Переработанная моча может изменить наше отношение к этим отходам
Большинство из нас не слишком задумываются о том, что у нас в моче. Мы идем, смываем и забываем. Но, по словам некоторых ученых, это упускает прекрасную возможность. Они находят новые — и весьма ценные — способы применения химических веществ, содержащихся в моче.Недавнее исследование показало, что некоторые дрожжи могут превращать ингредиенты из мочи в гидроксиапатит (Hydrox-ee-AP-eh-tyte). Этот минерал на основе кальция укрепляет кости.Хирурги и стоматологи иногда используют его для восстановления костей и зубов. Это также может помочь в изготовлении прочных строительных материалов. И это стоит дороже, чем предыдущие продукты на основе мочи.
«Мы берем отходы производства и превращаем их в нечто ценное», — говорит Джереми Гест.
Он надеется, что выводы его команды вдохновят города на «управление утилизация отходов по–новому.” Гость — инженер-эколог из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне. Его команда поделилась своей новой работой 6 мая в журнале Nature Communications.
Превращение tinkle в сокровище
Современные города рассматривают пи просто как проблему, требующую решения. Очистные сооружения отфильтровывают микробы из воды, чтобы остановить распространение болезней. Эта очистка также удаляет из мочи элементы, которые могут нанести вред окружающей среде. Азот является одним из таких загрязнителей. Как и фосфор. Но эти элементы не обязательно вредны, говорит Тревор Бойер. Большинство “загрязняющих веществ — это просто химические вещества, оказавшиеся не в том месте и не в то время”. Бойер — инженер-эколог из Университета штата Аризона в Темпе. Он не принимал участия в новом исследовании. Но он изучает, как мы можем извлекать ресурсы из сточных вод.
Пояснение: По словам Бойера, азот и фосфор, содержащиеся в моче, могут быть использованы для производства удобрений. При разложении мочи также образуются аммиак и мочевина. Многие компании используют эти химические вещества для производства своей продукции.Однако изменить отношение общества к моче будет непросто. Удобрения, например, не очень дороги. Трудно получать питательные вещества из сточных вод “и обеспечить продажу питательных продуктов [окупающих затраты на это]”, — объясняет Гест.
Вот почему его команда обратилась к гидроксиапатиту. Его делают из того же материала, что и удобрения, но продают дороже. Это может побудить города пересмотреть систему обработки воды, чтобы получать полезные ископаемые.
Крошечные фабрики по производству гидроксиапатита
Вдохновение пришло, когда ученый из лаборатории Питера Эрджиуса заметил нечто странное. Эрджиус работает в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в Калифорнии. Там он изучает, как изменяются материалы в жидкостях, например, внутри живых клеток. Для этого он использует электронный микроскоп.
Его команда изучала дрожжи под названием Saccharomyces boulardii. “Дрожжи используются уже тысячи лет”, — отмечает Эрджиус. “Люди практически одомашнили их”. Например, люди используют их для выпечки хлеба. “Мы знаем, как выращивать дрожжи, как поддерживать в них жизнь, как сделать их счастливыми”.
Но его команда хотела узнать больше о том, как работают эти дрожжи.
Однажды ученый в лаборатории заметил что-то похожее на странное скопление минералов внутри дрожжевых клеток. “Вероятно, на самом деле это не внутри [клеток]”, — вспоминает Эрджиус. Но так оно и было.
Его команда представила дрожжи с разных сторон. Чтобы понять, что происходит, они также использовали цветные красители, чтобы отслеживать, как материалы попадают в дрожжи и выходят из них.
Они обнаружили, что дрожжи поглощают минералы из окружающей их жидкости.
Дрожжи могут поглощать и выделять ионы металлов, говорит Бехзад Рад. Биофизик из LBNL, он работал над проектом по созданию дрожжей. Дрожжи помещали эти вещества в вакуоли — резервуары для хранения внутри своих клеток. Внутри вакуолей дрожжи вырабатывали различные химические ингредиенты. При высвобождении из клетки эти химические вещества кристаллизуются в гидроксиапатит.
Этот процесс имитирует то, как остеобласты человека, тип костных клеток, создают этот материал. В честь этого ученые назвали свои дрожжевые клетки “osteoyeast”.
Кай Удерт — системный инженер Швейцарского федерального института водных наук и технологий. Это в Дюбендорфе. Хотя он и не принимал участия в новой работе, он изучает, как города могут перерабатывать мочу. Бактерии в туалетах тоже выделяют гидроксиапатит из мочи, отмечает он. Но дрожжевой процесс дает больше этого минерала, чем бактерии. И, в отличие от бактерий, они не вырабатывают кучу других нежелательных минералов.
Дрожжи вырабатывают около 1 грамма этого минерала из каждого литра (кварты) мочи. Моча, естественно, не содержит достаточного количества кальция для поддержания этого процесса, поэтому исследователи добавили немного больше.
Изобилие возможностей
Гест и его коллеги подсчитали, за сколько можно продать их гидроксиапатит. Их оценка: от 19 до 138 долларов за кубический метр (примерно 264 галлона) мочи. Это примерно объем холодильника. Из того же количества мочи получается удобрение стоимостью от 12 до 33 долларов. Таким образом, города могли бы получить большую прибыль от переработки мочи в гидроксиапатит.
Для производства этого продукта потребовалось бы отделять мочу от других отходов в туалете. Собранная моча проходит несколько этапов обработки. Гость представляет, что моча и дрожжи могут попасть в резервуар из нержавеющей стали. Там дрожжи будут использовать минералы из мочи для образования гидроксиапатита.
