Tin tức Vũ trụ TV

Phân bón làm từ nước tiểu có thể hỗ trợ nông nghiệp vũ trụ

Ngày:
Th12 15, 2020
Tóm lược:

Từ quan điểm của các xã hội tương lai, trong những môi trường cực kỳ khép kín như một trạm vũ trụ, việc tự cung cấp lương thực và quản lý chất thải là rất quan trọng. Tuy nhiên, công nghệ để đạt được điều này vẫn còn thiếu. Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã làm sáng tỏ một phương pháp rẻ tiền và hiệu quả để tạo ra phân bón lỏng (amoniac) từ nước tiểu nhân tạo đã được đơn giản hóa, phục vụ mục đích kép lý tưởng là trồng thực phẩm và xử lý chất thải.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Phân bón bằng nước tiểu người: các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản điện hóa tạo ra amoniac từ nước tiểu để trồng cây trong không gian
Phân bón bằng nước tiểu người: các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản điện hóa tạo ra amoniac từ nước tiểu để trồng cây trong không gian

Trong môi trường khắc nghiệt, ngay cả những nhiệm vụ bình thường nhất cũng có thể là những thử thách không thể vượt qua. Vì những khó khăn như vậy, phần lớn, loài người đã định cư trên những khu đất thuận lợi cho việc thu hoạch mùa màng, chăn gia súc và xây dựng những nơi trú ẩn. Nhưng khi chúng ta tìm cách mở rộng giới hạn khám phá của con người, cả trên trái đất và ngoài không gian, những người đi tiên phong trong cuộc tìm kiếm này chắc chắn sẽ phải đối mặt với những điều kiện mà đối với mọi ý định và mục đích đều không có lợi cho sự sinh sống của con người.

Một trong những thách thức lớn nhất phải đối mặt với bất kỳ dự định định cư lâu dài nào, dù là ở Nam Cực hay trên sao Hỏa (có thể trong tương lai gần), là đạt được quyền tự chủ ở một mức độ nào đó, để cho phép các thuộc địa biệt lập tồn tại ngay cả trong trường hợp thất bại thảm khốc. trong việc cung cấp. Và chìa khóa để đạt được quyền tự chủ này là đảm bảo đủ lương thực và tự cung tự cấp. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi công nghệ nông nghiệp vũ trụ là một trong những chủ đề nghiên cứu hiện đang được thực hiện bởi Trung tâm Nghiên cứu Thuộc địa Không gian tại Đại học Khoa học Tokyo. Các nhà nghiên cứu ở đây hy vọng sẽ dẫn đầu sự phát triển công nghệ cho nền nông nghiệp vũ trụ an toàn và bền vững – với mục đích duy trì con người trong một thời gian dài trong một môi trường cực kỳ khép kín như trạm vũ trụ.

Để đạt được mục tiêu này, một nghiên cứu sáng tạo đã được thực hiện bởi một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản do Phó giáo sư Junior Norihiro Suzuki từ Đại học Khoa học Tokyo dẫn đầu và được công bố trên Tạp chí Hóa học mới (New Journal of Chemistry) của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. Trong nghiên cứu này, Tiến sĩ Suzuki và nhóm của ông nhằm giải quyết vấn đề sản xuất thực phẩm trong môi trường khép kín, chẳng hạn như trong một trạm vũ trụ.

Nhận thấy rằng nông dân đã sử dụng chất thải chăn nuôi làm phân bón từ hàng nghìn năm nay, như một nguồn giàu nitơ, Tiến sĩ Suzuki và nhóm của ông đã nghiên cứu khả năng sản xuất nó từ urê (thành phần chính của nước tiểu), để làm phân bón lỏng. Điều này cũng đồng thời giải quyết vấn đề xử lý hoặc quản lý chất thải của con người trong không gian! Như Tiến sĩ Suzuki giải thích, “Quá trình này được quan tâm từ góc độ tạo ra một sản phẩm hữu ích, tức là amoniac, từ một chất thải, tức là nước tiểu, sử dụng thiết bị thông thường ở áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng.”

Nhóm nghiên cứu – bao gồm Akihiro Okazaki, Kai Takagi và Izumi Serizawa từ Công ty TNHH Sản xuất ORC, Nhật Bản – đã phát minh ra một quy trình “điện hóa” để thu được các ion amoni (thường thấy trong phân bón tiêu chuẩn) từ một mẫu nước tiểu nhân tạo . Thiết lập thí nghiệm của họ rất đơn giản: ở một bên, có một tế bào “phản ứng”, với điện cực “kim cương pha tạp boron” (BDD) và chất xúc tác cảm ứng ánh sáng hoặc vật liệu “xúc tác quang” làm bằng titan điôxít. Mặt khác, có một tế bào “bộ đếm” với một điện cực bạch kim đơn giản. Khi dòng điện được truyền vào tế bào phản ứng, urê bị oxy hóa, tạo thành các ion amoni. Tiến sĩ Suzuki mô tả bước đột phá này như sau, “Tôi tham gia ‘Space Agriteam’ liên quan đến sản xuất thực phẩm, và chuyên ngành nghiên cứu của tôi là hóa lý; do đó, tôi đã nảy ra ý tưởng làm một loại phân bón dạng lỏng ‘điện hóa’. “

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu tế bào có hoạt động hiệu quả hơn khi có chất xúc tác quang hay không, bằng cách so sánh phản ứng của tế bào khi có và không có nó. Họ phát hiện ra rằng mặc dù sự cạn kiệt urê ban đầu ít nhiều giống nhau, nhưng các ion gốc nitơ được tạo ra khác nhau cả về thời gian và sự phân bố khi chất xúc tác quang được đưa vào. Đáng chú ý, nồng độ của các ion nitrit và nitrat không tăng cao khi có mặt chất xúc tác quang. Điều này cho thấy rằng sự hiện diện của chất xúc tác quang đã thúc đẩy sự hình thành ion amoni.

Tiến sĩ Suzuki nói, “Chúng tôi đang có kế hoạch thực hiện thí nghiệm với các mẫu nước tiểu thực tế, bởi vì nó không chỉ chứa các nguyên tố chính (phốt pho, nitơ, kali) mà còn chứa các nguyên tố phụ (lưu huỳnh, canxi, magiê) rất quan trọng đối với dinh dưỡng thực vật! Do đó, Tiến sĩ Suzuki và nhóm của ông lạc quan rằng phương pháp này cung cấp một cơ sở vững chắc cho việc sản xuất phân bón lỏng trong không gian kín, và Tiến sĩ Suzuki nhận xét, “Nó sẽ trở nên hữu ích để duy trì thời gian lưu trú lâu dài trong không gian cực kỳ khép kín như trạm vũ trụ. “

Con người sống trên sao Hỏa có thể vẫn còn là một thực tế xa vời, nhưng nghiên cứu này chắc chắn cho thấy rằng chúng ta có thể đang trên con đường đảm bảo tính bền vững – trong không gian – ngay cả trước khi chúng ta thực sự đến đó!


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Khoa học Tokyo cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Norihiro Suzuki, Akihiro Okazaki, Kai Takagi, Izumi Serizawa, Genji Okada, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima. Hình thành các ion amoni bằng quá trình oxy hóa điện hóa urê với điện cực kim cương pha tạp bo . Tạp chí Hóa học mới , 2020; 44 (41): 17637 DOI: 10.1039 / d0nj03347b

Bài viết liên quan

Bài viết mới