In extreme omgevingen, zelfs de meest gewone taken kunnen onoverkomelijke uitdagingen lijken. Door zulke moeilijkheden de mensheid heeft, voor het grootste gedeelte, gevestigd op gronden die gunstig waren voor het oogsten van gewassen, vee hoeden, en schuilplaatsen bouwen. Maar terwijl we proberen de grenzen van menselijke verkenning te verleggen, zowel op aarde als in de ruimte, de mensen die deze zoektocht pionieren, zullen ongetwijfeld te maken krijgen met omstandigheden die, voor alle doeleinden, niet bevorderlijk zijn voor menselijke bewoning.

Een van de belangrijkste uitdagingen waarmee elke beoogde langetermijnregeling wordt geconfronteerd, zij het op Antarctica of op Mars (misschien in de nabije toekomst), een zekere mate van autonomie bereikt, om geïsoleerde kolonies in staat te stellen te overleven, zelfs in het geval van een catastrofale mislukking in de bevoorrading. En de sleutel tot het bereiken van deze autonomie is het zorgen voor voldoende voedsel en zelfvoorziening. Niet verrassend, daarom, ruimtelandbouwtechnologie is een van de onderzoeksthema's die momenteel worden uitgevoerd door het Research Center for Space Colony van de Tokyo University of Science. De onderzoekers hopen hier het voortouw te nemen in de technologische ontwikkeling voor veilige en duurzame ruimtelandbouw - met als doel de mens lang in stand te houden in een extreem gesloten omgeving zoals een ruimtestation.

Hiertoe, een innovatief onderzoek werd uitgevoerd door een team van Japanse onderzoekers onder leiding van Junior Associate Professor Norihiro Suzuki van de Tokyo University of Science - deze studie, gepubliceerd als een "Brief, " maakte de voorpagina van de prestigieuze Nieuw tijdschrift voor chemie van de Royal Society of Chemistry. In dit onderzoek, Dr. Suzuki en zijn team wilden het probleem van voedselproductie in gesloten omgevingen aanpakken, zoals die in een ruimtestation.

Beseffend dat boeren al duizenden jaren dierlijk afval als meststof gebruiken, als een rijke bron van stikstof, Dr. Suzuki en zijn team hebben de mogelijkheid onderzocht om het te vervaardigen uit ureum (het hoofdbestanddeel van urine), vloeibare meststof te maken. Dit zou tegelijkertijd ook het probleem van de behandeling of het beheer van menselijk afval in de ruimte aanpakken! Zoals Dr. Suzuki uitlegt, "Dit proces is interessant vanuit het perspectief van het maken van een bruikbaar product, d.w.z., ammoniak, van een afvalproduct, d.w.z., urine, met behulp van gemeenschappelijke apparatuur bij atmosferische druk en kamertemperatuur."

Het onderzoeksteam, waaronder ook Akihiro Okazaki, Kai Takagi, en Izumi Serizawa van ORC Manufacturing Co. Ltd., Japan bedacht een elektrochemisch proces om ammoniumionen (vaak aangetroffen in standaard meststoffen) af te leiden uit een kunstmatig urinemonster. Hun experimentele opzet was eenvoudig:aan de ene kant, er was een reactiecel, met een met boor gedoteerde diamant (BDD) elektrode en een licht-induceerbare katalysator of "fotokatalysator" materiaal gemaakt van titaniumdioxide. Op de andere, er was een "tegen"-cel met een eenvoudige platina-elektrode. Als stroom in de reactiecel wordt geleid, ureum wordt geoxideerd, ammoniumionen vormen. Dr. Suzuki beschrijft deze doorbraak als volgt:"Ik sloot me aan bij het 'Space Agriteam' dat zich bezighoudt met voedselproductie, en mijn onderzoeksspecialisatie is fysische chemie; daarom, Ik kwam op het idee om 'elektrochemisch' een vloeibare meststof te maken."

Het onderzoeksteam onderzocht vervolgens of de cel efficiënter zou zijn in aanwezigheid van de fotokatalysator, door de reactie van de cel met en zonder te vergelijken. Ze ontdekten dat hoewel de aanvankelijke uitputting van ureum min of meer hetzelfde was, de geproduceerde ionen op stikstofbasis varieerden zowel in tijd als in distributie toen de fotokatalysator werd geïntroduceerd. Opmerkelijk, de concentratie van nitriet en nitraationen was niet zo hoog in aanwezigheid van de fotokatalysator. Dit suggereert dat de aanwezigheid van de fotokatalysator de vorming van ammoniumionen bevorderde.

Dr. Suzuki stelt, "We zijn van plan om het experiment uit te voeren met echte urinemonsters, omdat het niet alleen primaire elementen (fosfor, stikstof, kalium) maar ook secundaire elementen (zwavel, calcium, magnesium) die essentieel zijn voor plantenvoeding! Daarom, Dr. Suzuki en zijn team zijn optimistisch dat deze methode een solide basis biedt voor de productie van vloeibare mest in gesloten ruimtes, en, als. Dr. Suzuki merkt op, "Het zal nuttig blijken te zijn voor het ondersteunen van langdurig verblijf in extreem gesloten ruimtes zoals ruimtestations."

Mensen die op Mars wonen, kunnen nog steeds een verre realiteit zijn, maar deze studie lijkt zeker te suggereren dat we op weg zouden kunnen zijn om duurzaamheid te garanderen - in de ruimte - zelfs voordat we er echt zijn!