Сибирские ученые из красноярского Института биофизики создали автоматическую установку для переработки органических отходов, в том числе жидких и твердых выделений человека, в питательный раствор. Разработанная полупромышленная система с шестилитровым реактором за сутки способна превратить в удобрение экскременты 24 человек. Конечный продукт можно использовать для выращивания растений. По биохимическим свойствам урожай не будет отличаться от полученного обычным способом. Установка создана в рамках долгосрочного проекта по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения – основы будущих космических поселений на других планетах.
Исследователи создали установку, применив технологию мокрого сжигания отходов с использованием перекиси водорода и переменного электрического тока. В статье, опубликованной в журнале Life Sciences in Space Research, красноярские биофизики представили результаты масштабирования этой технологии и данные о выращивании растений на полученном после переработки растворе. Выяснилось, что при увеличении размера реактора резко падает энергоемкость процесса и повышается его эффективность. По словам одного из создателей системы, научного сотрудника ИБФ СО РАН кандидата биологических наук Сергея Трифонова, шестилитровый полупромышленный реактор потребляет около 800 Ватт-час (меньше, чем утюг или чайник) и, в случае непрерывной работы, за сутки способен справиться с испражнениями 24 человек.
— Мы сделали основную часть установки – реактор по переработке отходов – из сливного бачка для унитаза. Решили добавить нотку юмора в наши исследования. Правда руководству института это не очень понравилось. Сейчас готовим новую, более мощную установку в «приличном» исполнении, — рассказал нам Сергей.
Полученный раствор использовали для выращивания редиса. Овощи, собранные с опытной плантации, по своему биохимическому составу ничем не отличались от контрольной группы, которую выращивали на стандартной питательной среде. Традиционно, как и во всех экспериментах по созданию систем жизнеобеспечения, собранный урожай съели сами испытатели.
— У редиски был отличный вкус, — делится впечатлениями Сергей Трифонов.
Основной проблемой для внедрения этой системы является необходимость использовать в больших количествах перекись водорода.
— Наши коллеги из Института химии и химической технологии СО РАН (Красноярск) предложили оригинальную технологию электросинтеза перекиси водорода, но она еще требует совершенствования. Наши эксперименты показали, что для переработки экскрементов человека требуется в несколько раз меньше перекиси, чем для того же количества растительной массы. Возможно, в системах жизнеобеспечения мы будем использовать комбинацию методов: быстрого и эффективного мокрого сжигания отходов людей и медленной биологической переработки останков растений, — говорит Сергей Трифонов.
Система, испытанная исследователями, является частью долгосрочного проекта по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения, необходимых в дальних космических перелетах и при основании поселений на других планетах.
Идею начали разрабатывать в Красноярске в 60-70-х годах прошлого века. Целью проекта было создание замкнутой системы, в которой возможно поддержание жизни человека за счет экологического круговорота воды и воздуха и воспроизводства пищи. В результате экспериментов появилась установка БИОС-3, где растения удовлетворяли все потребности человека в кислороде и производили до 50% пищи, необходимой для жизни экипажа.
Одной из нерешенных проблем этого комплекса была сложность с вовлечением в круговорот твердых отходов человека и несъедобной биомассы растений. Даже в недавно вышедшем голливудском блокбастере «Марсианин» исследователи высушивали и складировали свои испражнения. С точки зрения замкнутой системы жизнеобеспечения и законов сохранения, любой непереработанный отход — тупик, он нарушает самодостаточность системы. В случае космического поселения на другой планете такие тупики означают необходимость регулярной доставки грузов. Именно для решения этой задачи красноярские ученые разработали технологию мокрого сжигания органических отходов.
В настоящее время в Институте биофизики СО РАН разрабатывают лишь элементы будущей системы жизнеобеспечения нового поколения. Для запуска полномасштабного эксперимента, аналогичного проведенным 40 лет назад, требуется крупный заказчик и соответствующее финансирование. Сейчас институт задумался о земных приложениях технологий замкнутого цикла.
— Идея замкнутого, а значит — экологически чистого жилья, может быть реализована, например, при создании арктических поселений, — говорит советник РАН, один из разработчиков системы БИОС-3, академик Иосиф Исаевич Гительзон. — Мы можем использовать подсистемы переработки отходов, очистки воды и выращивания растений, для строительства жилых поселений нового типа на Земле. Такие дома или даже комплексы практически не загрязняют окружающую среду, и в то же время у их обитателей всегда будет свежая зелень.
Японские исследователи планируют к 2017 году создать полностью роботизированные теплицы, стоимость выращивания растений в которых будет ниже рыночной. Исследователи ИБФ СО РАН знают, как возделывать пищевые культуры с использованием безотходных технологий. Красноярские биофизики уверены: даже если мы не полетим на Марс в ближайшем будущем, принципы создания замкнутых систем жизнеобеспечения сделают наше существование более комфортным и экологически чистым здесь, на Земле.
Весной 2010 стартовал проект «Зеленые изобретения», поддержанный некоммерческой организацией Global Greengrants Fund (США)
Весной 2010 стартовал проект «Зеленые изобретения», поддержанный некоммерческой организацией Global Greengrants Fund (США) и Департаментом природных ресурсов и охраны окружающей среды Администрации Томской области (научный руководитель профессор ТГАСУ О.Д. Лукашевич, исполнители-тренеры С.А. Филичев, инженер, Н.Т. Усова, учитель). В соответствии с намеченными целями и задачами проекта...
Жаль, что такая в туалете не поместится