從宇航員的糞便中回收出3D打印材料，在太空3D打印新物品

2018年4月8日，卡爾加里大學(xué)的研究人員最近進(jìn)行了一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)了一種新方法可以將宇航員的糞便進(jìn)行處理，得到水和3D打印的原材料，并可以在必要的時(shí)候3D打印新物品。南極熊覺得，思路是一個(gè)非常好的思路，研究人員需要使用SLS的技術(shù)來燒結(jié)3D打印材料，。因?yàn)榭臻g限制和用電量限制，使用桌面級(jí)的SLS設(shè)備可行性還是比較大的。


找出處理廢物的方法長(zhǎng)期以來一直是太空旅行的一個(gè)問題，一方面因?yàn)闂l件限制水的供應(yīng)量非常有限。另一方面，太空探索項(xiàng)目涉及的物流和高成本也意味著攜帶最低限度的供應(yīng)，因?yàn)橹亓康妮p微增加可能意味著火箭推進(jìn)燃料的巨大增加�？�爾加里研究人員項(xiàng)目可以同時(shí)為這兩個(gè)問題提供解決方案。正如我們以前所報(bào)道的那樣，3D打印技術(shù)被認(rèn)為是減少所需設(shè)備數(shù)量的解決方案，現(xiàn)在3D打印的材料可能變得比空間更容易在現(xiàn)場(chǎng)獲得。

作為研究的一部分，該小組咨詢了許多航天專業(yè)人士，其中包括加拿大宇航員Robert Thirsk博士和Chris Hadfield上校，Matthew Bamsey博士（德國航空航天中心首席系統(tǒng)工程師）和Pascal Lee博士（美國宇航局艾姆斯研究中心Haughton-Mars項(xiàng)目的調(diào)查員和火星研究所的聯(lián)合創(chuàng)始人）。

大多數(shù)航天器的衛(wèi)生間情況與飛機(jī)相似，真空管系統(tǒng)將廢物安全清潔地運(yùn)送到儲(chǔ)存罐中。研究人員建議將額外的細(xì)菌引入該罐中，并通過基因工程控制它們的化學(xué)行為。這些細(xì)菌會(huì)將糞便分解成更多的物質(zhì)，其中之一將作為3D打印材料可回收利用。


在被泵入罐中后，廢物的第一階段發(fā)酵自然發(fā)生。天然的腸道細(xì)菌可以分解廢物，從而分泌出被稱為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的物質(zhì)。然后將VFA提取到另一個(gè)罐中，在那里可以生產(chǎn)最終的期望產(chǎn)品。

研究人員利用大腸桿菌，找出了負(fù)責(zé)分泌所需物質(zhì)聚羥基丁酸酯（PHB）的基因。 然后將這些經(jīng)過微調(diào)以分泌大量PHB的基因修飾的細(xì)菌植入含有VFA的第二罐中。 這種VFA是通過自然發(fā)酵從最初的人造人糞便中分泌出來的。

富含VFA的物流在厭氧條件下， 通過使用過濾器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵，該過濾器可以將未使用的細(xì)菌從所得到的PHB流中分離出來并將其再循環(huán)回罐中以進(jìn)一步發(fā)酵VFA。 至于富含PHB的物流，將其進(jìn)一步過濾以分離出水，然后可以在廢物處理系統(tǒng)開始時(shí)將水再循環(huán)回廁所。

然后使剩余的固體PHB干燥一段時(shí)間，此后不需要進(jìn)一步處理并且可以使用。 然后，PHB可以用于選擇性激光燒結(jié)（SLS）3D打印機(jī)而不需要額外的處理，并且這種高精度技術(shù)可以用于創(chuàng)建各種設(shè)備和供應(yīng)，這些設(shè)備和供應(yīng)可能在長(zhǎng)時(shí)間的太空旅程中很需要。

編譯自：3ders