Toekomstige maanwoningen kunnen meestal worden gemaakt met materialen die op de maan zijn gevonden
Toekomstige astronauten zouden maangebouwen kunnen maken van maanstof en plassen.
Dat is de suggestie van chemicus Anna-Lena Kjøniksen en haar collega’s, die een cement van ureum heeft gemaakt – een belangrijk bestanddeel van urine – en nep maangrond.
Wanneer mensen langdurig op andere planeten of de maan gaan wonen, zullen ze licht moeten inpakken, deels omdat het verzenden van materialen vanaf de aarde duur is. NASA heeft geschat dat elk pond materiaal dat in een baan om de aarde wordt gestuurd, ongeveer $ 10.000 kost.
Door gebruik te maken van lokale middelen kunnen de kosten laag blijven. Onderzoekers hebben voorgesteld om maangrond te gebruiken om beton of cement te maken voor 3D-printwoningen voor astronauten (SN: 21-2-13). Maar de meeste cementrecepten hebben veel water nodig, wat schaars is op de maan en erg zwaar om de ruimte in te schieten (SN: 15-04-19).
Op aarde vermindert het toevoegen van een chemische stof, een superplasticizer genaamd aan een cementmix, de hoeveelheid water die nodig is door te voorkomen dat een drogere mix te kruimelig wordt, terwijl het flexibel genoeg blijft om in een 3D-printer te worden gebruikt. Maar de meeste superplastificeermiddelen zijn organische verbindingen, ook schaars op de maan, zegt Kjøniksen van het Østfold University College in Halden, Noorwegen.
Toen raakte het haar. ‘Ik dacht, wat is er beschikbaar op de maan? Als je mensen toevoegt, wat heb je dan beschikbaar? ‘ ze zegt. Misschien kan menselijk afval iets nuttigs worden.
Kjøniksen had eerder ureum gebruikt om kunststofmengsels minder stroperig te maken. Ureum verbreekt waterstofbruggen tussen moleculen, vermindert wrijving en laat de moleculen gemakkelijker langs elkaar glijden. Ze had nog nooit gehoord dat iemand het in cement gebruikte, ‘maar ik dacht dat het het proberen waard was.’
Een kiezel- en aluminiumoxidepoeder – een vervanger voor maanstof – is het belangrijkste ingrediënt in het cement van Kjøniksen. Het chemische gehalte is vergelijkbaar met vliegas, het hoofdbestanddeel van gewone cementmengsels, maar met grotere en meer kristallijne korrels. Het team vermengde dat poeder met poedervormig ureum dat was gekocht bij een chemisch toeleveringsbedrijf, niet gedestilleerd uit echte urine, samen met wat water om het cement te maken. Vergeleken met twee andere superplastificatoren die in de bouw op aarde worden gebruikt, ‘werkte ureum heel goed’, zegt Kjøniksen.
Het mengsel behield zijn vorm onder licht gewicht en weerstond temperatuurveranderingen. Het cement door een buis extruderen en verschillende lagen op elkaar stapelen met behulp van een 3D-printer maakte een kleine, stabiele muur, meldde het team op 20 februari. Journal of Cleaner Production.
Kjøniksen is van plan het cement te testen bij extremere temperaturen en in een vacuümkamer die het gebrek aan atmosfeer van de maan nabootst. Dan zou de volgende stap zijn om de muur op te schalen naar een meer realistisch formaat. Ze wil ook onderzoeken of toekomstige astronauten urine moeten zuiveren, of dat ze plas rechtstreeks in cement kunnen gebruiken.
In het echte leven zal het maken van ureumcement waarschijnlijk ingewikkelder zijn dan alleen maar plassen in een emmer, zegt materiaalwetenschapper Belinda Rich van de European Space Agency in Noordwijk, Nederland, die niet betrokken was bij deze studie maar samenwerkt met Kjøniksen en collega’s aan vervolg experimenten. Maar over het algemeen kan het praktisch zijn om cement met ureum op de maan te maken, zegt ze.
‘Het klinkt als een idioot idee’, zegt Rich. ‘Maar hier zijn we – het werkt.’