Подсистема физико-химических реакторов минерализации отходов для биолого-технических систем жизнеобеспечения космического назначения
Автор: Морозов Е.А., Трифонов С.В., Салтыков М.Ю., Мурыгин А.В., Тихомиров А.А.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.18, 2017 года.
Бесплатный доступ
На кафедре замкнутых экологических систем Сибирского государственного университета науки и техно- логий имени академика М. Ф. Решетнева совместно с Институтом биофизики Сибирского отделения Россий- ской академии наук ведутся разработки искусственного высокопроизводительного физико-химического звена редуцентов для биолого-технических систем жизнеобеспечения космического назначения, в частности, для готовящегося эксперимента БИОС-4 с экипажем из 3 человек. Физико-химическая переработка отходов тре- буется из-за неприемлемости для вывода на орбиту очень больших буферных емкостей, а значит, и масс - многих естественных составляющих биологических звеньев переработки отходов. Подсистема физико- химических реакторов для переработки органических отходов в удобрения для выращивания культурных рас- тений на гидропонике периодически совершенствуется. Параллельно разрабатываются различные варианты подобных функциональных звеньев с различными характеристиками. Рассматривается подсистема физико- химических реакторов переработки отходов в биолого-технической системе жизнеобеспечения БИОС-4. Целью статьи является обзор текущего состояния особенностей разработки технологий переработки отхо- дов с использованием подсистемы физико-химических реакторов на основе метода «мокрого сжигания», а также ее автоматизации и компьютерного мониторинга параметров протекания процесса. Рассматри- ваемая установка для переработки органических отходов в удобрения применительно к замкнутым экосисте- мам космического назначения состоит из подсистемы реакторов «мокрого сжигания», разложения мочевины и синтеза H2O2. Авторы разрабатывают единый интерфейс сбора данных о параметрах работы вышеназван- ных реакторов и систему автоматического управления ими. Представлены технические детали протекаю- щих, разрабатываемых и проектируемых процессов переработки отходов. Дано целостное представление о звене физико-химической переработки отходов на экспериментальном стенде БИОС-4 сегодня. К настоя- щему моменту представлены действующие установки либо концептуальные решения для их разработки, включая автоматизацию. Для всех основных звеньев технологической подсистемы переработки отходов при- менительно к биолого-техническим системам жизнеобеспечения космического назначения ведется их опти- мизация и экспериментальная проверка.
Пилотируемые космические полеты, замкнутые системы жизнеобеспечения, круговорот, технологические процессы, переработка отходов, удобрения, автоматизация
Короткий адрес: https://sciup.org/148177738
IDR: 148177738
Список литературы Подсистема физико-химических реакторов минерализации отходов для биолого-технических систем жизнеобеспечения космического назначения
- Gitelson J. I., Lisovsky G. M., MacElroy R. Man-made Closed Ecological Systems/Taylor & Francis Inc. 2003. 400 p.
- Biological life support systems for a Mars mission planetary base: Problems and prospects/A. A. Tikhomirov //Advances in Space Research. 2007. Vol. 40, iss. 11. Pp. 1741-1745. 2006.11.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.asr
- Бaрцев C. И. Oтнoшение пoдoбия и редукция cлoжнocти мoделей экocиcтем//Мaтемaтичеcкoе мoделирoвaние в экoлoгии. ЭкoМaтМoд-2009: мaте-риaлы кoнф. Пущинo, 2009. С. 25-26.
- Зaмкнутaя cиcтемa: челoвек -выcшие рacтения/пoд ред. Г. М. Лиcoвcкoгo. Нoвocибирcк: Нaукa, 1979. 160 c.
- Биофизика. Открытый учебник /под ред. С. И. Барцева. Красноярск, 2017. 184 с. URL: http://build.molpit.org/pub/biophysics/tutorial.pdf (дата обращения: 22.08.2017).
- MELISSA: a loop of interconnected bioreactors to develop life support in Space/F. Gòdia //Journal of Biotechnology. 2002. Vol. 99, iss. 3. Pp. 319-330. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-1656(02)00222-5.
- Вoзмoжные пути включения экзoметaбoлитoв челoвекa в мaccooбмен биoлoгичеcкoй cиcтемы жизнеoбеcпечения/C. A. Ушaкoвa //Aвиa-кocмичеcкaя и экoлoгичеcкaя медицинa. 2009. Т. 43, № 2. C. 61-63.
- Перспективы использования «мокрого сжигания» органических отходов в пероксиде водорода для замкнутых систем жизнеобеспечения/С. В. Трифо-нов //Химия в интересах устойчивого развития. 2014. Т. 22, № 2. С. 203-208.
- Уcтрoйcтвo oптимизирoвaннoй утилизaции oтхoдoв жизнедеятельнocти челoвекa и неcъедoбнoй биoмaccы рacтений, привoдящее к пoлучению из них удoбрений: пaт. 146378 Рос. Федерация: МПК C 05 F 3/00 (2006.01)/Мoрoзoв Е. A., Трифoнoв C. В., Куденкo Ю. A. и др. Опубл. 10.10.2014, Бюл. № 28.
- Assessing the feasibility of involving gaseous products resulting from physicochemical oxidation of human liquid and solid wastes in the cycling of a bio-technical life support system/A. Tikhomirov //Adv. in Space Res. 2012. Vol. 49. P. 249-253.
- Физико-химическая переработка экзометаболитов человека для замкнутых систем жизнеобеспечения/Е. Ф. Сутормина //Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19. С. 413-420
- Development of human exometabolites deep mineralization method for closed ecosystems/A. A. Tikhomirov //Doklady Akademii Nauk, Doklady Bio-chemistry and Biophysics. 2016. Vol. 470. P. 316-318.
- Компьютерная автоматизация установки «мокрого сжигания» органических отходов для замкнутых экосистем/М. Ю. Салтыков //Вестник СибГАУ. 2017. Т. 17, № 2. С. 438-443.
- Possibility of Salicornia europaea use for the human liquid wastes inclusion into BLSS intrasystem mass exchange/N. A. Tikhomirova //Acta Astronau-tica. 2008. Vol. 63. Рp. 1106-1110.
- Tikhomirov A. A., Kudenko Yu. A., Trifonov S. V. Physicochemical Conversion of Human Exometabolites for the NaCl Involvement into the Mass Exchange in Closed Life Support Systems//Doklady Akademii Nauk. 2016. Vol. 466, № 1. Pp. 114-116 DOI: 10.1134/S1607672916010051
- Электросинтез перекиси водорода из кислорода в газодиффузионных электродах в растворах минерализованных экзометаболитов/Г. А. Колягин //Электрохимия. 2013. Т. 49, № 10. С. 1120-1124 DOI: 10.7868/S0424857013100095
- Schumb W. C., Satterfield C. N., Wentworth R. L. Hydrogen peroxide/A. C. S. Monograph. No. 128. New York: Reinhold Publishing Corporation, 1955. 759 p.
