Marte è un luogo proibitivo per costruire una casa: il clima è gelido, è bombardato dalle radiazioni e l’atmosfera è quasi un vuoto pneumatico. Senza contare che i materiali da costruzione, anche per un modesto rifugio, potrebbero trascorrere mesi a viaggiare nello spazio prima che la costruzione abbia inizio. Ma non è detto che debba andare così. In uno studio, pubblicato sulla rivista Chem Circularity, i ricercatori hanno messo a punto una ricetta che un giorno potrebbe essere utilizzata per stampare in 3D abitazioni su Marte. La ricetta combina rocce marziane con ingredienti terrestri: gelatina e lievito. Una volta essiccato e indurito, questo materiale da costruzione “vivente” è resistente quanto il calcestruzzo di bassa qualità e può essere scomposto, riciclato e riutilizzato per nuove costruzioni.
“L’ispirazione mi è venuta osservando la frutta liofilizzata, che diventa più dura”, afferma l’ingegnere civile e autore senior Jishen Qiu, dell’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong. Le temperature e le pressioni estremamente basse di Marte creano condizioni simili alla liofilizzazione. “Così mi sono chiesto se potessimo sfruttare questo fenomeno per creare dei materiali”.
Dal lievito alla schiuma marziana
Per ottenere il materiale stampabile, Qiu aveva bisogno della giusta miscela di sabbia e collante; quest’ultimo composto da gelatina e un lievito specifico. Il team ha ingegnerizzato il lievito rivestendolo di proteine altamente adesive, tra cui quelle che i mitili utilizzano per ancorarsi alle rocce. La gelatina lega tra loro gli ingredienti e offre un substrato per la crescita delle cellule, mentre la sabbia conferisce massa e struttura. Il team ha poi testato il materiale in condizioni marziane simulate. Una volta che la miscela fuoriesce dall’ugello, il freddo estremo e la bassa pressione la sottopongono a liofilizzazione. L’acqua congela e passa direttamente dallo stato solido (ghiaccio) a quello di vapore, lasciando dietro di sé pori microscopici. Il risultato è simile a una schiuma: leggera e porosa.
Per ora, le strutture stampate sono cupole delle dimensioni di un tappo di sughero, alte 45mm e larghe 30mm. Tuttavia, il materiale è resistente: possiede una resistenza alla compressione compresa tra 10 e 12 megapascal, paragonabile a quella del calcestruzzo di bassa qualità. “È quindi abbastanza resistente da permettere la costruzione di un edificio a uno o due piani sulla Terra, dove la gravità è tre volte superiore a quella di Marte”, afferma Qiu. “Di conseguenza, con questo materiale si potrebbe probabilmente costruire senza problemi un edificio a più piani anche su Marte”.
Risparmio energetico con importanti riserve
Molte proposte per la costruzione di città extraterrestri prevedono di riscaldare e fondere rocce marziane o polvere lunare per ricavarne mattoni e travi, processi che richiedono però un notevole dispendio di energia. Il materiale di origine biologica non solo consente di risparmiare l’energia necessaria per il riscaldamento, grazie a un approccio produttivo completamente diverso, ma potrebbe anche favorire un’economia circolare su Marte: i coloni potrebbero infatti recuperare i lieviti dalle strutture smantellate e farli nuovamente proliferare in bioreattori. “Finché rimane vivo anche un solo lievito, è possibile farlo crescere di nuovo“, afferma Qiu.
Finora, il materiale di origine biologica è stato testato solo sulla Terra. Il team non sa se i lieviti siano in grado di sopravvivere alle reali condizioni marziane. Questo materiale da costruzione “vivo” dipende ancora, seppur in misura minore, da ingredienti terrestri, e il suo successo dipenderà dai progressi nella tecnologia dei razzi; Qiu stima che la realizzazione di opere ingegneristiche significative in loco potrebbe richiedere il trasporto di centinaia di tonnellate di materiale dalla Terra.
“Mi chiedo sempre: esiste qualche legge fisica o meccanismo fondamentale che ci impedisce di farlo?” osserva Qiu. “Al momento non ne vedo alcuno. Siamo fiduciosi nella possibilità di passare a una produzione su larga scala. Mi sorprenderebbe se i materiali per la futura ingegneria marziana non fossero altrettanto diversificati di quelli utilizzati nell’ingegneria terrestre, e la biologia vi darà certamente il suo contributo”.