Pupuk yang terbuat dari air seni dapat memungkinkan pertanian ruang angkasa

Pupuk dengan urine manusia: Para peneliti di Jepang secara elektrokimia membuat amonia dari urin untuk menanam tanaman di luar angkasa. Kredit: Freepik

Para peneliti di Tokyo University of Science sedang merancang teknologi elektrokimia baru untuk membuat pupuk berbahan dasar amonia dari urea.

Dari perspektif masyarakat masa depan, dalam lingkungan yang sangat tertutup seperti stasiun luar angkasa, swasembada dalam budidaya pangan dan pengelolaan limbah sangat penting. Namun, teknologi masih dibutuhkan untuk mencapai hal tersebut. Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan di Jepang menjelaskan terobosan terbaru mereka: metode yang ekonomis dan efisien untuk membuat pupuk cair (amonia) dari urin buatan yang disederhanakan, dengan tujuan ganda yang ideal: menanam makanan dan mengolah limbah.

Dalam lingkungan yang ekstrim, bahkan tugas yang paling umum pun bisa tampak seperti tantangan yang tidak dapat diatasi. Karena kesulitan-kesulitan ini, sebagian besar umat manusia telah menetap di tanah yang menguntungkan untuk panen, penggembalaan ternak, dan membangun tempat berlindung. Namun seiring upaya kami memperluas batas eksplorasi manusia, baik di bumi maupun di luar angkasa, pelopor penelitian ini pasti akan menghadapi kondisi yang, untuk semua maksud dan tujuan, tidak kondusif. untuk kamar manusia.

Salah satu tantangan utama yang dihadapi pemukiman jangka panjang, baik di Antartika atau Pasar (mungkin dalam waktu dekat), itu mencapai tingkat otonomi tertentu, untuk memungkinkan koloni yang terisolasi untuk bertahan hidup bahkan jika terjadi kegagalan pasokan yang dahsyat. Dan kunci untuk mencapai otonomi ini adalah memastikan kecukupan dan swasembada pangan. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika teknologi pertanian antariksa menjadi salah satu topik penelitian yang saat ini sedang dilakukan oleh Space Colony Research Center di Tokyo University of Science. Para peneliti di sini berharap dapat memimpin pengembangan teknologi untuk pertanian luar angkasa yang aman dan berkelanjutan, dengan tujuan untuk menjaga manusia untuk waktu yang lama di lingkungan yang sangat tertutup, seperti stasiun luar angkasa.

Untuk tujuan ini, tim peneliti Jepang yang dipimpin oleh profesor muda Norihiro Suzuki dari Tokyo University of Science, melakukan penelitian inovatif, diterbitkan sebagai “Surat”, yang menjadi sampul majalah bergengsi. Jurnal Baru Kimia dari Royal Society of Chemistry. Dalam studi ini, Dr. Suzuki dan timnya berusaha untuk mengatasi masalah produksi makanan di lingkungan tertutup, seperti di stasiun luar angkasa.

Menyadari bahwa para peternak telah menggunakan kotoran hewan sebagai pupuk selama ribuan tahun sebagai sumber nitrogen yang kaya, Dr. Suzuki dan timnya telah menyelidiki kemungkinan pembuatannya dari urea. (komponen utama urine) untuk membuat pupuk cair. . Ini juga akan mengatasi masalah pengolahan atau pengelolaan limbah manusia di luar angkasa. Seperti yang dijelaskan Dr. Suzuki, “Proses ini menarik dari perspektif pembuatan produk yang berguna, yaitu amonia, dari produk limbah, yaitu urin, menggunakan peralatan umum pada tekanan atmosfer dan suhu kamar.”

Tim peneliti, yang juga termasuk Akihiro Okazaki, Kai Takagi dan Izumi Serizawa dari ORC Manufacturing Co. Ltd., Jepang, merancang proses “elektrokimia” untuk mendapatkan ion amonium (biasanya ditemukan dalam pupuk standar) dari sampel urin buatan. Konfigurasi eksperimentalnya sederhana: di satu sisi, terdapat sel “reaksi”, dengan elektroda “boron-doped diamond” (BDD) dan katalis yang dapat diinduksi cahaya atau bahan “fotokatalis” dari titanium dioksida. . Di sisi lain, ada sel “counter” dengan elektroda platina sederhana. Saat arus masuk ke dalam sel reaksi, urea teroksidasi, membentuk ion amonium. Dr. Suzuki menggambarkan terobosan ini sebagai berikut, “Saya bergabung dengan ruang Agriteam yang didedikasikan untuk produksi makanan dan spesialisasi penelitian saya adalah kimia fisik; oleh karena itu, saya mendapatkan ide untuk membuat pupuk cair secara ‘elektrokimia’. “

Tim peneliti kemudian memeriksa apakah sel akan lebih efisien dengan adanya fotokatalis, membandingkan reaksi sel dengan dan tanpa. Mereka menemukan bahwa meskipun penipisan awal urea kurang lebih sama, ion berbasis nitrogen yang dihasilkan bervariasi dalam waktu dan distribusi ketika fotokatalis dimasukkan. Perlu dicatat bahwa konsentrasi ion nitrit dan nitrat tidak setinggi dengan adanya fotokatalis. Hal ini menunjukkan bahwa kehadiran fotokatalis mendukung pembentukan ion amonium.

Dr Suzuki menyatakan: Kami berencana untuk melakukan percobaan dengan sampel urin asli, karena tidak hanya mengandung unsur primer (fosfor, nitrogen, kalium), tetapi juga unsur sekunder (sulfur, kalsium, magnesium) yang penting untuk nutrisi tanaman. . “ Oleh karena itu, Dr. Suzuki dan timnya optimis metode ini memberikan dasar yang kokoh untuk pembuatan pupuk cair di dalam ruangan dan, as. Dr. Suzuki mengamati: “Akan berguna untuk mempertahankan masa tinggal jangka panjang di ruang yang sangat tertutup, seperti stasiun luar angkasa.”

Manusia yang menghuni Mars mungkin masih merupakan realitas yang jauh, tetapi penelitian ini tampaknya menunjukkan bahwa kita mungkin berada di jalur untuk memastikan keberlanjutan – di luar angkasa – bahkan sebelum kita sampai di sana.

Referensi: “Pembentukan ion amonium melalui oksidasi elektrokimia urea dengan elektroda berlian yang didoping boron” oleh Norihiro Suzuki, Akihiro Okazaki, Kai Takagi, Izumi Serizawa, Genji Okada, Chiaki Terashima, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa dan Akira Fujishima, 16 September 2020, Jurnal Baru Kimia.
DOI: 10.1039 / D0NJ03347B

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.