Odpad z toalety pro lunární základnu

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.

Molekula močoviny - červeně kyslík, černě uhlík, modře dusík, bíle vodík.

Molekula močoviny – červeně kyslík, černě uhlík, modře dusík, bíle vodík.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

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.

Srovnání směsí s různými přídavky.

Srovnání směsí s různými přídavky.
Zdroj: https://www.esa.int/

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.

3D vytištěný testovací vzorek obsahující 3% močoviny.

3D vytištěný testovací vzorek obsahující 3% močoviny.
Zdroj: https://www.esa.int/

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.

Testovaný beton s močovinou.

Testovaný beton s močovinou.
Zdroj: https://www.esa.int/

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.

Náhražka lunárního regolitu používaná ke zkouškám.

Náhražka lunárního regolitu používaná ke zkouškám.
Zdroj: https://www.esa.int/

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Lunar_base_made_with_3D_printing.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Urea_3D_ball.png
https://www.esa.int/…/Strength_comparison_for_lunar_concrete.png
https://www.esa.int/…/Malleable_urea_for_lunar_concrete.jpg
https://www.esa.int/var/…/22002923-1-eng-GB/Urea_mix_sample.jpg
https://www.esa.int/…/22002498-1-eng-GB/Lunar_soil_simulant.jpg

Odpad z toalety pro lunární základnu, 5.0 out of 5 based on 10 ratings
Pin It
(Visited 2 814 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (10 votes cast)
(Visited 2 814 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


17 komentářů ke článku “Odpad z toalety pro lunární základnu”

  1. David M. napsal:

    Je to nejspíš velmi pevné, ale doufám, že ta základna nebude smrdět.

  2. Radim Pretsch napsal:

    “…vzorek obsahuje 3% močoviny…” Ať už se jedná o objem nebo hmotnost, přijde mi to docela hodně. Nevím kolik močoviny se dá získat z té denní produkce 1,5 litrů/ osobu, ale nezdá se mi, že by to pokrylo potřebu.

    Myšlenka i experiment jsou zajímavé, ale osobně si myslím, že s využitím moči zůstanou u recyklace.

  3. Vaclav napsal:

    Míchat beton a betonovat ve vzduchoprázdnu ? Voda by se měla ihned vařit a masivně vypařovat, viz klasický školní pokus s vývěvou.

  4. Jiny Honza napsal:

    Je zajímavé, jak každá doba vnímá problémy úplně jinak. Stavbu úkrytu, ve kterém je stabilní teplota a do kterého nepronikne ani paprsek záření na planetě plné šutrů a písku dnes řeší 3D tiskárnou betonu s plastifikátorem z močoviny. Co by na to asi řekl starověký egypťan? Nejspíš jestli je tam dost mědi na dláta. 🙂

  5. Hawk napsal:

    JAXA se necim podobnym zabyvala, zvazuje pri vyrobe lunarniho metodu vyuziti lunarniho ledu.

    https://asia.nikkei.com/Business/Biotechnology/Japanese-engineers-working-on-concrete-for-lunar-base

    https://www.dw.com/en/japanese-companies-plan-to-build-moon-colonies/a-45574697

    Lunarni zakladna je zatim hudbou budoucnosti a asi pro zacatek bude nejjednodusi zasypat kus modulu regolitem a navic jsou na Mesici i docela slusne prostorne jeskyne – opet prace Japoncu:

    “Na Měsíci je 50 kilometrů dlouhá jeskyně.”
    https://www.irozhlas.cz/veda-technologie/vesmir/na-mesici-je-50-kilometru-dlouha-jeskyne-muze-byt-zakladnou-pro-astronauty-mysli_1710191530_mos

    A to uz je mozna misto stavariny vzhodnejsi umistit tam velke hermeticke stany.

  6. medved_David napsal:

    Promiňte, ale nedá mi to a musím varovat 🙂
    Pokud by na základě tohoto článku nějakého mužského napadlo, že místo záměsové vody do míchačky načůrá, tak opatrně, ať mu točící buben nezachytí výpustní hadici. To by byl věru nepěkný pracovní úraz.

  7. kuban napsal:

    české země ze zkušeností doporučují přidat vejce 😀

Zanechte komentář

You must be logged in to post a comment.