För att mänskligheten ska bli en multianetär art måste vi bli mycket bra på att minska vår konsumtion, återanvända material och återvinna vårt avfall. Dessa tre regler kan vara svåra att uppnå på jorden, men tänk dig att försöka leva efter dem i djupt utrymme, isolerat i ett rymdskepp i månader eller kanske år. Plötsligt minska, återanvändning och återvinning är inget alternativ, det är nödvändigt för överlevnad.

För närvarande, astronauterna och kosmonauterna ombord på den internationella rymdstationen använder teknik som återvinner urin till renat dricksvatten, men det är bara en droppe i skopan. Enligt ny forskning som presenterades vid 254:e National Meeting &Exposition of the American Chemical Society (ACS) den 22 augusti, urin är så mycket mer.

"Om astronauter ska göra resor som sträcker sig över flera år, vi måste hitta ett sätt att återanvända och återvinna allt de har med sig, "sade Mark A. Blenner, i den medföljande utgåvan. Blenner är biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik vid Clemson University. "Atomekonomin kommer att bli riktigt viktig, " han lägger till.

Blenners forskning fokuserar på möjligheten att använda mikroorganismer för att omvandla kemikalierna i urinen och koldioxiden i utandad andning till användbara råvaror, som plast. Med andra ord, kemikalierna som kissa innehåller skulle inte helt enkelt kasseras som giftiga biprodukter i vattenreningssystem (som de finns på ISS), de kan bli en ovärderlig resurs för att tillverka verktyg och för att tillverka kosttillskott som är avgörande för mänsklig överlevnad.

Inga interplanetära hårdvaruaffärer

På jorden, det är svårt att föreställa sig att inte bara gå till järnaffären för att köpa en reservdel för en trasig maskin eller ett skadat verktyg. Trasig skiftnyckel? Inga problem! En ersättare väntar på dig längs vägen. Men bryta en skiftnyckel under transport till Mars? Väl, det är en stor problem. Närmaste järnaffär ligger miljontals mil bort, och du måste verkligen dra åt bulten på luftslussen ...

Det är här Blenners forskning kommer in. Under deras resa, astronauter kommer att producera avfall. Men för att göra rymdfarkostens "atomekonomi" så effektiv som möjligt, all urin samlas in och omvandlas till vatten och andra råvaror. Och nyckeln till att göra detta till en möjlighet verkar vara jäst - samma saker som fermenterar socker till alkohol. Men denna jäst används inte för att producera öl, denna mikrobe - kallad Yarrowia lipolytica - kan genetiskt modifieras för att bli den grundläggande ryggraden för en hälsosam och kapabel mänsklig närvaro i rymden.

"Att ha ett biologiskt system som astronauter kan vakna från ett vilande tillstånd för att börja producera vad de behöver, när de behöver det, är motivationen för vårt projekt, " han sa.

Y. lipolytica kräver kol och kväve för att metabolisera och växa. Dessa element kan komma från obehandlad astronauturin, som innehåller urea (en molekyl rik på kväve), och astronauternas utandade andetag, som innehåller koldioxid som kan ge kolet. Kolet kan också extraheras från det rikliga CO2 i Mars -atmosfären.

Efter att ha experimenterat med olika stammar, det fann forskarna Y. lipolytica kan producera monomerer som en biprodukt som kan omvandlas till polyesterpolymerer. Denna polyester kan sedan matas till 3D-skrivare, till exempel, för att tillverka en rad plastverktyg. Att plötsligt ha en järnaffär i närheten är inte lika mycket ett problem.

En annan stam av Y. lipolytica producerar omega-3 fettsyror som långvariga rymdresenärer kommer att behöva stödja hjärtat, ögon- och hjärnhälsa, sa Blenner och hans team. Detta är en viktig detalj; omega-3 har en mycket kort hållbarhet, och alla förnödenheter från jorden ombord på ett rymdskepp blir snabbt värdelösa, så det är viktigt att hitta sätt att producera detta tillskott i rymden.

Tills vidare, mängden biprodukter som produceras av Y. lipolytica är begränsade, men Blenners team arbetar med att optimera produktionen av polymerer och fettsyror så att de kan användas som en riklig resurs för vår utforskning av solsystemet.

Så, nästa gång du spolar toaletten efter att ha tagit en kissa, tänk på råvarorna du spolar bort. På Mars, att urinen sannolikt skulle vara mer värdefull än guld.

Trots det du kanske har fått tro, urinen är inte steril, så nix den idén att kissa på ett sår, va?