用尿液制造肥料,火星种土豆或将实现
发布时间:2020-12-21
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2016年,美国宇航局曾模拟火星环境,在绕地卫星中成功培育土豆,这意味着将来人类移民火星,土豆或许是首先被种植的作物。

 

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撰文 | 王聪

编辑 | nagashi

排版 | 水成文

 

2015年,马特·达蒙主演的科幻电影《火星救援》上映,电影中意外滞留火星的马特·达蒙靠种土豆撑到了地面救援。

 

实际上,2016年美国宇航局(NASA)曾模拟火星环境,在绕地卫星中成功培育土豆,这意味着将来人类移民火星,土豆或许是首先被种植的作物。

 

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近日,SpaceX的星舰首次高空试飞,虽然在最后时刻炸了,但全世界网友共同见证了埃隆·马斯克的又一次冒险,他也距离自己定下的移民火星的梦想更近了一步。

 

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在人类历史上,人们总是倾向于寻找适合种植庄稼、放牧牛羊、建造庇护所的地方定居。

 

但是当人类进行太空探索的时候,在空间站等极端封闭的环境中或火星等外星基地,人类面临的困难显然远超在地球上所面临的困难。

 

在空间站等极端封闭的环境中或火星等外星基地,粮食作物种植和废物管理至关重要。但是,人类目前仍然缺少实现这一目标的技术。这两个问题不解决,人类太空移民的梦想就难以实现。

 

近日,东京理科大学的研究人员在 New Journal of Chemistry 杂志发表了题为:Formation of ammonium ions by electrochemical oxidation of urea with a boron-doped diamond electrode 的研究论文。

 

研究团队开发了一种简单有效而又廉价的方法,可以将尿液制造成液态肥料(氨),既解决了种植粮食作物所需的肥料,又解决了废物的处理问题,为解决人类在太空中或外星基地的封闭环境中的长期生存,指出了一个有希望的道路。

 

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数千年来,农民一直将动物的粪便用作肥料,作为氮肥的丰富来源。

 

该研究团队也一直在研究用尿素(尿液中的主要成分)制造成液态肥料的可能性。如果能在常温常压条件下,用简单的通用设备从尿液能人类废物中制造出氨水等氮肥,这既能解决人类在封闭环境中的肥料来源,又能同时解决封闭环境中人类废物的处理问题。

 

为了实现这一设想,研究团队开发了一个“简单”的装置:一部分是通过一个“反应”池,带有“掺硼金刚石”(BDD)电极和由二氧化钛制成的“光催化剂”材料;另一部分是带有简单铂电极的“反向”池。

 

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通过这种“电化学”工艺,当电流通过反应池时,尿素被氧化,形成铵离子,从而成功从尿液中提取铵离子。

 

研究团队进一步发现,在消耗相同的尿素时,有光催化剂存在时,产生氮基离子的时间和分布均发生变化,而此时亚硝酸根和硝酸根离子的浓度没有升高,这表明光催化剂的存在促进了铵离子的形成。

 

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研究团队认为,这种方法为在封闭空间中液态肥料提供了坚实的基础,这对于人类在空间站和外星基地中的长期生存非常有用。

 

移民火星并长期居住在火星,对于现在人类而言,仍然难以实现,在人类真正到达火星之前,必须先确保能在那里长期生存,但这项研究无意表明,这或许不再是一个遥不可及的梦想。


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