Bouwen met astronautenbloed en kosmisch stof

In Nederland is het nogal moeilijk om een huis te vinden als starter, maar op Mars wordt het straks een eitje. Je kan namelijk beton maken van bloed, zweet, tranen en buitenaards stof.

Het transporteren van een enkele steen naar Mars kan meer dan een miljoen Britse ponden kosten, waardoor de toekomstige bouw van een kolonie op Mars onbetaalbaar lijkt. Wetenschappers van de Universiteit van Manchester hebben nu een manier ontwikkeld om dit probleem mogelijk te verhelpen, door een betonachtig materiaal te maken dat is gemaakt van buitenaards stof, samen met het bloed, zweet en tranen van astronauten.

Volgens hun studie, gepubliceerd in Materials Today Bio, kan een eiwit uit menselijk bloed, gecombineerd met een verbinding uit urine, zweet of tranen, gesimuleerde maan- of Marsgrond aan elkaar lijmen om een ​​materiaal te produceren dat sterker is dan gewoon beton, perfect geschikt voor bouwwerkzaamheden in buitenaardse omgevingen.

De kosten van het transporteren van een enkele steen naar Mars worden geschat op ongeveer 2 miljoen dollar, wat betekent dat toekomstige kolonisten van Mars hun bouwmaterialen niet kunnen meenemen, maar middelen zullen moeten gebruiken die ze ter plaatse kunnen verkrijgen voor constructie en onderdak. Dit staat bekend als in-situ gebruik van hulpbronnen (of ISRU) en richt zich meestal op het gebruik van losse rots en Marsgrond (bekend als regoliet) en schaarse waterafzettingen. Er is echter één hulpbron die veelal over het hoofd wordt gezien en die per definitie ook beschikbaar zal zijn op elke bemande missie naar de Rode Planeet: de bemanning zelf.

In het artikel toonden wetenschappers aan dat een gewoon eiwit uit bloedplasma – menselijk serumalbumine – zou kunnen werken als een bindmiddel voor gesimuleerd maan- of Marsstof om een ​​betonachtig materiaal te produceren. Het resulterende nieuwe materiaal, AstroCrete genaamd, had een druksterkte van wel 25 MPa (Megapascal), ongeveer hetzelfde als de 20-32 MPa die in gewoon beton wordt gezien.

De wetenschappers ontdekten echter dat het opnemen van ureum – een biologisch afvalproduct dat het lichaam produceert en uitscheidt via urine, zweet en tranen – de druksterkte met meer dan 300% zou kunnen verhogen, waarbij het best presterende materiaal een druksterkte heeft van bijna 40 MPa, aanzienlijk sterker dan gewoon beton.

Aled Roberts, die aan het project werkte, zei dat de nieuwe techniek aanzienlijke voordelen biedt ten opzichte van vele andere voorgestelde constructietechnieken op de maan en Mars. "Wetenschappers hebben geprobeerd levensvatbare technologieën te ontwikkelen om betonachtige materialen op het oppervlak van Mars te produceren, maar we hebben nooit bedacht dat het antwoord misschien al die tijd in ons zit."

De wetenschappers hebben berekend dat meer dan 500 kg zeer sterk AstroCrete zou kunnen worden geproduceerd in de loop van een tweejarige missie op het oppervlak van Mars door een bemanning van zes astronauten. Als het wordt gebruikt als mortel voor zandzakken of door hitte versmolten regolietstenen, kan elk bemanningslid genoeg AstroCrete produceren om het leefgebied uit te breiden om een extra bemanningslid te ondersteunen, waardoor de beschikbare behuizing bij elke volgende missie wordt verdubbeld.

Dierlijk bloed werd van oudsher gebruikt als bindmiddel voor mortel. "Het is opwindend dat een grote uitdaging van het ruimtetijdperk zijn oplossing heeft gevonden op basis van inspiratie uit middeleeuwse technologie", zegt Roberts.

De wetenschappers onderzochten het onderliggende bindingsmechanisme en ontdekten dat de bloedeiwitten denatureren, of "stremmen", om een uitgebreide structuur te vormen met interacties die bekend staan als "bètavellen" die het materiaal stevig bij elkaar houden.

Roberts: "Het concept is letterlijk bloedstollend."