Le case su Marte potranno essere realizzate con materiale creato con amido di patate. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Manchester ha creato un nuovo materiale, soprannominato “StarCrete“, che potrebbe essere utilizzato per costruire case sul Pianeta rosso. In un articolo pubblicato di recente su Open engineering, il team di ricerca ha dimostrato che l’amido di patate mescolato con una sostanza che può essere considerata una “simulazione della polvere di Marte” genera un materiale molto simile al cemento.
Questa scoperta sarebbe molto importante per la costruzione di vere abitazioni nello spazio, al momento quasi impossibili da realizzare. Le future case su Marte dovranno infatti fare affidamento sull’utilizzo di materiali semplici e facilmente disponibili per gli astronauti, e StarCrete potrebbe essere una soluzione adeguata.
L’ambizioso progetto di creare delle abitazioni su Marte
Saranno necessari sistemi tecnologici avanzati e sostenibili economicamente prima di poter realizzare le condizioni ideali per la presenza umana in un tempo relativamente lungo sulle superfici lunari e marziane. Ecco perché questo nuovo materiale rappresenta una sfida per gli esperti. La produzione di materiali dalla struttura ad alta resistenza per la creazione in situ di abitazioni potrebbe fornire un habitat spaziosi che comporterebbe adeguate schermature per le radiazioni su Marte.
Idealmente, la produzione di tali materiali sarà ottenuta attraverso processi relativamente semplici e a bassa energia che supportano sistemi critici innovativi. In questo studio, gli esperti hanno dimostrato che l’uso dell’amido ordinario come legante per la simulazione di rigolite extraterrestre potrebbe essere la base per la produzione di un materiale biocomposito ad alta resistenza che è stato denominato StarCrete.
L’uso dell’amido di patate
Con questa tecnica, l’amido in eccesso prodotto dagli scarti di cibo dei esseri umani potrebbe essere utilizzato per la costruzione di abitazioni marziani, tramite l’integrazione di due sistemi critici e potrebbe semplificare in modo significativo le basi architettoniche necessarie per sostenere le prime colonie extraterrestri.
Dopo l’ottimizzazione di StarCrete, questo nuovo materiale lunare e marziano, i ricercatori hanno raggiunto un grado di resistenza alla compressione notevole, rispettivamente di 91,7 e 72,0 MPa, che rientra nei valori normali del nostro calcestruzzo ad alta resistenza (> 42 MPa) e supera la maggior parte delle altre soluzioni tecnologiche proposte nonostante sia un processo relativamente a bassa energia.
Le proprietà fisiche di StarCrete
Anche la resistenza alla flessione della StarCrete lunare e marziana, rispettivamente a 2,1 e 8,4 MPa, era paragonabile al calcestruzzo ordinario. Gli habitat futuri sulle superfici lunari e marziane avranno bisogno di capacità tecnologiche robuste ed economiche per produrre notevoli quantità di materiali da costruzione in situ.
In questo lavoro, è dimostrato che l’amido di origine vegetale ordinario può servire come legante efficace per la regolite extraterrestre per produrre un materiale con resistenza alla compressione simile al calcestruzzo ad alta resistenza (> 42 MPa).
I vantaggi di StarCrete
I vantaggi di StarCrete rispetto ad altre opzioni tecnologiche proposte includono le seguenti caratteristiche: 1) riduzione del rischio: avere un legante commestibile significa che potrebbe essere consumato in caso di emergenza come quella dell’Apollo 13 in cui la nave o l’habitat è entrato in modalità ‘scialuppa di salvataggio‘, 2) praticità: a differenza di molte altre opzioni tecnologiche proposte, StarCrete è una soluzione relativamente semplice con una tecnologia avanzata, 3) integrazione del sistema: la produzione di amido potrebbe essere integrata con sistemi di produzione di cibo e ossigeno (cioè, crescita delle piante), semplificando l’architettura della missione e riducendo i costi, 4) intraprendenza: a differenza di molte altre opzioni tecnologiche, la produzione di amido non richiede un trattamento ad alta energia e la maggior parte dell’acqua può essere recuperata poiché il meccanismo è guidato dalla disidratazione, 5) l’origine delle risorse: l’amido sarà prodotto in loco, il che è un vantaggio rispetto ad altre opzioni tecnologiche che richiederebbero l’estrazione e il trasporto di giacimenti minerari sparsi, e 6) flessibilità architettonica: essendo un eccezionalmente ad alta resistenza, gli habitat possono essere progettati con meno vincoli architettonici.
Alcuni sviluppi della ricerca
Anche se StarCrete mostra un potenziale significativo come materiale da costruzione extraterrestre, saranno necessari ulteriori studi per valutarne in modo adeguato il potenziale e i limiti di un suo possibile utilizzo. Gli studiosi hanno pensato a questi ulteriori esami come strade per un avanzamento di questa ricerca: 1) screening di una più ampia gamma di fonti di amido e di additivi, 2) ulteriori indagini sul meccanismo di legame e la forza di adesione del legante di amido con la regolite, 3) ulteriori test di StarCrete con simulazioni al di fuori delle condizioni ambientali terrestri (ad esempio, oscillazioni termiche ripetute, radiazioni elevate e bassa pressione) con particolare attenzione alla durata e alla longevità dei materiali 4) prove di impatto ad ipervelocità per valutare la resistenza agli urti meteorici, 5) ottimizzazione delle dimensioni delle particelle della regolite, 6) adattare la biosintesi dell’amido per un’ulteriore ottimizzazione di questo materiale (ad esempio, con un’evoluzione del gene corrispondente alla sintesi dell’amido), e 7) studiare il potenziale di StarCrete nella produzione additiva (con la stampa 3D).
Le condizioni extra-terrestri
Inoltre, poiché la formazione di granuli di amido nelle piante dipende da varie condizioni ambientali, come l’esposizione alla luce solare e i ritmi circadiani, le piante coltivate in condizioni di gravità ridotta e con un’illuminazione controllata potrebbe performare in modo diverso dalle piante di patate coltivate sulla Terra e quindi la produzione di StarCrete avrebbe senz’altro delle proprietà diverse. Pertanto, la convalida dei risultati nelle condizioni operative previste sarebbe necessaria prima della sua applicazione pratica sulle superfici lunari e marziane.
La sostenibilità di un progetto simile
Infine, è importante tenere in considerazione che poiché il cemento e il calcestruzzo rappresentano circa l’8% delle emissioni globali di CO2, l’ulteriore sviluppo di StarCrete potrebbe essere in un’alternativa relativamente sostenibile per l’edilizia terrestre. Per raggiungere questo obiettivo, la sensibilità all’umidità del legante amido deve essere superata. Questo risultato potrebbe essere ottenuto attraverso l’incorporazione di agenti di reticolazione covalenti, di reticolazione indotta dal calore o con altri additivi di biopolimeri come le proteine, le cere o le resine a base di terpeni.
