Selon une étude, les astronautes pourraient manger des aliments à base de caca

Même lorsque les humains voyagent au-delà de la Terre et s'aventurent sur Mars et au-delà, les réalités peu pratiques de la biologie humaine nous accompagnent. Les futurs pionniers continueront de piloter le même vaisseau malpropre et imparfait que l'homme a piloté depuis des milliers d'années: le corps humain. Et à moins que nous trouvions un moyen de faire fonctionner nos cerveaux et nos cœurs avec des piles, les humains devront toujours manger et boire, faire caca et faire pipi.

Heureusement, les chercheurs ont travaillé d'arrache-pied pour essayer de trouver le moyen de répondre aux exigences biologiques fastidieuses des humains tout en maintenant l'efficacité des vols spatiaux. À cette fin, les astrobiologistes de la Penn State University ont mis au point une méthode permettant de traiter les déchets humains avec des bactéries pour obtenir un produit comestible.

"C'est un peu étrange, mais le concept serait un peu comme Marmite ou Vegemite où vous mangez un frottis de 'goo microbien'", a déclaré Christopher House, Ph.D., professeur de géosciences et co-auteur de la article, dans une déclaration. Lui et ses co-auteurs ont publié leurs conclusions dans le numéro de novembre 2017 de la revue Sciences de la vie dans la recherche spatiale.

L'un des principaux défis des missions spatiales, en particulier les longs voyages sur Mars et au-delà, consistera à fournir aux astronautes suffisamment de nourriture sans surcharger le navire de boîtes de vivres et de pichets d'eau. Même les systèmes de culture de légumes occuperont beaucoup d’espace, d’énergie et d’eau. Et une fois que les astronautes auront mangé et bu, ils devront ranger leurs déchets.

C’est pourquoi House, en collaboration avec Lisa Steinberg, Ph.D., et Rachel Kronyak du Penn State Astrobiology Research Center, ont mis au point un système qui résout ces deux problèmes à la fois en utilisant deux étapes de traitement des déchets bactériens pour nutriments goo qui est riche en protéines et en gras. Les chercheurs disent que cette substance pourrait soit être mangée directement par les astronautes, soit être transmise à un autre organisme, tel que le poisson, qu'ils mangeraient ensuite.

"Nous avons envisagé et testé le concept de traitement simultané des microbes des déchets des astronautes tout en produisant une biomasse comestible directement ou indirectement en fonction de préoccupations de sécurité", a déclaré House.

Pour obtenir cette substance microbienne, les chercheurs ont d’abord utilisé un mélange artificiel d’eaux usées, couramment utilisé dans les expériences de traitement de l’eau par le biais d’un appareil de digestion anaérobie. Cet équipement contient des bactéries qui décomposent les déchets en l'absence d'oxygène, un peu comme un aliment humain digère.

«La digestion anaérobie est une chose que nous utilisons fréquemment sur Terre pour traiter les déchets», a expliqué House. «C’est un moyen efficace de traiter et de recycler la masse. Ce qui était nouveau dans notre travail, c'était d'extraire les nutriments de ce flux et de les placer intentionnellement dans un réacteur microbien pour produire de la nourriture. ”

Les chercheurs ont découvert que le méthane produit lors de la digestion anaérobie pourrait être utilisé pour la croissance Methylococcus capsulatus, une bactérie qui se nourrit de méthane et a des concentrations souhaitables de lipides et de protéines, respectivement 36% et 52%. En maintenant le pH du mélange très élevé, ils disent que les bactéries pathogènes, comme E. coli, ne serait pas capable de survivre.

Bien que les chercheurs n’aient pas fait de caca d’être humain dans l’appareil pour produire le goo nutritif, ils disent que cette expérience prouve leur concept. De plus, toutes les pièces sont déjà disponibles dans le commerce.

"Chaque composant est assez robuste et rapide et décompose le gaspillage rapidement", a déclaré House dans son communiqué. «C’est pourquoi cela pourrait avoir un potentiel pour un futur vol spatial. C’est plus rapide que de faire pousser des tomates ou des pommes de terre.

Abstrait: Les futures missions spatiales habitées à long terme nécessiteront un recyclage efficace de l'eau et des nutriments dans le cadre d'un système de maintien de la vie. Le traitement des déchets biologiques consomme moins d'énergie que les méthodes de traitement physico-chimiques, mais le traitement des déchets méthanogènes anaérobies a été en grande partie évité en raison de la lenteur du traitement et des problèmes de sécurité liés à la production de méthane. Cependant, du méthane est généré lors de la régénération de l'atmosphère sur l'ISS. Nous proposons ici un traitement des déchets par digestion anaérobie suivi d'une croissance méthanotrophe de Methylococcus capsulatus produire une biomasse riche en protéines et en lipides pouvant être consommée directement ou utilisée pour produire d'autres sources d'aliments riches en protéines, telles que le poisson. Pour obtenir un traitement plus rapide des déchets méthanogènes, nous avons construit et testé un réacteur anaérobie à film fixe et à flux continu pour traiter un ersatz d’eaux usées. En régime permanent, le réacteur a atteint un taux d'élimination de la demande chimique en oxygène (DCO) de 97%, avec un taux de charge organique de 1 740 gj -1 -3 et un temps de rétention hydraulique de 12,25 j. Le réacteur a également été testé à trois reprises en alimentant environ 500 g de DCO en moins de 12 h, soit 50 fois le taux d'alimentation journalier, avec des taux d'élimination de la DCO allant de 56 à 70%, démontrant la capacité du réacteur à réagir à la suralimentation. En étudiant le stockage des effluents traités du réacteur à un pH de 12, nous avons isolé une souche de Halomonas desiderata capable de dégradation de l'acétate dans des conditions de pH élevé. Nous avons ensuite testé le contenu nutritionnel de l’alcaliphile Halomonas desiderata souche, ainsi que le thermophile Thermus aquaticus, en tant que source supplémentaire de protéines et de lipides qui se développent dans des conditions qui devraient exclure les agents pathogènes. le M. capsulatus biomasse composée de 52% de protéines et de 36% de lipides, la H. desiderata la biomasse était composée de 15% de protéines et de 7% de lipides, et la biomasse de * Thermus aquaticus était composée de 61% de protéines et de 16% de lipides. Ce travail démontre la faisabilité d'un traitement rapide des déchets dans une conception de réacteur compacte et propose de recycler les éléments nutritifs dans les aliments via une croissance microbienne hétérotrophe (notamment méthanotrophe, acétotrophe et thermophile).