Sciencemag.cz
Doporučujeme
Testovací směsi se ujala speciální 3D tiskárna…
Z lidského odpadního produktu se může stát takzvaný superplastifikátor – moč astronautů by mohla být užitečným zdrojem, který by se postaral o výrobu pevného betonu pro základnu na Měsíci. Nedávný výzkum agentury ESA totiž prokázal, že močovina, tedy hlavní organická složka moči, způsobí, že beton, který ji obsahuje, je před zatvrdnutím do finálního tvrdého stavu mnohem poddajnější. Vědci zjistili, že po přidání močoviny do lunární geopolymerní směsi, což je materiál podobný betonu, jsou pozorovány lepší výsledky než při použití jiných druhů superplastifikátorů jako je třeba naftalen či polykarboxyláty, které mají za úkol snižovat množství potřebné vody.
Testovací směsi se ujala speciální 3D tiskárna a ukázalo se, že výsledný materiál je pevnější a má dobrou zpracovatelnost. Čerstvý materiál může být snadno formován a přitom si zachová svůj tvar i poté, co je na něj položeno závaží desetkrát těžší, než váží vzorek sám. „Vědecká komunita je vcelku ohromena pevností této receptury ve srovnání s jinými materiály. Atraktivní je i skutečnost, že by se daly využít materiály, které už na Měsíci jsou,“ popisuje Marlies Arnhof, iniciátorka a spoluautorka studie z Advanced Concepts Team v rámci ESA.
Využívání místních zdrojů bývá často označováno zkratkou ISRU (In-Situ Resource Utilisation) a představuje do budoucna významný obor. Pokud budeme schopni využívat místní zdroje, pak nebude potřeba ze Země dopravovat tolik materiálu. Hlavní složkou pro testovaný beton je lunární regolit – prachový materiál, který se dá najít všude na Měsíci. Superplastifikátor (v tomto případě močovina) pak zajistí, že výsledná směs nepotřebuje tolik vody. Budoucí obyvatelé lunární základny vyprodukují každý den litr a půl kapalných odpadů na osobu a tento materiál může najít velké využití.
„Močovina je levná a snadno dostupná. Hlavně dokáže vytvořit pevný stavební materiál pro lunární základnu,“ poznamenala Arnhof. Hned po vodě je močovina nejvíce zastoupenou chemikálií v lidské moči. Ukázalo se, že tato sloučenina dokáže narušovat vodíkové vazby a snižuje viskozitu tekutých směsí. Moč navíc obsahuje i minerály obsahující vápník, které pomáhají procesu zrání. Na zemi se močovina v chemickém průmyslu široce využívá a je vyráběna v masivním množství. Namátkou můžeme jmenovat její využití v průmyslových hnojivech, ale i jako základ pro další zpracování v chemickém i farmaceutickém průmyslu.
„Je tu naděje, že moč astronautů půjde na budoucí lunární základně v zásadě použít jen s malými úpravami obsahu vody. To je velmi praktické a vyhýbáme se tím potřebě komplikovat sofistikované systémy recyklace vody ve vesmíru,“ říká Arnhof. Hned několik testů prokázalo, že betonová směs s močovinou je schopna odolat drsným kosmickým podmínkám jako je vakuum či extrémní teploty. Tyto dva faktory mají největší efekt na fyzikální a mechanické vlastnosti stavebních materiálů na lunárním povrchu.
Všechny vzorky proto byly vystaveny vakuu a opakovaným cyklům zmražení a ohřívání, které simulovaly prudké změny teplot za lunárních dní a nocí, při kterých teplota kolísá od -171°C do +114°C. Vzorky byly vystaveny teplotám od -80°C do +114°C a při testech se ukázaly náznaky, že by si materiály vedly dobře i za nižších teplot.
Úzká spolupráce nizozemských odborníků z ESA s výzkumníky z norských, španělských a italských univerzit v rámci iniciativy Ariadna „nám umožnila nahlédnout do poněkud riskantního nápadu, který může přinést cenné výsledky nejen pro průzkum vesmíru, ale také pro technologické aplikace na Zemi,“ popisuje Shima Pilehvar spoluautorka studie a docentka z Østfold University College v Norsku a dodává: „Průmysl by mohl těžit z receptů na anorganické polymery odolné vůči ohni a teplu, vhodných pro výrobu aditiv.“
Tým ale rozhodně s výzkumem možností lunárních stavebních hmot nekončí. Jedním z atraktivních projektů, na který se specialisté chystají se týká čedičových vláken a možností, jak by mohla pomoci vyztužit beton. Kromě toho vědce zajímá i to, jak by tento materiál mohl sloužit jako štít lunární kolonie. Výzkumníci věří, že inovativní směs s močovinou by jednou mohla chránit astronauty na povrchu Měsíce před ionizujícím zářením.
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
