzuki liderliğindeki Japon araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından yenilikçi bir çalışma yürütüldü – “Mektup” olarak yayınlanan bu çalışma, prestijli derginin ön kapağını oluşturdu. Yeni Kimya Dergisi Kraliyet Kimya Derneği. Bu çalışmada Dr. Suzuki ve ekibi, uzay istasyonu gibi kapalı ortamlarda gıda üretimi sorununu ele almayı amaçladı.

Çiftçilerin hayvan atıklarını binlerce yıldır zengin bir nitrojen kaynağı olarak gübre olarak kullandığını fark eden Dr.Suzuki ve ekibi, sıvı gübre yapmak için üreden (idrarın ana bileşeni) üretme olasılığını araştırıyor. . Bu aynı zamanda uzayda insan atığı arıtma veya yönetimi sorununu da aynı anda ele alacaktır! Dr.Suzuki’nin açıkladığı gibi, “Bu işlem, atmosfer basıncında ve oda sıcaklığında ortak bir ekipman kullanarak atık bir üründen, yani idrardan faydalı bir ürün, yani amonyak yapma perspektifinden ilgi çekiyor.”

ORC Manufacturing Co. Ltd., Japonya’dan Akihiro Okazaki, Kai Takagi ve Izumi Serizawa’yı da içeren araştırma ekibi, yapay bir idrar örneğinden amonyum iyonları (genellikle standart gübrelerde bulunur) elde etmek için bir “elektrokimyasal” işlem tasarladı. Deney düzeneği basitti: Bir tarafta, bir “bor katkılı elmas” (BDD) elektrotu ve titanyum dioksitten yapılmış ışıkla indüklenebilir bir katalizör veya “fotokatalizör” materyali olan bir “reaksiyon” hücresi vardı. Diğer tarafta, basit bir platin elektrotlu bir “karşı” hücre vardı. Reaksiyon hücresine akım geçtikçe üre oksitlenerek amonyum iyonları oluşturur. Dr. Suzuki bu atılımı şu şekilde açıklıyor: “Gıda üretimiyle ilgili ‘Uzay Agriteam’a katıldım ve araştırma uzmanlığım fiziksel kimya; bu nedenle “elektrokimyasal olarak” sıvı gübre yapma fikrini buldum. “

Araştırma ekibi daha sonra hücrenin reaksiyonunu onunla ve onunla karşılaştırarak hücrenin fotokatalistin varlığında daha verimli olup olmayacağını inceledi. Ürenin başlangıçtaki tükenmesi aşağı yukarı aynı olsa da, üretilen nitrojen bazlı iyonların, fotokatalizör eklendiğinde hem zaman hem de dağılım açısından değiştiğini buldular. Özellikle nitrit ve nitrat iyonlarının konsantrasyonu fotokatalizör varlığında o kadar yüksek değildi. Bu, fotokatalizör varlığının amonyum iyonu oluşumunu teşvik ettiğini göstermektedir.

Dr. Suzuki, “Deneyi gerçek idrar örnekleriyle yapmayı planlıyoruz çünkü sadece birincil elementleri (fosfor, nitrojen, potasyum) değil aynı zamanda bitki beslenmesi için hayati önem taşıyan ikincil elementleri (kükürt, kalsiyum, magnezyum) da içeriyor! “ Bu nedenle Dr. Suzuki ve ekibi, bu yöntemin kapalı alanlarda sıvı gübre üretimi için sağlam bir temel oluşturduğu konusunda iyimser. Dr. Suzuki gözlemliyor, “Uzay istasyonları gibi son derece kapalı alanlarda uzun süreli kalışı sürdürmek için faydalı olacağı ortaya çıkacak.”

Mars’ta yaşayan insanlar hala oldukça uzak bir gerçeklik olabilir, ancak bu çalışma kesinlikle uzayda sürdürülebilirliği sağlama yolunda olabileceğimizi gösteriyor gibi görünüyor – hatta oraya varmadan önce bile!