Марсіанські будинки друкуватимуть із піску, желатину та дріжджів — без печей на 1000 °C

Більшість концепцій марсіанських осель спираються на розігрів ґрунту вище 1000 °C, щоб спікати подрібнену породу в міцні блоки. Проблема в тому, що така піч потребує величезної кількості енергії, якої на Червоній планеті на старті просто не буде. Команда дослідників із Гонконгського університету науки і технологій та Гонконгського політехнічного університету запропонувала інший шлях — і оприлюднила результати в журналі Chem Circularity.

Замість високотемпературного випалювання інженери взяли суміш піску, желатину та живих дріжджів. Затвердіння забезпечує не тепло, а марсіанський холод — через сублімацію. «Моє натхнення прийшло від сублімованих фруктів, які стають твердішими», — розповідає Джішен Цю, інженер-будівельник з Гонконгського університету науки і технологій.

Клейкий шар у суміші формують желатин і клітини пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Дріжджі генетично модифікували, щоб вони виробляли липкі білки — подібні до тих, якими мідії тримаються на вологих скелях.

Під час друку суміш виходить із сопла за 37 °C. Далі в камері за мінус 30 °C і тиску 0,01 атмосфери вода в матеріалі замерзає й одразу випаровується, оминаючи рідку фазу. Так утворюється міцний пористий каркас. Мікроскопічні порожнини розміром близько 5 мікрометрів помітно зменшують вагу конструкції, не позбавляючи її міцності.

Завдяки білкам модифікованих дріжджів міцність на стиск зросла на 170% порівняно з аналогами без біологічних клітин. У випробуваннях матеріал показав середню міцність на стиск 12 мегапаскалів — це рівень низькомаркованого бетону, а міцність на вигин становила 6 мегапаскалів. «Цього насправді достатньо для будівництва одно- або двоповерхової будівлі на Землі, де гравітація втричі вища за марсіанську. Тож на Марсі з цього матеріалу можна легко зводити багатоповерхові будинки», — додає Джішен Цю.

Головний виграш — енергоспоживання. На один кубічний метр матеріалу витрачається від 0,02 до 0,12 гігаджоуля, що в десятки разів менше за потреби випалювання породи. Сонячній батареї, якій для спікання такого самого обсягу ґрунту знадобилися б дні, тут вистачить менш ніж однієї години.

Блоки також пройшли чотири цикли переробки: їх подрібнювали, підігрівали, щоб розчинити желатин, і знову заморожували. Навіть у цеглинах четвертого покоління міцність лишилася на рівні 11,8 мегапаскаля, а дріжджі всередині залишалися живими. Дослідники зазначають: якщо збережеться хоча б одна жива клітина, дріжджі можна виростити заново для наступного будівництва.

Обмеження теж є. На кубічний метр матеріалу потрібно доставити із Землі близько 20 кілограмів інгредієнтів, зокрема желатин. До того ж випробування вели на звичайному піску, а не на справжньому марсіанському реголіті, солі якого можуть бути токсичними для мікроорганізмів.

Найближчим часом автори планують перевірити, як модифіковані дріжджі витримують космічну радіацію, та випробувати матеріал у більшій камері з імітацією зниженої гравітації Марса. Для власника житла на Землі це поки що радше сигнал про напрямок технологій: будівельні суміші, які тверднуть холодом і переробляються кілька разів, з часом можуть здешевити й земне будівництво — передусім там, де енергія дорога, а пісок під рукою.