Bild https://www.iisc.ac.in Tegelstenar med artificiellt skapade brister,
tillsammans med tegelstenar reparerade med hjälp av den bakteriefylld
uppslamning (Foto: Amogh Jadhav)
Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har
utvecklat en bakteriebaserad teknik för att reparera tegelsten på månen som
i framtiden troligen ska användas till att bygga på månen om denna skadas i månens hårda miljö.
Framtida månexpeditioner syftar till exempel till
att skapa en permanent livsmiljö på månen. För att minska kostnaderna skulle
astronauterna behöva använda den rikligt tillgängliga månjorden (regoliten) en komplex blandning av trasiga mineraler och sten för att bygga strukturer
på plats i stället för att transportera material från jorden.
För några år sedan utvecklade forskare vid institutionen för maskinteknik (ME), IISc, en teknik där man använder en jordbakterie som heter Sporosarcina pasteurii för att bygga tegelstenar av mån- och marsjord. Bakterien omvandlar urea och kalcium till kalciumkarbonatkristaller som tillsammans med guarkärnmjöl limmar ihop jordpartiklarna för att skapa tegelliknande material. Denna process är ett miljövänlig och ett billigt alternativ för att ersätta cement.
Därefter utforskade teamet också sintring innebärande att värma upp en komprimerad blandning av månjordsimulation och en polymer som kallas polyvinylalkohol till mycket höga temperaturer för att skapa mycket starka tegelstenar. Det är ett av de klassiska sätten att tillverka tegelsten, förklarar Aloke Kumar, docent vid ME och korresponderande författare till studien. "Det gör tegelstenar till mycket hög hållfasthet, mer än tillräckligt hållfasta även för vanliga bostäder." Sintring är en process som är lätt skalbar, flera tegelstenar kan tillverkas samtidigt i en ugn.
Men månens yta är extremt hård temperaturen kan
svänga från 121 °C till -133 °C på en enda dag och ytan bombarderas ständigt av
solvinden och meteoriter. Detta kan orsaka sprickor i tegelstenar, vilket
försvagar strukturer som byggs med dem.
– Temperaturförändringar kan vara mycket dramatiska
på månens yta vilket över tid kan ge en betydande effekt, förklarar
medförfattaren Koushik Viswanathan, docent vid ME. "Sintrat tegel är
sprött. Om du har en spricka och den växer kan hela strukturen snabbt falla
sönder."
För att lösa detta problem vände sig teamet återigen till bakterier. I en ny studie skapade de olika typer av konstgjorda defekter i sintrade tegelstenar och hällde en blandning gjord av bakterien S. pasteurii, guarkärnmjöl och månjordssimulation i dem. Under några dagar trängde slammet in i defekterna och bakterien producerade kalciumkarbonat som fyllde upp dem. Bakterien producerade också biopolymerer som fungerade som lim som starkt band samman jordpartiklarna med den kvarvarande tegelstrukturen och därigenom återfick mycket av teglets förlorade styrka. Denna process kan avvärja behovet av att byta ut skadade tegelstenar mot nya, vilket förlänger livslängden på byggda strukturer.
– Till en början var vi inte säkra på om bakterierna
skulle binda till det sintrade teglet, beskriver Kumar. Men vi fann att
bakterierna inte bara kan stelna blandningen utan också fästa bra. De armerade
tegelstenarna kunde motstå temperaturer från 100 °C till 175 °C.
