
未來載人航天任務中宇航員或許能夠在太空中用自己的尿液發電(插圖)
【未來載人航天任務中宇航員或許能夠在太空中用自己的尿液發電】()據中國科學報(趙熙熙):尿液通常被認為是應該丟掉的東西 。然而作為一種大部分由水構成的物質 , 尿液在太空中可是寶貴的資源 。如果最近來自實驗室的一項新工藝能夠被成功放大,則未來的太空旅行者將有望更有效地重復利用自己的尿液,從而回收水并制造一個小電源 。
在國際空間站(ISS)中獲得水以及其他供給是一件非常昂貴的事 。里奧彼德拉斯市波多黎各大學分析化學家Eduardo Nicolau表示,將每公斤貨物發射到近地軌道需要耗資33000美元 。
而如果要將它們送到更高的軌道則需要更大的成本 。因此即便可能的話 , 補給飛船攜帶人員遠離地球軌道——例如奔赴火星——也將需要極其高昂的開支 。
因此Nicolau指出,執行長期空間任務的宇航員必須重復利用他們的水 。然而水的最大來源是宇航局自己的尿液 。Nicolau估計,在這樣一項任務中,每一名宇航局每天將可能產生超過1.5升的尿液,這一數字占航天器廢水的81%以上 。
并未參與此項新研究的負責空間站供水系統的美國宇航局(NASA)亞拉巴馬州亨茨維爾市馬歇爾空間飛行中心系統工程師Layne Carter表示,如今,ISS上的宇航員會過濾廢水,隨后再將它們蒸餾并變為純水 。他強調 , 當前的技術只能從尿液中回收75%的廢水 。但隨著目前正在進行的努力,NASA工程師希望明年將這一比例提高至85%,之后逼近100% 。
Nicolau表示,空間站目前的回收工藝主要是處理尿素——尿液中主要的富氮化合物 。但是尿素可以用來制造能源 , 現在Nicolau及其同事已經開發出一種技術,能夠同時使用尿素提高航天器廢水的回收效率 。
首先 , 研究人員利用滲透作用(在這一過程中某些物質會穿過一層薄膜)將有機大分子與水、尿素以及其他能夠溶解的小分子或原子分離 , 而后者則能夠透過薄膜形成一種鹽溶液 。
隨后 , 研究人員將含有尿素的溶液通過一個他們稱之為生物反應器的裝置,后者塞滿了浸透著脲酶(一種能夠分解尿素的酶)的活性炭 。在這一步的實驗室測試中,大約86%的尿素被轉化為氨 。
研究人員在4月7日出版的《ACS可持續化學與工程學》(
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