Credit: Divakar Badal

Introduzione

In quello che potrebbe essere un significativo passo avanti nell’esplorazione dello spazio, un team di ricercatori dell’Indian Institute of Science (IISc) e dell’Indian Space Research Organisation (ISRO) ha sviluppato un processo sostenibile per la realizzazione di strutture in mattoni sulla luna. Esso sfrutta il suolo lunare e utilizza batteri e fagioli di guar per consolidare il suolo in possibili strutture portanti. Questi “mattoni spaziali” potrebbero alla fine essere usati per assemblare strutture per le abitazioni sulla superficie lunare, suggeriscono i ricercatori.

È davvero emozionante perché mette insieme due campi diversi: la biologia e l’ingegneria meccanica“, dice Aloke Kumar, assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’IISc, uno degli autori di due studi recentemente pubblicati su Ceramics International e PLOS One.

Ridurre i costi per abitare su altri pianeti

L’esplorazione dello spazio è cresciuta in modo esponenziale nell’ultimo secolo. Con la rapida diminuzione delle risorse della Terra, gli scienziati hanno intensificato i loro sforzi per abitare la Luna e forse anche altri pianeti.

Il costo dell’invio di una libbra di materiale nello spazio è di circa 10.000 dollari. Il processo sviluppato dal team IISc e ISRO utilizza l’urea – che può provenire dall’urina umana – e il suolo lunare come materie prime per la costruzione sulla superficie lunare. Questo riduce considerevolmente la spesa complessiva. Il processo ha anche una minore impronta di carbonio perché utilizza la gomma di guar invece del cemento come supporto. Questo potrebbe anche essere sfruttato per produrre mattoni sostenibili sulla Terra.

Ricorrere agli organismi viventi

Alcuni microrganismi possono produrre minerali attraverso vie metaboliche. Uno di questi batteri, chiamato Sporosarcina pasteurii, produce cristalli di carbonato di calcio attraverso una via metabolica chiamata ciclo ureolitico: utilizza urea e calcio per formare questi cristalli come sottoprodotti della via. “Gli organismi viventi sono stati coinvolti fin dall’alba del periodo cambriano e la scienza moderna ha ora trovato un modo per usarli“, dice Kumar

Per sfruttare questa capacità, Kumar e i colleghi dell’IISc hanno collaborato con gli scienziati dell’ISRO Arjun Dey e I Venugopal. Per prima cosa hanno mescolato i batteri con un simulante del suolo lunare. Poi, hanno aggiunto le fonti di urea e di calcio necessarie insieme alla gomma estratta dai semi di guar di origine locale. La gomma di guar è stata aggiunta per aumentare la resistenza del materiale, fungendo da impalcatura per la precipitazione dei carbonati. Il prodotto finale ottenuto dopo alcuni giorni di incubazione è risultato avere una notevole resistenza e lavorabilità a macchina.

Il nostro materiale poteva essere fabbricato in qualsiasi forma libera utilizzando un semplice tornio. Ciò è vantaggioso perché questo aggira completamente la necessità di stampi specializzati – un problema comune quando si cerca di realizzare una varietà di forme mediante colata. Questa capacità potrebbe anche essere sfruttata per realizzare intricate strutture ad incastro per la costruzione sulla luna, senza la necessità di ulteriori meccanismi di fissaggio“, spiega Koushik Viswanathan, Assistant Professor del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, IISc, un altro autore del documento.

Lo studio PLOS One, ideato da Rashmi Dikshit, DBT-BioCARe Fellow dell’IISc, ha indagato anche sull’uso di altri batteri del suolo disponibili localmente al posto del S. pasteurii. Dopo aver testato diversi campioni di terreno a Bangalore, i ricercatori hanno trovato un candidato ideale con proprietà simili: Bacillus velezensis. Solo una fiala di S. pasteurii può costare 50.000 rupie; B. velezensis, invece, è circa dieci volte meno costoso, dicono i ricercatori.

La strada è ancora lunga

Gli autori ritengono che questo sia il primo passo significativo verso la costruzione di edifici nello spazio. “Abbiamo ancora molta strada da fare prima di guardare agli habitat extraterrestri. Il nostro prossimo passo è quello di realizzare mattoni più grandi con un processo di produzione più automatizzato e parallelo“, dice Kumar. “Allo stesso tempo, vorremmo anche migliorare ulteriormente la resistenza di questi mattoni e testarli in varie condizioni di carico, come gli impatti ed eventualmente i terremoti lunari“.

Citazioni e Approfondimenti