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宇宙細胞農業
- 1. 宇宙細胞農業
- 2. 細胞培養肉 / Cell-based meat 筋肉細胞 バイオリアクター （大型タンク） 培養液 など 成形・熟成 ⇒出荷 純粋培養肉、「純肉」とも
- 3. 原料からのエネルギー変換効率 0.1%以下 (管理されていない) 微細藻類4~11% 人工光合成10%+ 今後も効率向上が 見込まれる 4% 35% 50~90% Shepon, Eschel et al, IOP Science 2016 http://iopscience.iop.org/article/10.10 88/1748-9326/11/10/105002/meta
- 4. ジャングル大帝 ドラ・海底鬼岩城 Tau Zero SFでの扱い：宇宙/深海/閉鎖系での食料など生産 火星食料培養工場 無重力ファーム SFガジェット「培養カプセル」 https://seiga.nicovideo.jp/seiga/im5526417
- 5. 宇宙での食需要の見通し 三菱総研 での想定 https://www.spa cefood-x.com/ 特殊数名が短期滞在 多数の一般人が定住 状況 食料持参 細菌/藻類/昆虫? 元素循環/宇宙農業 特殊数名が定住 食料 調達 方法 低軌道で ~10人 ISS民営化、宇宙旅行開始 宇宙ホテル開業 月面で ~10人 Lunar Gateway建設 アルテミス計画 低軌道で ~100人 宇宙旅行の本格化 宇宙ホテル拡大 月面で 30~60人 Lunar Gateway Phase 2 月面基地の建設 低軌道で 800人 宇宙旅行の一般化 低軌道経由、月行き航路 月面で 200人 月面基地の拡大 月宇宙旅行の本格化 ~2025 ~2035 ~2045 栄養補給が目的 栄養補給が目的 食を通じた社会構築も目的
- 6. 宇宙食/宇宙農業での要件の見通し 特殊数名に提供される 宇宙食： 宇宙飛行士などの特殊数名が、最大数十日間のミッション のために飛ぶ想定、2025頃 多数の一般人を支える 宇宙農業： 軌道や月面に100人以上が定住し、その数倍の訪問者が訪 れる想定、~2045? 十分な食体験 / Organoleptic acceptability ↑ より重要に 栄養の完全性 / Nutritional efficacy ↘ 求められるも、重要度は低下 3~5年の日持ち / Safety for 3~5yr period ↓ 重要度は低下 打ち上げ重量 / Launch weight ↓ 重要度は低下 排出物重量 / Waste mass ↘ 求められるも、重要度は低下 微重力下での調理性 / Micro-G cooking process ↘ 月面では重要度低下、軌道上では重要 包装重量 / Packaging mass ↓ 重要度は低下 宇宙農業で表面化する条件 生産設備の軽量性 / Facility weight ↑ 地上ではほぼ考慮不要だが、宇宙では重要に 生産設備の信頼性 / Reliability ↗ 地上でも重要だが、宇宙ではさらに重要に 元素調達性 / Material abundance ↑ 地上ではほぼ考慮不要だが、宇宙では重要に 排出物のリサイクル性 / waste recyclability ↗ 地上でも重要だが、宇宙ではさらに重要に [1] [1] Developing the NASA Food System for Long‐Duration Missions https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1750-3841.2010.01982.x
- 7. JAXAでの検討：宇宙農業の要件定義 １．農業環境の整備 ２．持続的農業での生活保障 元素循環効率を最大化し、極 めて限られた資源で生命維持 Biological Science in Space, Vol21 No4 2007 135-141 和田秀徳 https://www.jstage.jst.go.jp/article/bss/21/4/21_4_135/_article/-char/en NASA
- 8. 「JAXA式、宇宙農業基本セット」 基礎栄養素: 米、大豆、サツマイモ、コマツナな どの青菜、蚕(サナギ)、塩、ドジョ ウ ・100人が20年生活することを想定 ・植物だけではビタミンDとB12、蛋白、コ レステロール、脂質が欠乏する ・蚕とドジョウで蛋白と脂質を補充 Space Utiliz Res 26 2010 ISAS/JAXA 2010 和田秀徳 https://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/15406
- 12. 宇宙農業での「元素サイクル構築」の観点 ・水を電気分解してO2生成 ・アルカリ水でCO2を吸収して、石灰藻と スピルリナ(藻類)を培養 ・塩水で海藻を育て、高温好気堆肥菌で Kを含む肥料をつくる ・土壌の通気性を改善することで CaCO3・CaSO4を除去し、リン酸固定性 を低下させる Biological Science in Space, Vol21 No4 2007 135-141 和田秀徳 ほか要検討事項 ・桑を栽培し、木材は建築内装へ、蚕を食用へ。 ・一部の作物植物は受粉に蜂が必要だが、蜂は0.2気圧でも飛べるのか？
- 13. ISRU (In Situ Resource Utilization) ：資源の現地調達 Mars Oxygen ISRU Experiment 火星大気の二酸化炭素から 酸素を作る実験装置 各地での調達可能な資源の違い 極地方の氷から、水と水素が調達可能?[1] 窒素や炭素などの生命必須元素が少ない 月面の砂からコンクリートが作れる？ 例: 地下の氷が豊富な場所が基地建設候補地 大気が炭素や窒素を含む(CO2 95%, N2 2%) み、これを用いた農業が可能?[2] [1] https://www.pnas.org/content/115/36/8907 [2] https://www.jstage.jst.go.jp/article/bss/21/4/21_4_135/_pdf/-char/en 「汚れた雪だるま」とも呼ばれ、軽元素や各種 有機物質も多く含む ガニメデ、エウロパ、冥王星など、太陽系の外 側の天体は、岩石ではなく氷の地殻を持ち、水 や軽元素が豊富に存在
- 17. 70℃ 常温 原 子 炉 熱交換器 高温蒸気 タービン 低温蒸気 タービン 液体窒素 タービン 地殻物質 氷, CO2, CH4, N2発電機 窒素ガス 高温蒸気 低温蒸気 窒素 ガス 温水 CO2 少量 NH3 電気 分解 低温窒 素固定 水素 改質 植物工場 細胞培養 水素 細菌 少量 CH4 アミノ酸 酸素 水素CO2NH3 糖類 液体窒素復水器 岩石類(廃棄) バイオマス ・食料 氷・ドライ アイス “Hadean Orgamass” ・冥王星の地殻物質と原子力を用いたバイオ マス生産拠点 ・絶対零度に近いヒートシンクによる、熱効率 が100%に近い原子力発電 ・液体窒素コンバインドサイクル ・必要元素をすべて現地調達 ・バイオプロセスの化学合成での一部置換藻類 培養 「冥王星プラント」システム図