Virtual Laboratory Wiki
Нет учётной записи?
Регистрация
Advertisement
Регистрация
в: Автономное поселение, Пища, Пищевой круговорот (гомеостаз)

Пищевой круговорот (АПП)

Sign in to edit

Решается проблема обеспечения и воспроизводства оптимального рациона питания жителей АП.


На выходе - техническое задание на типовое оранжерейно-фермерское хозяйство автономных поселений подземного базирования

Модель агротехники для перспективного пищевого рациона (по аналогии для Марса: рис, лук, помидоры, соя, картофель, салат, шпинат, пшеница и чрезвычайно богатой белком морской водоросли – спирулина, грибы).

Изучить также возможности выращивания и употребления маниока

Рацион питания[]

АПП_Шельф[]

Рис, лук, помидоры, соя, картофель, салат, шпинат, пшеница и чрезвычайно богатой белком морской водоросли – спирулина, грибы.

Изучить также возможности выращивания и употребления маниока и амаранта.

By Marspedia[]

Especially an autonomous colony needs it's own food production. Reasons for this are cost reduction and the achievement of independence from Earth. Last but not least, the own food can be of higher quality and fresh, including a natural mix of vitamins and minerals.

Food that can be brought from Earth[]

  • Several varieties of dehydrated food.
  • Natural food that contains large amounts of fat and carbohydrates, such as nuts.
  • Concentrated fruit juice.
  • Light weight, high energy foods with a long shelf-life.

Local Production Methods[]

  • Vegetable can be grown in greenhouses or on green walls.
  • Proteins, fat and carbohydrates can be produced by a biotechnological factory
  • In-vitro meat
  • Animals, such as chicken or fish, may be raised in sections of greenhouses.
  • It must be taken into account that the production of 1 kg meat requires 7 to 16 kg of vegetable matter.[1]
  • In addition, it takes 2000 to 3000 litres of water to produce 1 kg of meat, it only takes 100 litres of water to grow 1 kg of grain. Water will be a very valuable commodity on Mars, so the first generation of settlers may well be vegetarian by necessity.
  • Growing insects and their larvea (e.g. flour worms) can provide valuable proteins and might consume not too much vegetable mass (compared with cattle).
  • Algae
  • Some food (possibly genetically modified) may be grown in the Martian atmosphere. Results from the Phoenix lander indicate that some vegetables may be grown in caves safe from radiation.

Nutrition and Energy Calculations[]

Assuming we have no genetically modified plants for the Martian colony we can only try to provide optimized conditions in the greenhouse for maximization of harvest. The following calculation is, therefore, based upon terrestrial agricultural figures.

Potatoes[]

Under best conditions on Earth it is possible to grow 3 kg potatoes per m2 per year. 3 kg potatoes contain 8820 kJ energy, which roughly serves the energy requirements for one person for one day. So, a person needs about 365 m2 cropland at a minimum to survive.

Wheat[]

The average harvest of wheat is 0.28 kg per m2 per year. Under best conditions it is possible to grow 0.7 kg per m2 per year. 0.7 kg wheat contain 9198 kJ energy, which roughly serves the energy requirements for one person for one day. So, a person needs about 365 m2 cropland at a minimum to survive.

Facts and figures[]

  • Sweden: 26260 kg potatoes per hectare [2]
  • Sweden: about 6000 kg wheats per hectare [3]
  • "Plain boiled potatoes are naturally low in fat and provide 72 kcal/100g (306 KJ/100g)" [4]
  • "Wheat flour provides 310 - 340 kcal/100g (1320 - 1450 KJ/100g)"[5]

Open issues[]

  • What sorts of food are required to keep the settlers healthy? We need a nutrition plan on a scientific base.
  • How much vegetable is needed to produce 1 kg pork, chicken, rabbit, beef, flour worm, etc.?
  • What esculent animal/insect/worm etc. needs the smallest amount of vegetable? The best mass ratio is sought-after. A list would be highly welcome.
  • What is known about needed vitamins and minerals?
  • Is it possible to make artificial food with an artificial mixture of vitamins and minerals, allowing humans to keep well and fit?

See also[]

References[]

  1. ↑ Kate Thompson: What you can do resource - facts and figures about resource consumption for food production.
  2. ↑ Press release from Statistics Sweden and Swedish Board of Agriculture
  3. ↑ Report from State of Sweden
  4. ↑ British Nutrition Foundation - Potatoes
  5. ↑ British Nutrition Foundation - Flour

Фотосинтез без Солнца[]

  • Фотосинтез в природе возможен без Солнца : найдена фотосинтетическая бактерия, которая не живёт за счёт света Солнца. Вместо этого она использует тусклый свет, испускаемый гидротермальными источниками на глубине приблизительно 2,4 километра, куда дневной свет не проникает.

Регламент (модель) агротехники[]

Компдекс "Экватор" - два отстоящих друг от друга на расст 50 м модуля в виде пирамид разм 35х35х43 м. Ограждения модуля сделаны из стеклопакетов с вакуумной теплоизоляцией, а также из стеновых ограждений из пеносиликальцита

Цель проекта состоит в создании новых технических средств выращивания ценных пород аквакультуры и высших растений:

  • в замкнутых технико-биологических системах нового поколения,
  • а также тиражирования этих технических средств в виде типового проекта "Экватор" по воспроизводству биоресурсов.

Проект решает также задачи по созданию технологий систем жизнеобеспечения человека в экстремальных ситуациях (включая вопросы выживания при астероидной опасности, пустынной местности и космоса). В проекте применяются как основные технологии возобновляемых источников энергии, а также специально разработанные в рамках фундаментальных НИОКР энергосберегающие технологии прозрачных стеновых конструкций с вакуумной теплоизоляцие , применение которых имеет межотраслевой характер. Проект комплекса "Экватор" разработан ведущими специалистами РАН, РАСХН и ВПК в рамках фундаментальных НИР и прикладных НИОКР по моделированию биосферы в замкнутых объемах выполненных в интересах ракетно-космического комплекса страны с 1955 по 1989 годы на базе высоких технологий создания замкнутых систем жизнеобеспечения.


Интенсивная светокультура (gouvri.ru)- это совершенно новый подход к выявлению и практической реализации генетически заложенной потенциальной продуктивности в растениях. Он основан на полном искусственном удовлетворении всех потребностей растений и снятии при этом ограничивающих и стрессовых факторов их роста и развития.

Разработаны простые и высокоэффективные модули, получившие название «Гидропонная осветительная установка для выращивания растений Ильина» (ГОУВРИ), автоматизированы производственные процессы выращивания

Для оптимизации питания растений за основу была принята гидропонная система выращивания растений на нейтральном субстрате – керамзите, с подачей питательного раствора в нужные растению сроки, и установленной концентрацией необходимых солей, кислотностью раствора, его температурой и т.д. А для оптимизации светового режима растений отработаны параметры актиноритмов, облученности, позволяющие удовлетворить все потребности растений. Оптимальная облученность растений на уровне верхнего яруса порядка 120-140 ватт/м2 достигается уже при расходе электроэнергии порядка 0,25- 0,4 квт.час/м2, что позволяет минимально расходовать электроэнергию, причем в ночное, наименее нагруженное, время суток. Такая облученность получена за счет применения отечественных ламп ДНаТ-250 или ДНаТ-400 с отражателями собственной конструкции, позволяющими почти 70% светового потока ламп преобразовывать в поляризованное объемное бестеневое освещение с наилучшим для растений спектром. Срок службы ламп позволяет им работать бессменно в течении 3 - 4 лет.

В основу разрабатываемых технологий выращивания растений положена теория ритмичности всех биологических процессов, протекающих в растении, при оптимальном подборе режимов питания, температуры, влажности субстрата и воздуха, продолжительности актиноритмов и облученности растений во время их светлого цикла, сочетания всех условий этих циклов по фазам развития растений.

Наукоемкие, энергосберегающие, безотходные, экологически чистые технологии для круглогодичного выращивания диетических и лечебных овощных, пряно-вкусовых, эфиромасличных, лекарственных, ягодных, декоративных и прочих растений в любых климатических зонах, в любых приспособленных помещениях, призваны устранить известный дефицит в растительной продукции в самые сжатые сроки, причем с высокой экономической эффективностью.

Расчеты и практика показывают, что окупаемость капвложений в интенсивную светокультуру составляет от 1 месяца до 1 года, что весьма трудно достижимо в условиях сельскохозяйственного производства открытого или, тем более, защищенного грунтов, как в России, так и за границей.

Так, разработанные технологии производства сельскохозяйственной продукции позволяют при еженедельной срезке зеленой массы получать по 4 - 8 кг/м2 в месяц диетической свежей зелени петрушки, сельдерея, кинзы, базилика, укропа и других зеленных культур, салатов листовых и кочанных, крессов, мангольда, редиса и т.д. За год возможно получать до 8 урожаев спелых диетических плодов томатов, их урожай достигает 350 кг/м2 за год при выращивании на многоярусном модуле установки ГОУВРИ-1,5 «Елочка»...

Интенсивная светокультура позволяет значительно сократить и раздвинуть сроки выращивания рассады всех возделываемых культур при значительном улучшении ее качества. Так, томаты на светоустановках ГОУВРИ дают цветущую рассаду уже через 15 дней, за месяц ее производство достигает 450 шт/м2. Расход электроэнергии на 1 шт. составляет 0,2 квт.часа, причем растения из этой рассады в открытом или защищенном грунте дают урожаи значительно более высокие и качественные. Разработанные технологии позволяют получать качественную рассаду амаранта, высадка которой в открытый грунт почти на месяц раздвигает сроки вегетации растения и гарантирует получение рекордных урожаев высокомасличных и высокобелковых семян этого растения и его зеленой массы.

Рассада капуст разных видов, свеклы, кукурузы и др. со светоустановки позволяет получать богатые урожаи этих культур в открытом грунте.

Рассада – усы земляники с отличной корневой системой может выращиваться все лето до позднеосенних сроков высадки на плантации, окупая за это время все производственные и эксплуатационные расходы почти трижды.

При выращивании на светоустановках ГОУВРИ декоративно-цветочной продукции выход срезки цветов экстра-класса – гвоздики, астры, и др. – достигает 2,5 тыс. шт/м2 за год, что в 15 - 20 раз производительнее тепличного цветоводства, при лучшем качестве цветков и снижении их себестоимости.

Интенсивная светокультура позволяет выращивать различные виды редких лекарственных растений, особенно ценных как источники лекарственного сырья, на высшем пределе их генетически заложенной продуктивности, экологически чистыми, с повышенными полезными для человека качествами. Например, стахис: отработана технология получения 6 урожаев в год при урожайности 5 кг/м2 за урожай, при полной экологической чистоте и удвоенном содержании стахиазы в клубнях, против продукции открытого грунта, т.е. годовой выход стахиазы увеличивается в 6 раз. Почвенно-поглощающий комплекс находится в известном симбиозе с растением и поставляет ему элементы питания в наиболее приемлемых для растения формах, причем самому растению зачастую совершенно не обязательно получать и иметь эти элементы для нормального функционирования в органической форме, оно может получать их и в минеральной форме. Отсутствие почвенно-поглощающего комплекса в гидропонной системе питания интенсивной светокультуры заставляет растение иначе реагировать на элементы питания, которые ему дает человек. В этом случае растение вынуждено по-разному относиться к тем или иным поступающим к его корням соединениям этих элементов, забирая и накапливая впрок одни из них в минеральной форме, а другие – в виде органически связанных соединений. Здесь важно, изучив механизм поступления и накопления растением различных солей, дать ему нужные элементы в таких соединениях, чтобы растение образовало и накопило в своих тканях именно то, что нужно человеку. И тут оказывается, что человек еще не совсем определился в вопросе, какие органически связанные комплексы вещества ему конкретно нужны от возделываемых растений... Сегодня нам известен целый ряд таких овощных растений и соединений микроэлементов, накапливаемых в этих растениях при определенных условиях их выращивания, которые крайне необходимы для здоровья человека. Эти технологии мы продолжаем отрабатывать.

Крайне важным, фактически определяющим, условием является экологическая чистота продукции светокультуры. Сам факт полной гармонии световых и прочих условий выращивания растений делает невозможным накопление в них нитритов и нитратов в свободных и избыточных формах. Нейтральность субстрата и чистота применяемых для питательного раствора воды и минеральных солей исключают избыточное, более ПДК, содержание тяжелых металлов или радионуклидов. Оптимальное сочетание всех факторов роста и развития растений делают продукцию диетической. В ней значительно повышается содержание гликозидов, сахара, витаминов, сухого вещества, эфирных масел и других, крайне полезных для человека составляющих.

The Integrated System Proposition[]

width=550px

Economic Analysis[]

width=650px

width=650px


Biogas Powered Cars[]

Compressed biogas from IF&WMS can be used to power cars. See this - [1]. This is from ISIS, who have tried Dream Farm 2 as a model IF&WMS.

Discussion[]

1.9.09 - Integration is not easy. For the entire system to work - major, diverse infrastructure requirements exist. These may include water-tight storage vessels, ponds, vats, earth structures, containers, etc. - which at a large scale, require significant startup capital, heavy equipment and large-scale planning to implement. Materials handling is a huge requirement.

Because of the above difficulties and others, traditional farming remains at monoculture.

One of the main keys to diversified farming is availability of equipment - which is being addressed by the Global Village Construction Set.

With basic earth moving equipment available, Factor e Farm will be implementing a system in 2009. Capacities include earth moving, pond digging, lumber generation for rot-resistent containers, and soil preparation equipment. Next in line is the genetic base.

Links[]

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.
Advertisement

Fan Feed

More Virtual Laboratory Wiki