未来载人航天任务中宇航员或许能够在太空中用自己的尿液发电

未来载人航天任务中宇航员或许能够在太空中用自己的尿液发电（神秘的地球插图）

（神秘的地球）据中国科学报（赵熙熙）：尿液通常被认为是应该丢掉的东西。然而作为一种大部分由水构成的物质，尿液在太空中可是宝贵的资源。如果最近来自实验室的一项新工艺能够被成功放大，则未来的太空旅行者将有望更有效地重复利用自己的尿液，从而回收水并制造一个小电源。

在国际空间站（ISS）中获得水以及其他供给是一件非常昂贵的事。里奥彼德拉斯市波多黎各大学分析化学家Eduardo Nicolau表示，将每公斤货物发射到近地轨道需要耗资33000美元。

而如果要将它们送到更高的轨道则需要更大的成本。因此即便可能的话，补给飞船携带人员远离地球轨道――例如奔赴火星――也将需要极其高昂的开支。

因此Nicolau指出，执行长期空间任务的宇航员必须重复利用他们的水。然而水的最大来源是宇航局自己的尿液。Nicolau估计，在这样一项任务中，每一名宇航局每天将可能产生超过1.5升的尿液，这一数字占航天器废水的81%以上。

并未参与此项新研究的负责空间站供水系统的美国宇航局（NASA）亚拉巴马州亨茨维尔市马歇尔空间飞行中心系统工程师Layne Carter表示，如今，ISS上的宇航员会过滤废水，随后再将它们蒸馏并变为纯水。他强调，当前的技术只能从尿液中回收75%的废水。但随着目前正在进行的努力，NASA工程师希望明年将这一比例提高至85％，之后逼近100％。

Nicolau表示，空间站目前的回收工艺主要是处理尿素――尿液中主要的富氮化合物。但是尿素可以用来制造能源，现在Nicolau及其同事已经开发出一种技术，能够同时使用尿素提高航天器废水的回收效率。

首先，研究人员利用渗透作用（在这一过程中某些物质会穿过一层薄膜）将有机大分子与水、尿素以及其他能够溶解的小分子或原子分离，而后者则能够透过薄膜形成一种盐溶液。

随后，研究人员将含有尿素的溶液通过一个他们称之为生物反应器的装置，后者塞满了浸透着脲酶（一种能够分解尿素的酶）的活性炭。在这一步的实验室测试中，大约86%的尿素被转化为氨。

研究人员在4月7日出版的《ACS可持续化学与工程学》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）杂志上报告了这一研究成果。

最终，这些氨被收集起来并注入一部类似电池的燃料电池，这种电池能够将氨转化为氮和水，并释放出能量。Nicolau指出，在这项试验中，产生的电能数量是很小的――电压约0.2伏，电流约2毫安。但是他说，研究小组希望能够在下一个版本的系统中改进电力输出。

25年来一直在NASA从事废水系统工作的Carter表示：“这听起来像是一个不错的过程，但我怀疑它是否会在大规模下奏效，或不受空间环境的控制。”他还指出，尿素只是尿液中相对较小的一个成分，因此它限制了研究小组的新工艺可能收获的电力，从而使其无法收回成本或费用。

“这一过程确实看起来很复杂，”Carter说，“我不知道回报是否值得。”