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你绝对想不到!人类排泄物也能做3D打印材料

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       如何将人类排泄物“变身”3D打印材料?卡尔加里大学的Mayi Arcellana-Panlilio博士及其同事制定了一种以卫生方式处理人体废物的方法,通过特殊的基因工程酶将粪便转化为特殊的生物塑料物质,然后可以用作3D打印材料,以便在必要时制造新物品。
 
        废物处理的方法一直是太空研究的重点,因为条件有限,供水量必然有限。太空探索项目涉及的物流和高成本也意味着必须采取绝对最低限度的供应,因为重量的轻微增加可能意味着燃料的巨大增加,这对于推进设备进入轨道是必要的。Mayi Arcellana-Panlilio博士及其同事研究的项目可以同时为这两个问题提供解决方案。
 
 
       作为研究的一部分,该小组咨询了许多航天业专业人士,其中包括加拿大宇航员Robert Thirsk博士和Chris Hadfield上校、Matthew Bamsey博士(德国航空航天中心首席系统工程师)和Pascal Lee博士(美国宇航局艾姆斯研究中心Haughton-Mars项目的调查员和火星研究所的联合创始人)。
 
      大多数航天器的卫生间情况与飞机相似,真空管系统将废物安全清洁地运送到油箱中。研究人员建议将额外的细菌引入该罐中,并通过基因工程选择它们的化学行为。这些细菌会将粪便分解成更多的物质,其中之一将作为3D打印材料进行可回收利用。
 
      在被泵入罐中后,废物的第一阶段发酵自然发生。天然的肠道细菌可以分解废物,从而分泌出被称为挥发性脂肪酸(VFA)的物质。然后将VFA提取到另一个罐中,在那里可以进行干预以生产最终的期望产品。

 
   研究人员利用大肠杆菌细菌,找出了负责分泌所需物质-聚羟基丁酸酯(PHB)的确切基因。然后将这些经过微调以分泌大量PHB基因的细菌植入含有VFA的第二罐中。这种VFA是从最初的人造人粪便中分泌出来的,经过自然发酵。
 
      通过使用过滤器可以实现连续发酵,从而将未使用的细菌从所得到的PHB流中分离出来,并将其再循环回罐中以进一步发酵VFA。至于富含PHB的物流,将其进一步过滤以分离出水,然后在废物处理系统开始时将水再循环回厕所。
 

      而剩余的固体PHB,可用于选择性激光烧结(SLS)3D打印机而不需要额外的处理,并且这种高精度技术可以用于创建各种设备和耗材,这些设备和耗材在很长一段时间的太空旅程中可能会需要。由此可见,3D打印技术被认为是减少所需设备数量的解决方案,现在3D打印的材料可能变得比此前更容易获得。
 

 



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