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Riciclaggio estremo dei materiali di scarto per i viaggi spaziali

Riciclaggio estremo dei materiali di scarto per i viaggi spaziali
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Riciclaggio spaziale: da urina e CO2 integratori e pezzi di ricambio. È l’idea di un team di ricercatori della Clemson University: sfruttare speciali lieviti per riciclare materiali di scarto come anidride carbonica e urina, e produrre sostanze nutrienti e altri rifornimenti necessari per le lunghe missioni spaziali del futuro.

VERSO la Luna e oltre, con l’obbiettivo dichiarato di arrivare su Marte entro i prossimi decenni. E poi chissà. È il piano della Nasa, un progetto ambizioso che dovrà superare moltissime avversità prima di vedere realmente la luce: limiti di budget, tecnologie da rifinire o inventare di sana pianta, problemi teorici e pratici da superare. Non ultimo, quello dei rifornimenti: in un viaggio che potrebbe durare mesi, se non anni, servirebbero probabilmente più alimenti, utensili e pezzi di ricambio di quanti gli astronauti possono portare con sé da terra. Come fare? Alcuni scienziati pensano che la soluzione sia il riciclaggio, e in una forma abbastanza estrema: sfruttare ogni molecola, ogni essudazione dell’equipaggio per produrre sostanze e strumenti necessari. E se può sembrare fantascienza, in realtà i primi risultati stanno già iniziando ad arrivare.

“Se manderemo degli astronauti in missioni della durata di anni sarà essenziale individuare un sistema che permetta di riutilizzare e riciclare ogni cosa che portano con sé”. È l’opinione di Mark Blenner, biologo della Clemson University che con il suo gruppo di ricerca lavora da tempo per trasformare questa intuizione in realtà. E che ha appena presentato i primi risultati di questo lavoro nel corso del recente congresso annuale della American Chemical Society.

La soluzione che immagina Blenner passa per un microorganismo, il lievito, capace di produrre polimeri ed elementi nutritivi a partire da semplici molecole di scarto, come l’anidride carbonica che espiriamo e l’azoto contenuta nell’urina. “Quello che cerchiamo di realizzare – racconta – è un sistema biologico che gli astronauti possano risvegliare in qualunque momento da uno stadio dormiente, per produrre quel che gli serve, esattamente quando gli serve”.

Per farlo, è necessario trasformare i prodotti di scarto presenti su un’astronave in sostanze necessarie per la crescita dei lieviti: azoto e carbonio. Per quanto riguarda il primo elemento, i ricercatori hanno scoperto che i lieviti possono sopravvivere estraendo l’azoto direttamente dall’urina umana (ricca di questo elemento sotto forma di urea). Mentre per il carbonio è possibile utilizzare un altro prodotto di scarto del nostro metabolismo: l’anidride carbonica creata durante la respirazione. I lieviti non riescono ad utilizzarla direttamente, ma i ricercatori hanno individuato la soluzione perfetta: cianobatteri e alghe, organismi fotosintetici che degradano l’anidride carbonica e producono carbonio assorbibile dai lieviti.

In questo modo è possibile mantenerli in vita, e utilizzarli per la produzione di sostanze necessarie agli astronauti. Uno dei ceppi studiati da Blenner è in grado ad esempio di produrre Omega 3, acidi grassi essenziali che non possono essere conservati per più di un paio di anni, e che andranno quindi prodotti durante il viaggio in caso di missioni spaziali particolarmente lunghe.

Un altro ceppo produce invece polimeri, macromolecole che compongono i materiali sintetici come il nylon. In particolare il lievito ingegnerizzato da Blenner è in grado di produrre poliestere, che teoricamente in futuro potrebbe essere caricato all’interno di una stampante 3D, e utilizzato per produrre una vasta gamma di strumenti, utensili e pezzi di ricambio.

Attualmente l’efficienza del processo è ben lontana da quella necessaria – per produrre una chiave inglese in poliestere attualmente serve una colonia di lieviti che riempirebbe una vasca da circa mille litri – e per pensare ad un utilizzo reale di queste tecnologie bisognerà aumentare notevolmente le tipologie di materiali che possono essere prodotti. Ma Blenner è convinto di essere sulla strada giusta: non sarà oggi, e magari neanche domani, ma in futuro colture di lieviti produrranno vitamine, acidi grassi, materie plastiche e tutto il necessario per mantenere in vita i nostri astronauti durante l’esplorazione del Sistema Solare. Chiedendo in cambio solo un po’ di urina, anidride carbonica, o qualche altra sostanza di scarto cui facciamo volentieri a meno. Sarà davvero possibile? Che dire, staremo a vedere.

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