撰文 | 王聰

2015年，馬特·達蒙主演的科幻電影《火星救援》上映，電影中意外滯留火星的馬特·達蒙靠種土豆撐到了地面救援。

實際上，2016年美國宇航局（NASA）曾模擬火星環境，在繞地衛星中成功培育土豆，這意味著將來人類移民火星，土豆或許是首先被種植的作物。

近日，SpaceX的星艦首次高空試飛，雖然在最後時刻炸了，但全世界網友共同見證了埃隆·馬斯克的又一次冒險，他也距離自己定下的移民火星的夢想更近了一步。

在人類歷史上，人們總是傾向於尋找適合種植莊稼、放牧牛羊、建造庇護所的地方定居。

但是當人類進行太空探索的時候，在空間站等極端封閉的環境中或火星等外星基地，人類面臨的困難顯然遠超在地球上所面臨的困難。

在空間站等極端封閉的環境中或火星等外星基地，糧食作物種植和廢物管理至關重要。但是，人類目前仍然缺少實現這一目標的技術。這兩個問題不解決，人類太空移民的夢想就難以實現。

近日，東京理科大學的研究人員在 New Journal of Chemistry of the Royal Society of Chemistry 雜誌發表了題為：Formation of ammonium ions by electrochemical oxidation of urea with a boron-doped diamond electrode 的研究論文。

研究團隊開發了一種簡單有效而又廉價的方法，可以將尿液製造成液態肥料（氨），既解決了種植糧食作物所需的肥料，又解決了廢物的處理問題，為解決人類在太空中或外星基地的封閉環境中的長期生存，指出了一個有希望的道路。

該研究團隊也一直在研究用尿素（尿液中的主要成分）製造成液態肥料的可能性。如果能在常溫常壓條件下，用簡單的通用裝置從尿液能人類廢物中製造出氨水等氮肥，這既能解決人類在封閉環境中的肥料來源，又能同時解決封閉環境中人類廢物的處理問題。

為了實現這一設想，研究團隊開發了一個“簡單”的裝置：一部分是透過一個“反應”池，帶有“摻硼金剛石”（BDD）電極和由二氧化鈦製成的“光催化劑”材料；另一部分是帶有簡單鉑電極的“反向”池。

透過這種“電化學”工藝，當電流透過反應池時，尿素被氧化，形成銨離子，從而成功從尿液中提取銨離子。

研究團隊進一步發現，在消耗相同的尿素時，有光催化劑存在時，產生氮基離子的時間和分佈均發生變化，而此時亞硝酸根和硝酸根離子的濃度沒有升高，這表明光催化劑的存在促進了銨離子的形成。

研究團隊認為，這種方法為在封閉空間中液態肥料提供了堅實的基礎，這對於人類在空間站和外星基地中的長期生存非常有用。

移民火星並長期居住在火星，對於現在人類而言，仍然難以實現，在人類真正到達火星之前，必須先確保能在那裡長期生存，但這項研究無意表明，這或許不再是一個遙不可及的夢想。

論文連結：

https://doi.org/10.1039/D0NJ03347B