Prace nad nawozem, który pozwoli na uprawę i rozwój roślinności na Marsie i na użyźnienie gleb ubogich

Młodzi naukowcy z Wydziału Geoinżynierii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego (UWM) stworzyli Kapsułę Nowego Życia, a w niej warunki niezbędne do powstania małego ekosystemu. Olsztynianie pracują nad specjalnym nawozem, który pozwoli na uprawę i rozwój roślinności na Marsie i w innych miejscach, w których obecnie jest to niemożliwe.

Wyniki tych badań mogą stanowić przełom nie tylko dla NASA czy Elona Muska planującego osiedlić ludzi na Czerwonej Planecie. Pomogą także walczyć z głodem na wyjałowionych terenach pustynnych - podkreślono w komunikacie Wydziału Geoinżynierii.

Autorami opisywanych badań są Izabela Świca ze Szkoły Doktorskiej UWM i Hubert Kowalski, doktorant z Katedry Inżynierii Środowiska na Wydziale Geoinżynierii.

Świca i Kowalski zajmują się wytworzeniem specjalnego nawozu z biomasy glonowo-grzybowej. Co ważne, substancja ma właściwości rekultywujące glebę, również reolit marsjański.

Początki projektu

"Kapsuła Nowego Życia NLC" to projekt, który w 2019 r. otrzymał dofinansowanie w konkursie Studencki Grant Rektora. Autorzy kapsuły - Hubert Kowalski, Maciej Piejdak oraz Izabela Świca - stworzyli Kapsułę w ramach Koła Naukowego Inżynierii Środowiska. Jak zaznaczono w Wiadomościach Uniwersyteckich, pomysł, który wystawili do rektorskiego konkursu, był na tyle ciekawy i rozwojowy, że nie tylko otrzymał grant, ale i zakończył się zgłoszeniem do Urzędu Patentowego RP. Autorzy złożyli też propozycję jego zastosowania do użyźniania jałowych pustynnych gruntów rządom Zjednoczonych Emiratów Arabskich i Kataru.

Do tego, żeby właściwości glonów i grzybów wykorzystać, zainspirował nas prof. Mirosław Krzemieniewski, opiekun naszego koła – opowiada Hubert Kowalski. Studenci stwierdzili, że skoro grzyby i glony się uzupełniają, należy je połączyć. Powstał pomysł podwójnego reaktora do ich hodowli. W górnej części grubej szklanej rury znajdują się zielenice - a konkretnie chlorella zwyczajna (Chlorella vulgaris) - w dolnej rezydują zaś grzyby. Na pytanie jakie, Kowalski odpowiada następująco: leśne, a mówiąc nienaukowo – tzw. psie. Pozbieraliśmy ich grzybnie w lesie i zasadziliśmy na podłożu ze słomy w naszym reaktorze. Glony i grzyby mają dużo światła i ciepła, dostają pożywki i ich jedynym zadaniem jest produkować biomasę.

Badamy współpracę i wzajemne zależności rozwoju między glonami a grzybami w warunkach niemal samowystarczalnych. Grzyby, rozkładając namnażającą się biomasę mikroglonów, wydzielają niezbędny do rozwoju glonów dwutlenek węgla. Glony zaś, w procesie fotosyntezy, wytwarzają tlen dla grzybów. W ten sposób powstaje nawóz, który użyźnia glebę – dodaje.

Mechanizm działania i prace nad udoskonaleniem

Woda zostanie pozyskana z urządzenia wykorzystującego zjawisko skraplania się rosy. Wykorzystanie paneli fotowoltaicznych pozwoli m.in. na ogrzanie reaktora z glonami i grzybami nocą. Jak podaje Lech Kryszałowicz, redaktor naczelny Wiadomości Uniwersyteckich, część glonów z górnego reaktora będzie dopływać do dolnego z grzybami, aby miały czym się pożywiać. Z zewnątrz kapsuła będzie potrzebować tylko co jakiś czas pożywki dla glonów. Nadmiar biomasy z reaktora będzie odprowadzany bezpośrednio do gruntu pod kapsułą, użyźniając go. Kapsuły można ustawiać przy sobie, tak aby powstawały poletka. Nadmiar tlenu uleci do atmosfery. W warunkach laboratoryjnych z 2 kg CO₂ udało się uzyskać 1 kg biomasy.

Kapsuła Nowego Życia to bardzo oryginalny i obiecujący pomysł. To szansa na użyźnienie gruntów na obszarach o glebach ubogich, pustynnych, gdyż wzbogaca je w substancje organiczne. Ważne jest też to, że Kapsuły nie potrzebują licznej obsługi. Jej autorzy myślą już o zasilaniu ich w pożywki dla glonów za pomocą dronów, a Izabela o wykorzystaniu tego pomysłu do ożywienia Marsa – pochwalił byłych podopiecznych prof. Mirosław Krzemieniewski.

Badania rozpoczęły pod kierunkiem prof. Krzemieniewskiego, a obecnie są kontynuowane pod przewodnictwem prof. dr. hab. Marcina Dębowskiego. Pracujemy ciągle nad udoskonaleniem kapsuły, czyli np. zwiększeniem wydajności glonów i badaniem, w jakim tempie substancja organiczna przenika przez grunt – mówi Kowalski.

Jeśli próby zasilania Kapsuł przez drony się powiodą, obniży to koszty ich eksploatacji i niewątpliwie zwiększy ich atrakcyjność. Będzie ich można ustawiać więcej i w większej liczbie miejsc, także w tych z trudnym dostępem.

Pracujemy na symulancie marsjańskiej gleby, który pochodzi z Hawajów. Na podstawie zgromadzonych danych pozyskanych z dotychczasowej eksploracji Czerwonej Planety Amerykanie stworzyli kopię skały pokrywającej Marsa o identycznych właściwościach. Badając wytworzony nawóz, w Kapsule Nowego Życia eksperymentujemy na próbkach właśnie tego symulantu – wyjaśnia Izabela Świca.

Nie tylko Mars

Wyniki badań doktorantów mogą pomóc w odtworzeniu żyzności gleb na terenach zdegradowanych, a także pustynnych. Nasze badania umożliwią uprawę i rozwój roślinności w miejscach, na których dzisiaj nie da się tego robić. W obliczu zwiększającej się liczby ludności na świecie i ciągle nierozwiązanego problemu głodu, organiczny nawóz użyźniający glebę niesie nadzieję na poprawę warunków życia dla milionów ludzi - podkreśla Świca.

Prace badawcze mają się zakończyć w 2023 roku.

Kapsuła Nowego Życia reaktor glony grzyby biomasa nawóz Izabela Świca Hubert Kowalski