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.
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.
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.
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.
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.
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
Je to nejspíš velmi pevné, ale doufám, že ta základna nebude smrdět.
Močovina páchne až když se začne rozkládat – cítíme hlavně uvolněný čpavek. Ale to se dá snadno řešit – z močovinového betonu by se třeba udělala jen nosná konstrukce, vnitřní stěny obytných prostor by se potáhly nějakou parotěsnou izolací – ta bude stejně potřeba k zajištění hermetičnosti. A díky tomu se případný pach dovnitř nedostane.
A jak je to s dlouhodobou stálostí a degradací vlivem záření? V téhle studii se zkoumal pouze vliv teploty na roztažnost / odolnost. To si asi počkáme na další studie. Snad to autorům nápadu vyjde dobře i tomto ohledu.
„…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.
Recyklace nevylučuje separaci močoviny. Ale s tou první částí příspěvku souhlas.
Schválně jsem to hledal. V litru moči je asi 30g močoviny, takže to vychází na 1,5kg betonu za den. Takže kubík betonu astronaut „načůrá“ za cca čtyři roky. To jim to stavění moc rychle nepůjde. 🙂
Navíc kolonista, který má všech pět pohromadě, si tu močovinu jakožto organický zdroj dusíku bude pečlivě schraňovat pro své plantáže a nebude to lejt do betonu.
Ten propočet mě pobavil ;-). Díky za to dohledání, já jsem byl líný. Souhlasím s Vámi, že tenhle odpad nejspíš najde jiné uplatnění.
Míchat beton a betonovat ve vzduchoprázdnu ? Voda by se měla ihned vařit a masivně vypařovat, viz klasický školní pokus s vývěvou.
Myslím, že k míchání by mělo docházet uvnitř tiskárny. Do kontaktu s vakuem se dostane až výsledný vytištěný materiál.
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. 🙂
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.
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.
Pojišťovně a lékařům na urgentním příjmu by popis zranění taky přivodil pár záchvatů smíchu – bez ohledu na to, co by pacient zažíval. 🙂
Ovšem upozorňuji, že odškodnění za ztrátu oného klesá s věkem postiženého až na pouhých 50%. No, nežertuji :-)) Spíš mě to při této nabídce pojistky rozesmutnělo :-))
Ááá…zaskočil mi guláš při té představě. Tyhle komenty by měly mít v úvodu nějaké varování
české země ze zkušeností doporučují přidat vejce 😀
Problém je s nosnicemi. Stísněné prostředí by neodovídalo podmínkách jejich předepsaného volného chovu, jak je nově definuje směrnice EU platná již od příštího roku. :-))