In ambienti estremi, anche i compiti più ordinari possono sembrare sfide insormontabili. A causa di tali difficoltà, l'umanità ha, per la maggior parte, si stabilirono su terreni favorevoli alla raccolta dei raccolti, allevare bestiame, e costruire rifugi. Ma mentre cerchiamo di espandere i limiti dell'esplorazione umana, sia sulla terra che nello spazio, le persone pioniere di questa ricerca dovranno indubbiamente affrontare condizioni che, a tutti gli effetti, non favoriscono l'insediamento umano.

Una delle principali sfide che deve affrontare qualsiasi accordo a lungo termine previsto, che sia in Antartide o su Marte (forse in un prossimo futuro), sta raggiungendo un certo grado di autonomia, per consentire alle colonie isolate di sopravvivere anche in caso di catastrofico fallimento nel rifornirsi. E la chiave per raggiungere questa autonomia è garantire la sufficienza alimentare e l'autosostentamento. Non sorprende, perciò, la tecnologia agricola spaziale è uno dei temi di ricerca attualmente in corso presso il Centro di ricerca per le colonie spaziali dell'Università delle scienze di Tokyo. I ricercatori qui sperano di guidare lo sviluppo tecnologico per un'agricoltura spaziale sicura e sostenibile, con l'obiettivo di sostenere a lungo gli esseri umani in un ambiente estremamente chiuso come una stazione spaziale.

A tal fine, uno studio innovativo è stato condotto da un team di ricercatori giapponesi guidati dal Professore Associato Junior Norihiro Suzuki della Tokyo University of Science:questo studio, pubblicato come "Lettera, " ha fatto la copertina del prestigioso Nuovo giornale di chimica della Royal Society of Chemistry. In questo studio, Il Dr. Suzuki e il suo team miravano ad affrontare il problema della produzione alimentare in ambienti chiusi, come quelli di una stazione spaziale.

Rendendosi conto che gli agricoltori hanno utilizzato i rifiuti animali come fertilizzante per migliaia di anni, come una ricca fonte di azoto, Il Dr. Suzuki e il suo team hanno studiato la possibilità di produrlo dall'urea (il componente principale dell'urina), per fare un fertilizzante liquido. Ciò affronterebbe anche contemporaneamente il problema del trattamento o della gestione dei rifiuti umani nello spazio! Come spiega il dottor Suzuki, "Questo processo è interessante dal punto di vista della realizzazione di un prodotto utile, cioè., ammoniaca, da un prodotto di scarto, cioè., urina, utilizzando apparecchiature comuni a pressione atmosferica e temperatura ambiente."

Il team di ricerca, che comprende anche Akihiro Okazaki, Kai Takagi, e Izumi Serizawa di ORC Manufacturing Co. Ltd., Il Giappone ha ideato un processo elettrochimico per derivare ioni ammonio (comunemente presenti nei fertilizzanti standard) da un campione di urina artificiale. La loro configurazione sperimentale era semplice:da un lato, c'era una cella di reazione, con un elettrodo di diamante drogato con boro (BDD) e un catalizzatore inducibile dalla luce o materiale "fotocatalizzatore" in biossido di titanio. Dall'altra, c'era una cella "contro" con un semplice elettrodo di platino. Quando la corrente passa nella cella di reazione, l'urea è ossidata, formazione di ioni ammonio. Il Dr. Suzuki descrive questa svolta come segue, "Sono entrato a far parte dello 'Spazio Agriteam' coinvolto nella produzione alimentare, e la mia specializzazione di ricerca è in chimica fisica; perciò, Mi è venuta l'idea di produrre "elettrochimicamente" un fertilizzante liquido".

Il team di ricerca ha quindi esaminato se la cellula sarebbe stata più efficiente in presenza del fotocatalizzatore, confrontando la reazione della cellula con e senza di essa. Hanno scoperto che mentre l'esaurimento iniziale dell'urea era più o meno lo stesso, gli ioni a base di azoto prodotti variavano sia nel tempo che nella distribuzione quando è stato introdotto il fotocatalizzatore. In particolare, la concentrazione di ioni nitrito e nitrato non era così elevata in presenza del fotocatalizzatore. Ciò suggerisce che la presenza del fotocatalizzatore ha promosso la formazione di ioni ammonio.

Il dottor Suzuki afferma, "Stiamo pianificando di eseguire l'esperimento con campioni di urina reali, perché contiene non solo elementi primari (fosforo, azoto, potassio) ma anche elementi secondari (zolfo, calcio, magnesio) fondamentali per la nutrizione delle piante! Perciò, Il Dr. Suzuki e il suo team sono ottimisti sul fatto che questo metodo fornisca una solida base per la produzione di fertilizzanti liquidi in spazi chiusi, e, come. Il dottor Suzuki osserva, "Si rivelerà utile per sostenere la permanenza a lungo termine in spazi estremamente chiusi come le stazioni spaziali".

Gli umani che abitano su Marte potrebbero essere ancora una realtà abbastanza lontana, ma questo studio sembra sicuramente suggerire che potremmo essere sulla buona strada per garantire la sostenibilità, nello spazio, anche prima di arrivarci effettivamente!