ساخت کود مایع برای کشاورزی در فضا - وبلاگ بازی

به گزارش وبلاگ بازی، ما قصد داریم این آزمایش را با نمونه های واقعی ادرار انجام دهیم، زیرا ادرار واقعی نه تنها عناصر اولیه شامل فسفر، نیتروژن و پتاسیم را در بر دارد، بلکه عناصر ثانویه مانند گوگرد، کلسیم و منیزیم را نیز شامل می گردد.

پژوهشگران ژاپنی در آنالیز جدید خود، روشی را برای ساخت کود مایع از ادرار فراهم نموده اند که امکان کشاورزی در فضا را فراهم می نماید. در محیط های ناملایم، حتی معمولی ترین کار ها نیز می توانند چالش هایی غیر قابل حل شدن باشند.

به دلیل وجود چنین مسائلی، بشر همیشه در مکان های زندگی نموده است که برای برداشت محصول، گله داری و ساخت پناهگاه مطلوب بوده اند. با گسترش کوشش برای رساندن اکتشافات انسان به فضا، افرادی که پیشگام این آنالیز های اکتشافی هستند، بدون شک با شرایطی رو به رو خواهند شد که ویژگی های مورد نظر برای سکونت بشر را ندارند.

یکی از مهم ترین چالش هایی که پیش روی هرگونه سکونت بلندمدت چه در قطب جنوب و چه در مریخ قرار گرفته است، دستیابی به درجه ای از خودمختاری است تا حتی در صورت بروز شکست فاجعه بار نیز امکان نجات یافتن وجود داشته باشد.

کلید دست یافتن به این خودمختاری، اطمینان از کافی بودن و تامین مواد غذایی به صورت مستقل است؛ بنابراین عجیب نیست که فناوری کشاورزی فضایی، یکی از مباحث پژوهشی باشد که در حال حاضر در دانشگاه علوم توکیو (TUS) انجام می گردد.

پژوهشگران این دانشگاه امیدوارند که روزی بتوانند پیشگام توسعه فناوری برای کشاورزی فضایی ایمن و پایدار باشند. هدف آن ها این است که بتوانند انسان را برای مدت طولانی در یک محیط بسیار بسته مانند یک ایستگاه فضایی نگه دارند.

دکتر نوریهیرو سوزوکی (Norihiro Suzuki)، استادیار دانشگاه علوم توکیو و همکارانش تصمیم گرفتند تا در این پژوهش، مسائل فراوری مواد غذایی در محیط های بسته مانند ایستگاه فضایی را حل نمایند.

دکتر سوزوکی و گروهش با درک این موضوع که کشاورزان از هزاران سال پیش تا به امروز، از ضایعات حیوانی به عنوان کود و منبعی غنی از نیتروژن استفاده می نموده اند، به آنالیز امکان فراوری کود از اوره که ماده اصلی ادرار است، پرداخته اند تا کود مایع فراوری نمایند.

این موضوع به طور همزمان می تواند به مدیریت ضایعات انسانی در فضا نیز یاری کند. سوزوکی گفت: این فرآیند از آن جهت مورد توجه است که می تواند به ساخت یک محصول مفید یعنی آمونیاک از یک ماده زائد یعنی ادرار، با استفاده از تجهیزات معمول و در دمای اتاق یاری کند.

این گروه پژوهشی، یک فرآیند الکتروشیمیایی را برای استخراج یون های آمونیوم از یک نمونه ادرار مصنوعی طراحی کردند. تنظیمات آزمایشی آن ها ساده بود. در یک طرف، یک سلول به همراه یک الکترود (BDD)، یک کاتالیزور القانماینده نور یا ماده کاتالیزور نوری از جنس دی اکسید تیتانیوم قرار داشت. در سوی دیگر، یک سلول به همراه الکترود ساده ای از جنس پلاتین قرار گرفته بود.

همزمان با انتقال جریان به سلول نخست، اوره اکسید می گردد و یون های آمونیوم را تشکیل می دهد. سوزوکی ادامه داد: من به شرکت Space Agriteam پیوستم که در زمینه فراوری مواد غذایی فعالیت دارد. تخصص پژوهشی من، در حوزه شیمی فیزیک است؛ بنابراین ایده فرآیند الکتروشیمیایی را برای ساخت کود مایع ارائه دادم.

پژوهشگران به آنالیز این موضوع پرداختند که آیا سلول در حضور کاتالیزور های نوری می تواند کارآمد باشد یا خیر. آن ها بدین منظور، واکنش سلول را در حضور کاتالیزور های نوری و بدون حضور آن ها با یکدیگر مقایسه کردند.

پژوهشگران دریافتند که اگرچه کاهش ابتدایی اوره، کم و بیش یکسان بوده است، اما یون های مبتنی بر نیتروژن هنگام حضور کاتالیزور های نوری، از نظر زمان و توزیع متفاوت بوده اند. نکته قابل توجه این است که غلظت یون های نیتریت و نیترات هنگام حضور کاتالیزور های نوری، به همان اندازه بالا نبود. این موضوع نشان می دهد که حضور کاتالیزور های نوری، تشکیل یون آمونیوم را افزایش می دهد.

سوزوکی گفت: ما قصد داریم این آزمایش را با نمونه های واقعی ادرار انجام دهیم، زیرا ادرار واقعی نه تنها عناصر اولیه شامل فسفر، نیتروژن و پتاسیم را در بر دارد، بلکه عناصر ثانویه مانند گوگرد، کلسیم و منیزیم را نیز شامل می گردد.

سوزوکی و گروهش باور دارند که این روش می تواند پایه محکمی را برای فراوری کود مایع در فضای بسته فراهم کند. این پژوهش، در New Journal of Chemistry به چاپ رسید.