Ученые нашли способ 3D-печати из биологических отходов космонавтов

Утилизация биологических отходов является давней проблемой внеземных путешествий, поскольку они занимают много места и в без того стесненных условиях космического корабля. Даже небольшое увеличение или перераспределение веса существенно увеличивает количество топлива, необходимого для движения аппарата. Исследовательский проект Университета Калгари, кажется, нашел способ превратить недостаток в преимущество. Ученые разработали генномодифицированный фермент, с помощью которого продукты жизнедеятельности превращаются в специальное биопластическое вещество. Его можно использовать в качестве филамента для 3D-печати различных деталей.

В ходе проекта команда консультировалась с канадскими астронавтами и специалистами NASA, которые помогли найти интересное решение задачи. Туалеты космических кораблей и самолетов оборудованы вакуумной системой, которая транспортирует отходы в особые контейнеры. Ученые предложили добавить в резервуары генномодифицированные бактерии, которые переработают экскременты в вещества для 3D-печати.

Первая стадия ферментации происходит естественным образом — посредством брожения. Природные кишечные микроорганизмы экстрагируют из отходов летучие жирные кислоты (VFA), которые вытягиваются в следующий резервуар. В нем находятся генномодицифированные бактерии E.coli, которые способны больших количествах вырабатывать из летучих кислот полигидроксибутират (PHB) — полиэфир, напоминающий по свойствам полипропилен для 3D-печати.

Летучие жирные кислоты ферментируются в анаэробных условиях без кислорода. Встроенный фильтр препятствует удалению из герметичного контейнера как самого вещества, так и микроогранизмов — в итоге биохимическая реакция протекает непрерывно. Жидкая фракция из резервуара регенерируется до состояния воды, которая может быть использована для нужд корабля или переработана повторно.

Полученный твердый полигидроксибутират после просушки готов к заправке в 3D-принтер. Ученые отмечают, что он подходит для 3D-печати методом селективного лазерного спекания (SLS). Таким образом, с помощью 3D-принтера и подручных веществ космонавты смогут создать практически любую деталь или инструмент, которые понадобятся в длительном путешествии к другим планетам.