ساخت کود مایع از ادرار برای کشاورزی در فضا

پژوهشگران ژاپنی در بررسی جدید خود، روشی را برای ساخت کود مایع از ادرار فراهم کرده‌اند که امکان کشاورزی در فضا را فراهم می‌کند.
به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس‌دیلی، در محیط‌های ناملایم، حتی معمولی‌ترین کارها نیز می‌توانند چالش‌هایی غیر قابل حل شدن باشند. به دلیل وجود چنین مشکلاتی، بشر همواره در مکان‌های زندگی کرده است که برای برداشت محصول، گله‌داری و ساخت پناهگاه مطلوب بوده‌اند. با گسترش تلاش برای رساندن اکتشافات انسان به فضا، افرادی که پیشگام این بررسی‌های اکتشافی هستند، بدون شک با شرایطی رو به رو خواهند شد که ویژگی‌های مورد نظر برای سکونت بشر را ندارند.
یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که پیش روی هرگونه سکونت بلندمدت چه در قطب جنوب و چه در مریخ قرار دارد، دستیابی به درجه‌ای از خودمختاری است تا حتی در صورت بروز شکست فاجعه‌بار 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 می‌شود. پژوهشگران این دانشگاه امیدوارند که روزی بتوانند پیشگام توسعه فناوری برای کشاورزی فضایی ایمن و پایدار باشند. هدف آنها 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، مشکلات تولید مواد غذایی در محیط‌های بسته مانند ایستگاه فضایی را حل کنند.
دکتر سوزوکی و گروهش با درک این موضوع که کشاورزان از هزاران سال پیش تاکنون، از ضایعات حیوانی به عنوان کود و منبعی غنی از نیتروژن استفاده می‌کرده‌اند، به بررسی امکان تولید کود از اوره که ماده اصلی ادرار است، پرداخته‌اند تا کود مایع تولید کنند.
این موضوع به طور همزمان می‌تواند به مدیریت ضایعات انسانی در فضا نیز کمک کند. سوزوکی گفت: این فرآیند از آن جهت مورد توجه است که می‌تواند به ساخت یک محصول مفید یعنی آمونیاک از یک ماده زائد یعنی ادرار، با استفاده از تجهیزات معمول و در دمای اتاق کمک کند.
این گروه پژوهشی، یک فرآیند الکتروشیمیایی را برای استخراج یون‌های آمونیوم از یک نمونه ادرار مصنوعی طراحی کردند. تنظیمات آزمایشی آنها ساده بود. در یک طرف، یک سلول به همراه یک الکترود (BDD)، یک کاتالیزور القاکننده نور یا ماده کاتالیزور نوری از جنس دی‌اکسید تیتانیوم قرار داشت. در سوی دیگر، یک سلول به همراه الکترود ساده‌ای از جنس پلاتین قرار گرفته بود.
همزمان با انتقال جریان به سلول نخست، اوره اکسید می‌شود و یون‌های آمونیوم را تشکیل می‌دهد. سوزوکی ادامه داد: من به شرکت "Space Agriteam" پیوستم که در زمینه تولید 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 بررسی این موضوع پرداختند که آیا سلول در حضور کاتالیزورهای نوری می‌تواند کارآمد باشد یا خیر. آنها بدین منظور، واکنش سلول را در حضور کاتالیزورهای نوری و بدون حضور آنها با یکدیگر مقایسه کردند. پژوهشگران دریافتند که اگرچه کاهش ابتدایی اوره، کم و بیش یکسان بوده است اما یون‌های مبتنی بر نیتروژن هنگام حضور کاتالیزورهای نوری، از نظر زمان و توزیع متفاوت بوده‌اند. نکته قابل توجه این است که غلظت یون‌های نیتریت و نیترات هنگام حضور کاتالیزورهای نوری، به همان اندازه بالا نبود. این موضوع نشان می‌دهد که حضور کاتالیزورهای نوری، تشکیل یون آمونیوم را افزایش می‌دهد.
سوزوکی گفت: ما قصد داریم این آزمایش را با نمونه‌های 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 می‌شود.
سوزوکی و گروهش باور دارند که این روش می‌تواند پایه محکمی را برای تولید کود مایع در فضای بسته فراهم کند.
این پژوهش، در "New Journal of Chemistry" به چاپ رسید.