¿Cuál es el método más sostenible para reciclar desechos sólidos (humanos) en una nave espacial tripulada?

Después de leer y responder la interesante pregunta de James Jenkins sobre la limpieza en el espacio , sentí curiosidad por el uso de desechos sólidos en una nave espacial tripulada. En su pregunta, menciona el reciclaje de sólidos en una granja, y durante mi investigación para responder a su pregunta, descubrí que un artículo discutía el posible uso de desechos humanos secos como escudo contra la radiación.

No me preocupa realmente lo que se hace con los desechos en la actualidad, pero si existen métodos de reciclaje actuales para los desechos humanos (excluyendo la orina), ciertamente se pueden abordar. Esto es lo que me pregunto: ¿cuál es el método más óptimo para reciclar desechos sólidos humanos para la sostenibilidad en una nave espacial tripulada?

Fijaré que el límite máximo en el desarrollo futuro será el reordenamiento de las moléculas. Una vez que tengamos tecnología a esa escala, la cuestión de la reutilización no es una preocupación tan grande (dado que los requisitos de energía son lo suficientemente bajos). Sin embargo, cualquier tecnología futura que no sea esa puede considerarse en la respuesta.

El reciclaje de desechos humanos requiere instalaciones demasiado grandes y no es económico en nada más que colonias espaciales. El uso de "tierra nocturna" en la agricultura está esencialmente plagado de peligros microbiológicos. Sin embargo, esperaría la respuesta de cualquier otra persona, ya que no me gusta la microbiología.
@DeerHunter Ese puede ser el caso, pero las colonias espaciales están dentro del alcance de la pregunta.
Ah, claro. Supongo que ya ha leído el artículo de wiki: en.wikipedia.org/wiki/Sewage_treatment Supongo que, a menos que haya suficiente exceso de oxígeno, la mejor manera es tirar los desechos afuera. Tanto para la sostenibilidad...
@TildalWave: reciclar líquidos está bien. Ya hacemos eso. Reciclar los desechos sólidos es un problema (absorbe la valiosa energía y el oxígeno de los hábitats sin ningún beneficio en particular). En Marte, la contaminación planetaria se convierte en un problema.
"La composta terminada nunca debe ser "estéril", sino que debe ser higiénica. Eso significa que la composta debe estar llena de microorganismos beneficiosos que no representen una amenaza para la salud humana. Cualquier organismo de enfermedad humana que pueda haber estado en el material orgánico original debe han sido eliminados, debilitados o disminuidos en gran medida para cuando el compost ha madurado. El compost terminado se puede analizar tanto para determinar la existencia de patógenos como para determinar la calidad agrícola (los laboratorios de prueba se enumeran en el Manual de humabono)". - del Manual de humabono
@DeerHunter La cita anterior afirma que el riguroso proceso que describe no es necesario para su uso como compost.
@TildalWave "Pero hay grandes problemas con eso fuera de la ciencia ficción y algunas ideas aún no implementadas". Eso tampoco está fuera del alcance de la pregunta.
Se llama 2ª travesía: y para lograr esta etapa final tenemos que construir grandes plantas. Una colonia permanente puede elegir hacer eso.
@TildalWave Me alegro de que sea de interés para algo más que yo. :)
El problema de la protección contra la radiación y la esterilización de desechos sólidos podrían resolverse mutuamente, si fuéramos inteligentes. El escudo de popa absorbería los rads, y luego podríamos cultivar comida en la popa espacial completamente estéril.
Todavía no he tenido tiempo de profundizar en la fuente, pero aquí hay un nuevo estudio sobre caca: usatoday.com/story/news/nation-now/2018/02/01/…
@JeremyKemball cierto, PERO mi experiencia en jardinería de algunos años dice que las plantas crecen mucho mejor/durante más tiempo/más sanas cuando hay microorganismos (beneficiosos) en el compost que ayudan a digerir el material orgánico en moléculas utilizables por las plantas y proporcionan, por ejemplo, nitrógeno , a cambio de algo de glucosa de la planta. Las bacterias del suelo, los hongos y otros microorganismos viven en una simbiosis beneficiosa con las plantas.

Respuestas (2)

Si bien responder de acuerdo con la sostenibilidad óptima real puede no ser estrictamente posible en la actualidad, la NASA está investigando un método que puede proporcionar una de las mejores soluciones para gestionar los desechos humanos en una nave espacial tripulada.

(A partir de 2004) El Dr. Bruce E. Rittman de la Universidad Northwestern lideró el equipo financiado por la NASA para experimentar con el uso de desechos humanos como combustible para electricidad en un proceso que involucra el uso de microbios Geobacter para la generación de energía eléctrica. Según el artículo de la NASA, la mejor solución puede ser una combinación de reciclar el agua de los desechos, usarla como fertilizante y usarla para electricidad usando este método que se está estudiando actualmente.

La NASA no ha publicado ninguna actualización sobre el progreso de esta investigación desde 2007, aunque se ha mencionado en el trabajo orientado a la Tierra sobre celdas de combustible microbianas tan reciente como 2016 .

Fuente:

called2voyage: ¿cuáles son las escalas del proceso? ¿Qué tamaño tiene el equipo/biorreactor teórico?
@DeerHunter Desafortunadamente, el artículo no brinda muchas especificaciones. Puede haber más información ahora, ya que el artículo es de 2004, pero no he podido encontrar ninguna.
called2voyage: una búsqueda rápida no arrojó resultados, ¿ya probó Google Scholar? Me temo que el Dr. Rittman podría habernos dejado (el único artículo que encontré data de 1982) y, por lo tanto, la investigación quedó en nada.
@DeerHunter Este artículo dice que NIAC todavía estaba analizando la tecnología de celdas de combustible microbianas basadas en desechos humanos en 2007, pero desafortunadamente todavía no hay referencias a otras fuentes.
Y el trabajo orientado a la Tierra sobre las celdas de combustible microbianas parece continuar: pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/… y onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1758-2229.12230/full . Quizás la NASA esté esperando que la tecnología madure antes de invertir más en investigación sobre su uso potencial en el espacio.
La investigación del biorreactor de la NASA continuará en la ISS : nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/92.html

Suponiendo que nosotros como raza colonicemos más allá de nuestro planeta, con métodos sostenibles en nuestras necesidades biológicas. Se requerirán grandes cantidades de material orgánico, independientemente de si está cultivando hidropónicamente o en el suelo, se requieren componentes orgánicos para cultivar plantas. El suelo es una combinación de arena ( minerales ) y materia orgánica. La única fuente conocida de compuestos orgánicos en el universo son los subproductos de la vida terrestre. Como hay un costo significativo en llevar estos orgánicos a la órbita, tiene sentido financiero administrar esos orgánicos que llevamos a la órbita.

El compostaje es un primer paso honrado y simple en el reciclaje de productos orgánicos como los suelos nocturnos . No requiere inversiones significativas en tecnología, infraestructura o recursos humanos.

Los hábitos de espacio actuales son especialmente adecuados para apoyar el compostaje de suelos nocturnos, ya que se desea mutuamente la separación de sólidos y líquidos. Hay muchos artículos disponibles sobre el tema, como señala este, colocar capas en los suelos secos nocturnos con materiales con alto contenido de celulosa o carbono es un buen primer paso . En general , todo lo que se requiere son los principios de compostaje de voltear el compost ( acelera la descomposición ) y fomentar un ambiente cálido moderadamente seco ( pero húmedo ).

Los materiales orgánicos compostados se mezclan luego con agua (hidroponía) o arena (tierra) y se utilizan para cultivar plantas. Al igual que con cualquier operación agrícola, las plantas que se cultivan y comen crudas deben lavarse adecuadamente antes de consumirlas. Los métodos de procesamiento apropiados para destruir patógenos se utilizan en otras aplicaciones.

Se puede esperar que los primeros productos agrícolas espaciales sean verduras frescas para el consumo humano/animal y plantas ricas en fibra que se pueden convertir en papel (¡papel higiénico!), tela y para alimentar a los rumiantes .

Por supuesto, todo vuelve al ciclo de compostaje. Tenga en cuenta que si bien es posible compostar proteína animal (carne), requiere un nivel de habilidad más allá de este método simple.

¿Para qué aplicaciones es útil este método? Usted menciona la colonización, pero por ejemplo, ¿sería útil en un barco que viaja a Marte para colonizar? Se requieren más detalles para hacer de esta una gran respuesta.
@ named2voyage no estaba buscando una gran respuesta, solo una buena. Con suerte, alguien aprovechará esto para dar una gran respuesta. En cuanto a la nave que va a Marte, simplemente guardar los orgánicos para la colonia sería suficiente (implícito en la línea de manejo), ya pagaste para enviarlos a Marte, sería imperdonable tirarlos. Si está haciendo un viaje de ida y vuelta, déjese caer en la órbita de Marte y la Tierra.
Tengo curiosidad acerca de la afirmación de que la hidroponía requiere insumos orgánicos. Tengo entendido que los insumos requeridos son solo iones inorgánicos proporcionados por sales inorgánicas.
@MikeH Tal vez debería intentar convertir su comentario en una respuesta. Si su comprensión es correcta, sería una gran respuesta.
Según el artículo de Wikipedia - Hidroponía, las sales inorgánicas (iones) son los únicos ingredientes de las soluciones nutritivas. (La hidroponía de solución orgánica se puede hacer, pero parece tener desventajas). Por lo tanto, las soluciones de nutrientes hidropónicos no requieren carbono, que ingresa a la planta a través de las hojas. Para cerrar el sistema, el carbono de la caca tendría que estar disponible para las plantas como CO2.
¿Cuál es el método más sostenible para reciclar desechos sólidos (humanos) en una nave espacial tripulada?
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