Astronauci będą mogli drukować narzędzia 3D w kosmosie…z własnych odpadów

Astronauci będą mogli drukować narzędzia 3D w kosmosie…z własnych odpadów

Niedawne badania przeprowadzone przez naukowców z University of Calgary, znalazły nowe rozwiązanie dwóch różnych problemów, które często dotyczą astronautów podczas długotrwałych misji eksploracji kosmosu.

Doktor Mayi Arcellana-Panlilio i współpracownicy, opracowali metodę usuwania odpadów ludzkich w sposób higieniczny, który będzie również przydatny do dostarczania sprzętu i materiałów. Używając specjalnego, genetycznie zmodyfikowanego enzymu, kał można przekształcić w specjalną substancję bio-plastyczną, która może być następnie wykorzystana jako materiał do drukowania 3D w celu wytworzenia nowych przedmiotów w razie potrzeby.

A gdyby tak zamieszkać w kosmosie? Druk 3D może to umożliwić

Ustalenie sposobu unieszkodliwiania odpadów od dawna stanowi problem związany z podróżami kosmicznymi, ponieważ warunki są ograniczone, a zasoby wody są z konieczności ograniczone. Technologia druku 3D została zaproponowana jako rozwiązanie zmniejszające ilość wymaganego sprzętu, a teraz możliwe jest, że materiały do ​​drukowania 3D mogą okazać się jeszcze łatwiej dostępne na miejscu.

zaprojektujemy szkolenie z druku 3d dla twojej firmy

W ramach swoich badań, zespół z Uniwersytetu w Calgary, skonsultował się z wieloma specjalistami z branży kosmicznej, w tym z kanadyjskimi astronautami, dr Robertem Thirskiem i płk. Chrisem Hadfieldem, dr Matthew Bamseyem (głównym inżynierem systemów w niemieckim przemyśle lotniczym) oraz dr Pascalem Lee (dyrektor i badacz w projekcie Haughton-Mars w NASA Ames Research Center i współzałożyciel Mars Institute).

Usytuowanie toalety na większości statków kosmicznych jest podobna do usytuowania w samolotach, a system rur próżniowych bezpiecznie transportuje odpady do zbiornika. Naukowcy zaproponowali wprowadzenie do takiego zbiornika dodatkowych bakterii, specjalnie wybranych ze względu na ich zachowania chemiczne, dzięki inżynierii genetycznej. Bakterie te rozkładałyby ekskrementy na dalsze substancje, z których jedna mogłaby podlegać recyklingowi jako materiał do druku 3D.

Po przepompowaniu do zbiornika, pierwszy etap fermentacji odpadów następuje naturalnie. Naturalne bakterie jelitowe rozkładają odpady, tak, że substancje zwane lotnymi kwasami tłuszczowymi (VFA) są wydzielane. VFA jest następnie ekstrahowany do kolejnego zbiornika, w którym może nastąpić interwencja w celu wytworzenia końcowego, pożądanego produktu.

Naukowcy wykorzystali bakterie E. coli, dokładnie identyfikując geny odpowiedzialne za wydzielanie pożądanej substancji, polihydroksymaślan (PHB). Te genetycznie modyfikowane bakterie, precyzyjnie dostrojone w celu wyodrębnienia dużych objętości PHB, przeniesiono następnie do drugiego zbiornika, zawierającego VFA. Ta VFA była wydzielana z początkowego zbiornika sztucznych ludzkich odchodów, pozostawionego do naturalnego fermentowania.

Strumień bogaty w VFA ulega ciągłej fermentacji w warunkach beztlenowych. Ciągłą fermentację uzyskuje się za pomocą filtra, który może oddzielić niewykorzystane bakterie od otrzymanego strumienia PHB i zawrócić go z powrotem do zbiornika, aby dalej fermentować VFA. Jeśli chodzi o strumień bogaty w PHB, jest on dalej filtrowany w celu oddzielenia wody, którą można następnie zawrócić, aby powrócić do toalety na początku systemu usuwania odpadów. Pozostały, stały PHB pozostawia się na chwilę do wyschnięcia, po którym to czasie nie jest konieczne dalsze przetwarzanie i jest gotowy do użycia. PHB może być następnie użyty w drukarce 3D do selektywnego spiekania laserowego (SLS), bez potrzeby dodatkowego przetwarzania. Ta wysoce precyzyjna technologia może być używana do tworzenia wszelkiego rodzaju sprzętu i materiałów eksploatacyjnych, które mogą być potrzebne w długim okresie czasu podczas podróży kosmicznej.

Autor: Milena Piskorz

Źródło: 3ders org



Nowymi technologiami interesuje się od kilku lat. W Rabbit Form zajmuje się m.in. działaniami z obszaru PR. Prywatnie jest także entuzjastką muzyki, kultury włoskiej, sztuki kulinarnej, jazdy na nartach i snowboardzie.