Как правило, обывателями моча воспринимается исключительно как никому ненужные отходы. Однако в космосе утилизировать столь ценное вещество было бы неразумным: поскольку оно преимущественно состоит из воды, то его можно использовать (после переработки, естественно) в качестве напитка. А при условии, что доставка каждого килограмма полезного груза на низкую околоземную орбиту составляет около $33 тысяч (более миллиона рублей), то процесс обеспечения водой космонавтов просто необходимо пересмотреть.
Если специалисты, работающие на МКС, ещё могут получать всё необходимое с Земли, то космические путешественники будущего, которые полетят на Марс и другие планеты, будут вынуждены перерабатывать воду и другие жидкости. Неудивительно, что именно моча будет являться самым крупным источником воды в пилотируемом космическом корабле. Каждый космонавт производит в среднем около полутора литров мочи, что составляет более 81% сточных вод космического корабля.
В данный момент астронавты и космонавты МКС перерабатывают использованную жидкость и получают таким образом чистую воду. Чистая вода оказывается лишь на 75% переработанной мочой, но впоследствии инженеры NASA планируют увеличить эту цифру сначала до 85%, а затем и до 100%.
Текущий процесс переработки мочи в воду подразумевает утилизацию мочевины, диамида угольной кислоты. Тем не менее, отмечает автор нового исследования Эдуардо Николау (Eduardo Nicolau), это соединение можно использовать и в качестве топлива.
Вместе со своими коллегами Николау разработал новую технику, которая поможет использовать мочевину для повышения эффективности утилизации сточных вод космического корабля. Кратко об этой методике рассказывается в пресс-релизе Американского химического сообщества.
Для первого этапа инженеры использовали осмос — процесс при котором вещества проходят через особую мембрану, отделяющую воду от органических веществ, мочевины и других мелких растворённых молекул. Затем отделённый материал направляется в биореактор, наполненный активированным углём и уреазой — ферментом, расщепляющим мочевину.
В ходе лабораторных тестов таким образом удалось конвертировать около 86% мочевины в аммиак. Об этом исследователи сообщают в статье, которая вышла в новом номере журнала ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
На финальном этапе полученный аммиак собирается и передаётся в топливный элемент, который в свою очередь расщепляет аммиак на азот и воду с выделением энергии. Пока что эксперименты не дали впечатляющих результатов: около 0,2 вольта напряжения и около 2 миллиамперов силы тока. Но Николау уверен, что в самом ближайшем будущем можно будет значительно увеличить эти показатели.
Единственное, что смущает исследователей, это относительно низкая концентрация мочевины в моче, что может стать настоящей проблемой. Поэтому Николау и его коллегам ещё предстоит продумать все тонкости процесса конвертации "отходов" в топливо. Но радует тот факт, что есть шанс снизить расходы на будущие космические миссии.
Также по теме:
Моча станет источником питания для роботов будущего
Создан микробный топливный элемент, работающий на слюне
Защищать астронавтов от радиации во время полёта на Марс будут фекалии
Билл Гейтс дал денег на "мочевую зарядку" для смартфонов
На МКС сломался аппарат, перерабатывающий мочу в воду
