Марсианский бетон предложили делать на основе крови и мочи космонавтов

Белок из крови человека может в сочетании с мочевиной и лунным или марсианским реголитом образовывать биокомпозитный строительный материал AstroCrete, который по прочности на сжатие не уступает обычному бетону. К такому выводу пришли ученые, изготовившие и испытавшие в лабораторных условиях образцы подобного биокомпозита. Статья опубликована в журнале Materials Today Bio.

Из-за высокой стоимости доставки полезной нагрузки на Луну или Марс первые внеземные колонии будут вынуждены использовать рыхлые породы и реголит в качестве основного строительного материала для создания убежищ. При этом такие материалы должны быть прочными, чтобы противостоять активной ветровой эрозии на Марсе. Несколько компаний, поддерживаемых NASA, в настоящее время разрабатывают технологии 3D-печати подобных материалов из реголита, при этом любое такое оборудование должно гарантировать сверхвысокую надежность, поскольку доставка запасных частей с Земли будет крайне трудоемка.

Группа материаловедов во главе с Аледом Робертсом (Aled D. Roberts) из Манчестерского университета опубликовала результаты исследования применимости сывороточного альбумина из крови и мочевины из человеческих выделений в качестве связующего вещества для изготовления биокомпозитных материалов из реголита.

Альбумин — самый распространенный белок в плазме крови человека, он пополняется со скоростью 12-25 грамм в день у здоровых взрослых и способен хорошо связываться с различными молекулами. Включение мочевины (самого распространенного компонента человеческой мочи после воды, который также присутствует в поте и слезах), являющейся мощным денатурирующим средством, значительно увеличивает связывающие свойства альбумина, что ведет к упрочнению получаемого композита. Исследователи также рассматривали возможность использования паучьего шелка или бычьего альбумина, однако сам процесс получения таких веществ в условиях Марса практически нереализуем.

Исследователи создали два варианта композита, названного AstroCrete, для Луны и Марса, затем набирали их в шприц и создавали цилиндрические образцы, имитируя послойную 3D-печать. Концентрация альбумина в них составляла от 15 до 37,5 процента от общей массы. После этого полученные образцы подвергали испытаниям на сжатие.

Предел прочности на сжатие полученных образцов доходил до 25 мегапаскалей. Для сравнения — стандартный бетон обычно имеет прочность на сжатие от 20 до 32 мегапаскалей. Добавление мочевины позволяло значительно улучшить среднюю прочность на сжатие, которая достигала уже 39,7 мегапаскаля.

Ученые отмечают, что для изготовления строительных материалов можно использовать почти все продукты жизнедеятельности людей, такие как волосы и ногти (кератин), мертвые клетки кожи (коллаген), слизь и фекалии — в последнем случае замороженные или высушенные экскременты можно добавлять в биокомпозиты на основе реголита. Что касается альбумина, то по расчетам литра плазмы крови человека хватит на создание 300 граммов композитного материала. При сдаче плазмы дважды в неделю каждый космонавт мог бы за месяц производить около 2,5 килограмм строительного материала на основе реголита.

О том, как делать композитные материалы при помощи человеческой крови, мы подробно рассказывали в материале «Кровь и бетон».

Александр Войтюк