10 способов, которыми моча может сформировать наше будущее
Обычно люди не задумываются над тем, какую роль мочеиспускание играет в прогрессе человечества и играет ли вообще.
Ответ может вас удивить: учёные полагают, что способов полезного использования мочи может быть столь же бесконечно много, как источников её получения.
1. Кровь для роботов
Кто мог догадаться, что наши будущие повелители станут работать на нашей собственной моче? Учёные из Лаборатории робототехники в Бристоле создали искусственное сердце для роботов будущего.
По состоянию на 2010-й год и предварительным оценкам исследователей, в мире насчитывается около 8,6 млн роботов, занятых в разных отраслях промышленности и выполняющих различные функции. В зависимости от назначения, роботы традиционно работают от солнечной энергии, батареях или электричестве. Питер Уолтерс и его коллеги из Университета Бристоля разработали более необычную концепцию.
Они создали искусственное сердце, в котором человеческая моча посредством микроскопической электростанции расщепляется на атомы и преобразуется в электричество. С помощью этого сердца удалось запустить робота модели «EcoBot» — раньше такие роботы могли функционировать на других биологически разлагаемых материалах, но на моче — впервые.
Исследователи чрезвычайно довольны своими успехами и в будущем планируют снабдить искусственным сердцем всех роботов этой модели, особенно тех, которые задействованы в таких проектах, как мониторинг загрязнения.
2. Отслеживание климатических изменений
Капский даман, обитающий в некоторых районах Африки, — это небольшое млекопитающее из семейства дамановых. Маленький пушистый зверёк похож одновременно на кролика и морскую свинку. Большую часть жизни даман проводит, греясь на солнышке или поедая траву и листья. На первый взгляд ничего особенного в этом животном нет — милашка, не более, но его моча может стать важнейшим инструментом для изучения климатических изменений.
Целые стайки капских даманов выбирают себе определённые места для мочеиспускания и делают это только там. Их моча очень быстро высыхает, соприкасаясь с пыльцой, сухими листьями и пузырьками воздуха, что может помочь понять, как меняется климат. Исследователи из Университета Монпелье во Франции изучили эти высохшие слои мочи и сравнили их с существующими теориями об изменениях климата в прошлом.
Они пришли к выводу, что моча даманов может рассказать последовательную и подробную историю о том, как за эти годы в действительности изменился климат на нашей планете — например, как в конце прошлого ледникового периода ледники отступили из Европы или как именно образовались озёра талой воды после того, как планета «прогрелась». Исследователи надеются, что моча даманов будет полезным инструментом для предсказаний будущих климатических отклонений.
3. Решение водного кризиса
Каким бы отвратительным это ни казалось, нам, возможно, придётся свыкнуться с мыслью о переработке мочи в пригодную для питья жидкость. Астронавты, к примеру, регулярно перерабатывают свою мочу во время долгих пилотируемых полётов в космосе.
Теперь учёные говорят, что употребление мочи может перестать быть прерогативой астронавтов или телешоу. Поскольку запасы пресной воды на планете стремительно уменьшаются, нам придётся в скором времени научиться перерабатывать и пить собственную мочу.
Национальный исследовательский совет США заявляет, что благодаря новой технологии, которая может эффективно перерабатывать мочу в воду с небольшими затратами, этот способ может стать потенциальным решением грядущего водного кризиса. В то время как моча, так или иначе, естественным образом возвращается в водоёмы (ну, ничего не поделаешь), процесс этот всё же долог, и гораздо быстрее будет забирать жидкость (мочу) непосредственно из канализации.
Возможно, мы в будущем даже сможем незатратно выделять из мочи фосфор — этот ресурс тоже стремительно сокращается. Технология уже применяется: из-за засухи, от которой страдают многие города в США, техасский городок Биг Спринг уже снабжает 27 тысяч жителей водой, полученной из мочи.
4. Борьба с загрязнением
Согласно данным, полученным Отделением погоды ООН, уровень СО2 в атмосфере стал необычайно высок: в 2011-м году количество СО2 составляло 393,1 промилле, а в 2012-м перевалило за 2,2 млн. Согласно прогнозам, к 2016-му году оно возрастёт до ошеломляющих 350-ти млн промилле — это верхняя планка для безопасного уровня.
СО2, основной катализатор глобального потепления, входит в естественный состав атмосферы. Тем не менее, деятельность человека в виде заводов и автомобильных выхлопных газов может увеличить количество этого газа настолько, что Земля просто не выдержит. Вернее, Земля-то всё выдержит, а вот люди — не факт: наша планета станет нагреваться в темпе, который для нас будет гибельным — ледники начнут таять, а озёра пересыхать буквально на наших глазах.
К счастью, учёные из Андалусии обнаружили, что глобальное потепление можно предотвратить или хотя бы замедлить с помощью странного варева из мочи и отходов производства оливкового масла: они выяснили, что этот любопытный коктейль поглощает СО2 при контакте с воздухом.
Исследователи объясняют, что каждая молекула мочевины в моче производит один моль бикарбоната аммония и один моль аммиака, которые затем поглощают один моль СО2 из воздуха, уменьшая тем самым чрезмерное количество парниковых газов. Когда СО2 поглощается, моча производит ещё один моль бикарбоната аммония, а его можно использовать для удобрения почвы.
Роль сточных жидкостей от производства оливкового масла состоит в предохранении мочи от пересыхания, пока она не насыщена газами. Уникальную смесь можно устанавливать в трубы, через которые обычно происходят выбросы углекислого газа. Также можно добавить автоматизированный механизм наполнения и опорожнения резервуаров с субстанцией — так система станет ещё удобнее.
5. Смартфоны на основе мочи
Около половины людей на планете пользуются смартфонами. Эти мобильные телефоны высокого класса могут делать почти всё, что душе угодно, но вопрос об их энергопотреблении — только вопрос времени.
К счастью, доктор Иоаннис Иеропулос из Лаборатории Робототехники в Бристоле (умные ребята там работают, однако) нашёл решение. В этом году он и его команда разработали метод зарядки смартфонов с помощью мочи: моча проходит через микробные топливные элементы, расщепляющие её в электричество. После такой подзарядки учёные смогли пользоваться телефоном достаточно долго, чтобы успеть отправить несколько сообщений, выйти в интернет и сделать телефонный звонок.
Правда, эта технология пока что находится в зачаточном состоянии: в настоящее время с её помощью можно получить не слишком-то много энергии, но исследователи настроены решительно. Фонд Билла и Мелинды Гейтс профинансировал дальнейшие исследования в этой технологии, так что, возможно, мочесмартфоны ожидает чистое и энергоёмкое во всех смыслах будущее.
6. Автомобили на основе мочи
В последнее десятилетие всё более популярными становятся альтернативные автомобили — те, что работают на электричестве или водородном топливе. Технология кажется многообещающей, поскольку означает, что транспортные средства станут дешевле, а загрязнение от них — меньше.
Тем не менее, альтернативные автомобили, кажется, всегда сопряжены с проблемами, препятствующими их выходу на рынок: хотя водород и присутствует в изобилии в нашей Вселенной, а добывать его можно из воды, всё-таки пока трудно выделить из водорода достаточное количество энергии, необходимой для работы автомобиля.
Чтобы решить эту проблему, доктор Джерардина Ботт из Университета Огайо разработала электролизер — он может выделять водород из мочи, расходуя при этом совсем немного энергии. По словам доктора Ботт, с помощью этой технологии мы сможем использовать мочу и выделяемый из неё водород для питания автомобилей.
Она объясняет, что поскольку водород меньше привязан к моче, чем к воде, электролизеру требуется только 0,37 вольт энергии — или меньше половины энергии АА батареи — для извлечения его из мочевины. Вода, с другой стороны, требует значительно больших энергозатрат — для выделения водорода нужно 1,23 вольт. Так что в будущем мы, быть может, будем ездить на мочетопливе.
7. Клетки мозга из мочи
Вопреки распространенному мнению, в мозге взрослого человека новые клетки появляются. Тем не менее, нейродегенеративные заболевания вроде болезни Паркинсона уничтожают больше клеток мозга, чем он создаёт, что приводит к появлению ужасных симптомов — слабоумия и депрессии. И где больным брать новые клетки мозга? Жить-то хочется, и жить полноценной жизнью.
Учёные из Китая считают, что новые клетки можно получить из мочи. Данкин Пей и его команда сообщают, что человеческую мочу можно использовать для выращивания новых клеток мозга.
Исследователи извлекли клетки из образцов мочи трёх разных доноров и превратили их в источник незрелых клеток мозга, которые в итоге преобразуются либо в глиальные клетки, либо в нейроны. Затем клетки вырастают, а учёные перепрограммируют их в разные клетки головного мозга — из некоторых получаются настоящие зрелые нейроны, обладающие способностью вырабатывать нервные импульсы.
Другие клетки специально преобразовали в поддерживающие глиальные клетки, такие как астроциты и олигодендроциты, а затем все клетки пересадили в нервную систему новорожденных крыс. Через месяц после трансплантации клетки мозга все ещё оставались живыми и активными, хотя их интеграция с существующей схемой мозга крысы пока изучается.
8. Ракетное топливо
Есть шанс, что следующая ракета полетит в космос на моче, поскольку учёные из Университета Неймегена в Нидерландах разработали способ превратить её в ракетное топливо. Микробиолог Майк Джеттен говорит, что тип бактерий, растущий и выживающий без кислорода, может преобразовать аммиак из мочи в гидразин — тип ракетного топлива.
Исследователи говорят, что бактерии — это универсальный анаэробный окислитель аммония. Хотя способность бактерий для преобразования аммиака в гидразин уже давно известна микробиологам, сложные процессы, задействованные в преобразовании, Джеттен и его команда выявили только недавно, что даёт возможность использовать бактерии практически как угодно.
Открытие призывает космические программы использовать великолепного микроба для наших будущих полётов в космос. С помощью миллионов галлонов аммиака, вырабатываемых человечеством каждый день во время походов в туалет, учёные надеются наладить производство огромного количества ракетного топлива из мочи.
Космические программы вроде НАСА постоянно страдают из-за огромных бюджетных сокращений, что может помешать новым космическим миссиям, так что такое топливо обещает стать реальным решением для финансовых проблем.
9. Пластик из мочи свиней
В настоящее время свиная моча — одна из самых актуальных проблем Дании: 20 млн свиней в стране производят галлоны и галлоны мочи в сутки, что для окружающей среды не слишком хорошо. К счастью, компания под названием «Агропласт» предлагает уникальное решение вонючей ситуации.
Сейчас-то мы точно не можем связать между собой понятия «свиная моча» и «пластмассовые ложки», но «Агропласт» планирует сделать именно это: датская компания обещает делать из мочи пластик для производства ложек и тарелок. Другого применения для свиной мочи не найти, так что пластик становится очень привлекательным средством для предотвращения растущего загрязнения.
Биопластик — материал, изготавливаемый из биомассы, — вещь, в общем то, не новая: люди делают его в течение уже многих лет из растительного масла, кукурузного крахмала и растительной целлюлозы. Тем не менее, биопластик оказался дороже, чем пластик из ископаемого топлива. «Агропласт» утверждает, что, в отличие от других видов, преобразованная в пластик свиная моча будет стоить втрое дешевле обыкновенной пластмассы.
10. Самовосстанавливающаяся резина
Из резины делаются не только шины и игрушки — удобный эластичный материал применяется во многих отраслях промышленности, но у него есть один недостаток: при большом нагревании резина ломается. Французский физик Людвик Либлер поставил задачу решить эту проблему и обратил своё внимание на мочу, а в результате создал фантастический каучук, который восстанавливает сам себя.
Этот удивительный материал создается путём объединения мочевины и растительного масла. При разрыве его части просто сцепляются вместе и возвращаются к исходному состоянию. По словам Либлера, секрет в том, что жирные кислоты растительного масла и их реакция на мочевину дают материал с неоднородной молекулярной системой — такая система не кристаллизуется и не становится жёсткой.
Возможности использования этого материала безграничны. Можно делать предметы «из научной фантастики»: вечные кроссовки, перчатки, кошельки или шины — да что угодно. На самом деле это может стать серьёзным скачком в науке: моча и растительное масло — возобновляемые и легко доступные ресурсы, так что массовое производство удивительного материала сложности не представляет.
Согласно французским СМИ, химическая компания «Arkema» недавно ввела новинку в производство, так что самовосстанавливающуюся резину мир увидит в ближайшем будущем.
