Дома на Марсе из местной пыли и дрожжей: китайские ученые создали «живой» цемент для 3D-печати

Живой строительный материал

Инженеры Гонконгского университета науки и технологий разработали строительную смесь для 3D-печати жилья на Марсе. Ее основу составляет местный грунт, а связывают его желатин и генно-модифицированные дрожжи. По прочности материал сравним с легким бетоном. Работа опубликована в журнале Chem Circularity.

Ученые взяли обычные пекарские дрожжи и научили их вырабатывать очень липкие белки. Похожие белки помогают мидиям намертво прикрепляться к камням. Желатин в смеси выполняет две задачи. Он связывает частицы грунта и одновременно служит питанием, чтобы дрожжи оставались активными во время печати.

Идею руководителю работы Цзишэню Цю подсказали сублимированные фрукты, которые после сушки становятся тверже. Смесь печатали в камере с марсианскими условиями, т. е. при −30 °C и давлении 0,01 атмосферы. Вода из материала при этом испаряется прямо изо льда, и он превращается в прочную пористую пену. На Марсе такую сушку обеспечит сама природа. Давление атмосферы там составляет около 0,6% от земного, а средняя температура около −53 °C.

Прочность на сжатие составила 10–12 МПа, а на изгиб около 6 МПа. По словам Цю, этого хватило бы для одно- или двухэтажного дома на Земле. На Марсе сила тяжести втрое меньше, поэтому из такого материала можно строить и более высокие здания. Пока испытания проводили на небольших образцах высотой 45 мм и шириной 30 мм.

У «живого» цемента есть и другие плюсы. По оценке авторов, на производство 1 м³ материала уйдет меньше часа работы солнечных панелей, а спекание такого же объема грунта занимает несколько дней. Постройку можно измельчить и напечатать заново. Образцы четвертого поколения после переработки сохранили прочность около 11,8 МПа. «Пока жива хотя бы одна дрожжевая клетка, их можно вырастить снова», — объясняет Цю. Выжившие клетки размножают в биореакторе и используют для новой постройки.

Остаются и вопросы. Материал еще не проверяли на настоящем марсианском грунте, в котором есть токсичные перхлораты, а желатин придется везти с Земли. Неизвестно и то, как дрожжи перенесут реальные условия Марса. По оценке ученых, для серьезного строительства на месте понадобятся сотни тонн грузов с Земли.

Технологии печати жилья для других планет развивают и в NASA. В 2015–2019 годах агентство проводило конкурс 3D-Printed Habitat Challenge, на котором команды печатали прототипы жилищ для дальнего космоса. Победители соревновались в том, чьи конструкции окажутся прочнее и проще в строительстве.

Ранее мы писали о том, что ученые придумали, как превратить марсианскую пыль в строительный материал с помощью обычных бактерий. Микробы могут укреплять грунт и даже вырабатывать кислород.