Uzun uzay uçuşlarında astronotların nasıl besleneceği çok önemli bir lojistik konudur. Bu nedenle araştırmacılar, katı ve sıvı insan atıklarını besleyici gıdaya dönüştürmeye çalışıyor. İlk bakışta iğrenç olan bu araştırma, atıkları parçalamak ve anaerobik sindirim yoluyla yenilebilir bir forma dönüştürmek için bir dizi mikrobiyal reaktör kullanmaya dayanıyor.
Bir insanın günde yaklaşık 1,8 kg yiyecek tükettiği düşünülürse, astronotlara yiyecek ve su sağlamak için yörüngeye kargo göndermek zaten çok pahalı bir girişim. Bununla birlikte, bugüne kadarki tüm uzay görevleri kısa süreli veya Dünya yörüngesiyle sınırlı olduğundan, ekonomik olmasa da mürettebatı rahat yiyeceklerle besleme sorunu çözüldü.
Asıl sorun, geleceğin çok daha uzun sürecek ve Dünya’dan çok daha uzaklara yolculukların yapılması öngörülen insanlı görevlerin tedarikinin nakliye yoluyla sağlanamamasıdır. Mars’a planlanan yolculukların yıllar sürmesi beklendiğinden, gerekli olacak çok miktarda yiyecek ve su stoklamak imkansızdır. Uluslararası Uzay İstasyonu ISS’de, ağırlıksız ortamda hidroponik yöntemle sebze yetiştirme deneyleri yapılıyor, ancak “uzay bahçıvanlığı” çok miktarda su ve enerji ile uzman bir kadro gerektirdiğinden kolay değil. Ayrıca domates, salatalık gibi sebzelerin yetişmesi uzun zaman alıyor.
Uzay uçuşunda, astronotların atıkları torbalanır ve daha sonra imha edilmek üzere saklanır. Ancak bu, uzun görevler için pratik değildir. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda sınırlı sayıda idrar geri dönüşümü için inşa edilmiş deneysel tesis olmasına rağmen, sistem hala gerekli performansı göstermiyor ve katı atıklar kullanılmış kargo bölmelerine yükleniyor ve Dünya atmosferinde yanıyor. Devam eden araştırmalar, Dünya’daki atıkları yiyecek ve tatlı suya dönüştüren biyolojik döngülerin daha basit bir versiyonunu üreterek derin bir uzay gemisinde kapalı bir ortam yaratmaya çalışıyor. Araştırmacılar mikropların biyolojik reaktörlerde nasıl kullanılacağını araştırırken, patojen bulaşma riskini nasıl azaltacaklarını planlıyorlar.
Yer Bilimleri Profesörü Christopher House’a göre, astronot atıklarının mikroplarla eşzamanlı olarak işlenmesi kavramı, sağlıkla ilgili endişeleri ele alırken doğrudan veya dolaylı olarak yenilebilir biyokütle üretimini öngörüyor. Deneylerde gerçek insan atığı kullanılmaz. Ticari olarak üretilen endüstriyel katı ve sıvı atıklar, atık yönetim sistemlerini test etmek için kullanılır. Bu sentetik atıklar 122 cm uzunluğunda ve 10 cm genişliğindeki silindirlerden oluşan biyoreaktörlere konularak akvaryum atık yönetim filtreleri devreye giriyor. Bu deneysel bir kurulum olduğu için entegre bir kasadan ziyade bileşenlerin ayrı ayrı test edilmesi amaçlanmıştır. Buna, atık geri dönüşümünde kullanılanlara benzer şekilde anaerobik sindirimi destekleyebilen mikroplar da eklenir. Deneylerdeki fark, atığın kompost haline getirilmesi yerine doğrudan gıda üretiminde kullanılmasıdır. Mevcut sistem ölçeklenebilir olduğu için farklı boyutlardaki uzay araçlarına uyarlanabilmektedir.
Çalışmalarda kullanılan bir mikrop örneği, hayvan yemi üretiminde kullanılan Methylococcus capsulatus adlı bir mikroptur. Methylococcus capsulatus, birden fazla habitatta yaşayabilen Gram-negatif metilotropik bir bakteridir. Yaşamak için oksijene ihtiyacı var. Ayrıca 45 derece sıcaklıkta yaşayan termofilik bir mikroptur. Methylococcus capsulatus metanotrofik bir bakteriden izole edilir ve benzersiz bir biyolojik işleve sahiptir. Metanotrofik bakteriler, büyüme için bir enerji kaynağı olarak küresel ısınmadan metan oksitler. Bu metabolizmaya metanotrofi denir ve atmosferdeki metan seviyesini düşürür, bunun yerine karbondioksit salar. Bu mikropların kolonileri yalnızca hızlı büyümekle kalmaz, aynı zamanda atıkları yiyeceğe dönüştürmede de çok etkilidirler (yüzde 52 protein ve yüzde 36 yağ verir). Geleneksel atık yönetim sistemleri birkaç gün gerektirse de katı atığın yüzde 50’sini yalnızca 13 saatte geri dönüştürebilirler.
Bununla birlikte, biyokütleye sızan patojenlerin riski önemli bir endişe kaynağıdır. İstenmeyen bakteriler ve benzerleri herhangi bir biyoreaktör sistemini yok edebilir. Bu nedenle araştırmacılar, yararlı mikropların çoğalabileceği ve çoğu patojenin hayatta kalma şansı bırakmadığı, yüksek sıcaklıklara ve oldukça alkali koşullara sahip bir ortam yaratmanın yollarını arıyorlar. Aynı zamanda faydalı bakteriler arasında tolerans arayışı da devam etmektedir. Halomonas desiderata bakteri türü, 11’lik pH seviyelerini tolere edebilir ve yüzde 15 protein ve yüzde 7 yağ verir. Öte yandan Thermus Mediterraneanus, 70 santigrat dereceye kadar sıcaklıklara dayanabilir ve yüzde 61 protein ve yüzde 16 yağ verir.
Kaynak:
— Lisa M. Steinberg, Rachel E. Kroniak, Christopher H. House, “Coupling Anaerobic Waste Arıtımı to Production of Protein- and Lipid-Rich Bacterial Biomass,” Life Sciences in Space Research, Cilt 15, (2017)
— Naomi Ward, Kevind Larsen, James Sakwa, Life Process, Hoda Khoury, A. Scott Durkin, George Dimitrov, Lingxia Jiang ve diğerleri, “Genomik içgörüler metanotroflara: Methylococcus capsulatus’un tam genom dizisi,” PLoS Biological, V2( 10) (2004) .
yazar: Juni Saraoğlu’nu aç
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]