terça-feira, 28 de junho de 2011

Alimentação regenerativa, resíduos orgânicos e provisão de água


Há mais ou menos uma semana, recebi um contato pelo MSN me perguntando como eu faria pra alimentar as 145.000 pessoas que estariam à bordo da A.R.C.A., e também como prover água pra todo mundo.

Então resolvi fazer esta postagem pra que todos possam entender como isso funcionaria...
Vamos por partes...

1ª Parte - A alimentação

A resposta para o problema da alimentação é conhecida a alguns anos... Chama-se HIDROPONIA, que é a técnica de cultivar plantas sem solo, onde as raízes recebem uma solução nutritiva balanceada que contém água e todos os nutrientes essenciais ao desenvolvimento da planta. Na hidroponia as raízes podem estar suspensas em meio liquido (NFT) ou apoiadas em substrato inerte (areia lavada por exemplo).

Na A.R.C.A fica fácil usar hidroponia pois sempre teremos muita água disponível (conforme explicarei mais à frente). Com o processo hidropônico também podemos alimentar a seção de cultivo animal, que nos proverá leite, carne, pele e outros subprodutos.

O sistema hidropônico que foi escolhido para a A.R.C.A. foi o tipo rotativo alimentado por LEDS, conhecido por Horta Omega, criada pela empresa canadense Omega Garden, possibilita uma produção 5 vezes maior por watt de energia consumido e menor uso de água, na comparação com outros sistemas que utilizam iluminação artificial. Isso porque as plantas crescem mais rapidamente em um espaço reduzido.

A Horta Ômega
 A Horta Omega realiza a rotação constante das plantas.

As plantas cresceriam mais rápido devido à sua disposição: elas ficam dentro de uma espécie de cilindro e no centro dele lâmpadas LED substituem a luz natural, mas não gastam muita energia. Todas as plantas no cilindro recebem a mesma quantidade de luz. Além disso, o consumo de água é reduzido em 99%.
Outro diferencial da Horta Omega é o sistema “carrossel”. Os cilindros possuem uma rotação constante que movimenta as plantas e potencializa seu crescimento. Estando em movimento, as auxinas (hormônio relacionado ao crescimento) se distribuem melhor em toda a planta, fazendo-as crescerem igualmente. E a horta não ocupa tanto espaço.

Esse sistema também se adapta bem a condições de gravidade variável. Embora a A.R.C.A possua gravidade simulada através de rotação, essa gravidade pode apresentar variações quando em órbita de planetas ou mesmo proximidade com sistemas solares. Dai a necessidade de algo que funcione bem mesmo que a gravidade esteja meio "estranha".

Caso o sistema hidropônico falhe, ainda estarão disponíveis 1000 "máquinas de maná" espalhadas pela nave, mas sobre essas falarei em outra postagem.

2ª Parte - Tratamento de resíduos orgânicos


A A.R.C.A. tratará dos esgotos de forma minimalista, ou seja, cada "banheiro" ou local de receptação de resíduos terá uma mini-estação de tratamento como esta da foto que aparece acima. Porém, todas serão equipadas com a nova tecnologia de bactérias.

Como você acha que nosso esgoto é tratado? Atualmente, algumas bactérias fazem o trabalho sujo, mas há uma possibilidade de outros tipos de organismos limparem nosso esgoto e, de quebra, fornecer energia “limpa”.

Em uma estação de tratamento convencional, microorganismos digerem a parte “sólida” do esgoto e convertem o material em metano, deixando para trás um líquido que contêm amônia e fosfatos que, como são tóxicos, precisam ser removidos antes da água ser devolvida para os rios.

Para tirar o amônio da mistura, muita energia é necessária – consome uma média de 44 watts por hora para cada pessoa que “deixa seu produto” ir pelo ralo.

Mas agora pesquisadores da Universidade Tecnológica de Delft, na Holanda, desenvolveram uma técnica que corta boa parte dos gastos com energia. Uma bactéria, chamada de anammox, é capaz de retirar a amônia da água sem precisar de oxigênio, convertendo o produto diretamente em nitrogênio.

Além disso, um dos subprodutos do processo é o metano, que pode ser usado como combustível. Estima-se que, em vez de consumir energia, o tratamento de esgoto poderia gerar 24 watts por hora para cada pessoa que usa o esgoto.

Este processo é muito eficiente e ajuda os geradores de energia da nave a funcionarem.

3ª Parte - Provisão de água

Conforme foi visto em postagens anteriores, a cada duas pessoas à bordo da A.R.C.A, serão construidos alojamentos de tripulação quase iguais às atuais SleepBox.
A diferença dos alojamentos para as sleepbox, é que além de poderem ser usados como abrigos de sobrevivência no vácuo espacial, eles possuem sistemas de energia e banheiros com tratamento de dejetos diretamente ligados aos mesmos.
E é exatamente nesse ponto que entra a provisão de água da nave inteira! Cada alojamento de pessoal terá um gerador de energia movido à célula de combustível (hidrogênio), que irá converter hidrogênio e gás metano em respectivamente água (H²O), oxigênio (O²), energia elétrica e calor. Com isso, serão criados por dia cerca de 75 litros de água diários POR ALOJAMENTO, o que dá uma quantidade ENORME de água!

Sistema de células de combustível para teste

O hidrogênio poderá ser captado no espaço e/ou produzido na própria nave a partir da água excedente, e o metano virá das estações de tratamento de dejetos, assim como da fazenda de animais da nave! Tudo em um ciclo fechado quase sem perdas, e as perdas podem ser facilmente repostas a partir de bolsões de gases, facilmente encontrados no espaço.

3 comentários:

  1. hidrogênio no espaço? Encontrar bolsões de gases, facilmente encontrados no espaço????? Como seria este localizador simples para detecção de gases no espaço? Qual o raio de detecção dele?

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  2. existem várias fontes de hidrogênio já conhecidas no espaço, entre elas os anéis planetários (que contem água na forma de gelo e hidrogênio gasoso flutando entre eles, e também nas fontes de amônia (cuja dissociação é simples - basta passar uma corrente elétrica qualquer) que existem tanto no nosso sistema solar quanto em outros. Em espaço profundo temos as várias nebulosas e discos estelares, todos são profusos em hidrogênio, não esqueça que o hidrogênio é o elemento mais abundante do universo.

    A detecção do hidrogênio se torna possivel por espectografia de longa distância, exatamente como fazemos para medir os componentes de estrelas longínquas.

    abraços.

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  3. Muito legal MadFox!!! prescisando de um agrônomo é só falar!!! estou desenvolvendo o meu lado "Cientista Maluco Beleza do Espaço" huahua...
    Mais gostaria de saber quantas especies animais e vegetais estariam abordo? Se apenas especies doadoras ou tbm silvestres? Ou mesmo manter um banco genetico varidado? vai que no outro planeta encontraremos uma investação de insetos alieniginas ou coisa mais louca- não, na verdade os alieniginas seriamos nós rsrs não é mesmo? - Enfim vai que prescisamos de um eficiente controle biologico...
    Abração...

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