Версия для печати
Вернуться к списку

Российские учёные предложили новый метод утилизации отходов

В замкнутых пространствах, например на орбитальных космических станциях, остро стоит проблема утилизации отходов жизнедеятельности человека, или, проще говоря, экскрементов. Процесс утилизации должен проходить быстро, а вещества, которые при этом образуются, не могут быть едкими, токсичными или угнетать рост растений, а ещё лучше, если они окажутся полезными. Решение проблемы предложили специалисты Института биофизики СО РАН, Сибирского федерального университета и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН. Работу учёных поддержал интеграционный проект № 5 СО РАН.

Продукты жизнедеятельности человека перерабатывают бактерии, но делают они это очень медленно. Быстроту процесса могут обеспечить только физико-химические методы. Специалисты Института биофизики СО РАН предложили сжигать отходы в электрическом поле в среде перекиси водорода. После электрохимического окисления в реакторе остаётся раствор мочевины и некоторых минеральных солей, пригодных для выращивания растений. Мочевину обязательно разлагают, поскольку её наличие в питательных растворах для растений может способствовать появлению и распространению условно патогенных уробактерий; кроме того, мочевина выделяет в атмосферу незначительные количества аммиака, что неприемлемо в замкнутых помещениях, предназначенных для человека.

Помимо жидкой фазы, после электрохимического окисления отходов образуется смесь газов. Она содержит 65,5 процента кислорода, 3,6 процента углекислого газа, а также аммиак, метан и водород, которые представляют опасность для человека. Чтобы удалить вредные газы из атмосферы станции, водород окисляют до воды на платиновом катализаторе, а метан сжигают с образованием углекислого газа и воды. Аммиак окисляют до оксидов азота, используя катализаторы, разработанные в Институте катализа СО РАН. Оксиды азота тоже необходимо удалять из атмосферы – их пропускают через водный раствор, где они образуют соли азотной и азотистой кислот, которые легко усваиваются растениями.

После всех манипуляций в реакторе остаётся 94 процента кислорода и 6 процентов углекислого газа. Эту смесь уже можно выпускать в атмосферу станции. Однако исследователи опасались, что полученная газовая смесь содержит следовое количество вредных примесей, которые, постепенно накапливаясь в замкнутом объёме, могли бы превысить предельно допустимую концентрацию.

Возможное токсичное действие примесей учёные проверяли на редисе сорта Моховский – он чувствителен к внешним условиям, и его реакция на неблагоприятные факторы хорошо заметна. Но газ из реактора не оказывал вредного влияния на растения. Учёные пришли к заключению, что газовая смесь, оставшаяся после утилизации отходов жизнедеятельности человека, приемлема для растений и безопасна для дыхания на замкнутой станции.