研究表明，宇航员可以在未来吃掉由便便制作的食物

即使人类在地球之外旅行并冒险进入火星以及更远的地方，人类生物学的不便现实也会随之而来。未来的先驱者仍然会驾驶人类已经驾驶数千年的同样柔软，不完美的船只：人体。除非我们找到一种用电池操作我们的大脑和心脏的方法，否则人类总是需要吃喝，便便小便。

幸运的是，研究人员一直在努力研究如何在保持太空飞行尽可能高效的同时满足人类讨厌的生物需求。为此，宾夕法尼亚州立大学的天体生物学家开发了一种用细菌处理人类废物以生产可食用产品的方法。

“这有点奇怪，但这个概念有点像Marmite或Vegemite，你正在吃'微生物粘液'，”地球科学教授，合着者Christopher House博士说。文章，在一份声明中。他和他的合着者在2017年11月的期刊上发表了他们的研究结果 空间研究中的生命科学.

太空任务期间的主要挑战之一，特别是火星及其后的航行时间更长，将为宇航员提供充足的营养，而不会在整个船只上塞满食物和水壶。甚至种植蔬菜的系统也会占用大量的空间，能源和水。一旦宇航员吃掉并喝醉了他们的物资，他们就需要储存他们的废物。

这就是为什么House与宾夕法尼亚州立大学天体生物学研究中心的Lisa Steinberg博士和Rachel Kronyak合作，提出了一个系统，通过使用两个阶段的细菌废物处理来同时解决这两个问题。富含蛋白质和脂肪的营养粘液。研究人员说，这种物质可以直接被宇航员食用，也可以喂给另一种生物，如鱼，然后吃。

“我们设想并测试了同时用微生物处理宇航员废物的概念，同时根据安全考虑生产可直接或间接食用的生物质，”House说。

为了获得这种微生物粘性物质，研究人员首先运行了一种人工废水混合物，这种混合物通常通过厌氧消化装置用于水处理实验。这种设备含有细菌，可以在不存在氧气的情况下分解废物，就像人类消化食物一样。

“厌氧消化是我们经常在地球上用来处理废物的东西，”House解释道。 “这是获得大规模处理和回收利用的有效方式。关于我们工作的新颖之处在于将营养物质从该溪流中取出，并故意将它们放入微生物反应器中以生长食物。“

研究人员发现，厌氧消化过程中产生的甲烷可用于生长 荚膜甲基球菌 一种以甲烷为食的细菌，含有理想浓度的脂肪和蛋白质，分别为36％和52％。通过保持混合物的pH值非常高，他们说病原菌就像 大肠杆菌 ，将无法生存。

虽然研究人员实际上没有将人类大便和小便放入装置中来制造营养粘液，但他们说这个实验证明了他们的概念。此外，所有部件都已经商业化。

“每个组件都非常坚固，快速，可以快速分解浪费，”House在声明中说。 “这就是为什么这可能有未来太空飞行的潜力。它比种植西红柿或土豆更快。“

抽象： 未来的长期载人航天任务将需要有效回收水和养分，作为生命支持系统的一部分。生物废物处理比物理化学处理方法的能量消耗更少，但由于处理速度慢和甲烷生产的安全问题，大大避免了厌氧产甲烷废物处理。然而，在ISS的大气再生期间产生甲烷。在这里，我们建议通过厌氧消化进行废物处理，然后进行甲烷氧化生长 荚膜甲基球菌 生产富含蛋白质和脂质的生物质，可直接食用，或用于生产其他高蛋白食物来源，如鱼类。为了实现更快速的产甲烷废物处理，我们建造并测试了一个固定膜，流通，厌氧反应器来处理ersatz废水。在稳态运行期间，反应器达到97％的化学需氧量（COD）去除率，有机负荷率为1740 g d ^ -1立方公尺-3，水力停留时间为12.25 d。还通过喂食ca.三次测试反应器。在不到12小时内500克COD，相当于每日进料速率的50倍，COD去除率为56-70％，表明反应器能够响应过量进料事件。在研究处理过的反应器流出物在pH为12时的储存时，我们分离了一株菌株 Halomonas desiderata 在高pH条件下能够乙酸盐降解。然后我们测试了嗜碱性的营养成分 Halomonas desiderata 菌株，以及嗜热菌 Thermus aquaticus ，作为在应排除病原体的条件下生长的补充蛋白质和脂质来源。该 M. capsulatus 生物量由52％的蛋白质和36％的脂质组成 H. desiderata 生物量由15％蛋白质和7％脂质组成，而Thermus aquaticus生物质由61％蛋白质和16％脂质组成。这项工作证明了在紧凑的反应器设计中快速废物处理的可行性，并提出通过异养（包括甲烷氧化，乙酰营养和嗜热）微生物生长将营养物质再循环回食品中。