Использование воды из пруда: исследователи применяют биопроизводство для создания пищи

Исследователи из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса (APL) в Лорел, штат Мэриленд, изучают новый подход к производству продуктов питания по требованию с использованием нетрадиционных материалов. В рамках проекта Feedstocks for Food Production (FFP) APL исследует способы выращивания съедобных микробиальных продуктов питания, используя непригодную для питья воду.

Потенциальное значение для военных операций

Эти усилия могут иметь большое значение для военных операций в отдалённых или жёстких условиях по всему миру. Использование биопроизводства позволяет решить проблемы, связанные с логистикой традиционных поставок, одновременно предлагая масштабируемое решение для поддержания операций в условиях ограниченных ресурсов, — говорит Коллин Тимм, главный исследователь проекта.

«Представьте, сколько времени требуется, чтобы вырастить зерно для производства пшеницы, — сказал Тимм, который также является главным научным сотрудником отдела физических и биологических систем в секторе асимметричных операций APL. — Нужно время, чтобы посеять материал, дать ему вырасти, собрать урожай, обработать и превратить в нечто пригодное для потребления. Но что, если бы у нас был способ производить еду быстро и с использованием любой доступной воды? Вот к чему мы стремимся».

Критический компонент работы

Критическим компонентом этой работы является «сырьё» или исходный материал, используемый для производства чего-то более полезного.

«Сырьё — это обычно что-то малоценное, что мы можем превратить во что-то ценное, — сказал Тимм. — В случае с водой примерами малоценного сырья могут служить грязная вода из посуды и из ванны. Но если мы сможем использовать её для производства аварийного рациона, это будет ценным продуктом».

Инициатива DARPA

Эти усилия поддерживают программу DARPA Cornucopia, инициативу по созданию систем, превращающих простые ресурсы — воду, воздух и электричество — в пищу. В рамках программы Cornucopia исследователи изучают нюансы производства продуктов питания по требованию, когда питьевая вода ограничена или недоступна.

«Мы говорим о морской воде, воде из пруда и любой другой воде, используемой во время операций в полевых условиях, — сказал Тимм. — Вся грязная вода или «серая вода», производимая военными объектами, может быть направлена в процесс производства микробиальных продуктов питания».

Участие учёных

Команда включает исследователей, которые специально изучают этот спектр источников воды, чтобы измерить индивидуальное влияние на усилия по биопроизводству. Среди их усилий — сбор проб воды из пруда на территории лаборатории и из центральной водопроводной линии, а также использование синтетических формул для представления пресной, солоноватой и серой воды.

«Мы пытаемся охарактеризовать и понять различия в диапазоне источников воды, — сказала Лия Тэлботт, учёный-эколог из APL. — Невозможно точно знать, с чем столкнутся наши военные в полевых условиях, поэтому мы хотим убедиться, что понимаем, как действовать в этих уникальных ситуациях».

Производство микробиальных продуктов питания

Одной из основных целей этих усилий является производство микробиального пищевого продукта, который содержит четыре основных макроэлемента: белок, углеводы, жиры и клетчатку.

«В лаборатории у нас одновременно работает от 60 до 100 пробирок, — сказала Сенека Бесслинг, биолог из APL. — Мы выращиваем разные штаммы бактерий и водорослей в разных типах воды, выявляя изменения условий роста с целью увеличения объёма или скорости роста».

Команда говорит, что эти небольшие изменения в лабораторных условиях роста приводят к прогрессу.

«У нас есть много разных установок для культивирования, поэтому мы можем выращивать наши микробы в условиях, которые были бы репрезентативными для того, что кто-то мог бы увидеть в полевых условиях, — сказал Ситтманн. — Мы можем легко модулировать свет и возмущения, пока исследователи воды сужают макро- и микроэлементные факторы в диапазоне источников воды».

Для военных, действующих в полевых условиях, эти возможности могут исключить необходимость транспортировки продуктов питания на передовую. Они также могут исключить потенциальную цель для противников, поскольку усилия по дозаправке часто уязвимы при транспортировке.

«Если произойдёт сбой в цепочке поставок, эта возможность позволит нашим военным использовать имеющиеся у них материалы, чтобы оставаться сытыми, — сказал Тимм. — Мы предполагаем, что эта возможность позволит начать производство продуктов питания в течение 48 часов после настройки. Это, возможно, будет не пятизвёздочный обед, но он будет соответствовать правильному профилю макронутриентов — и это может иметь решающее значение».

Предоставлено Лабораторией прикладной физики Джонса Хопкинса.

Источник