Les bactéries et les haricots pourraient être la sauce secrète des briques de lune

L'humanité dépend des bactéries depuis des siècles. De la fermentation et de l'agriculture à la fabrication des vaccins et du génie génétique, les souches bactériennes ont trouvé des applications industrielles et de style de vie généralisées. Dans un avenir proche, ils pourraient aider à faire des briques résilientes pour construire des habitats à la surface de la lune.

Une équipe d'Inde a développé un processus dépendant des bactéries pour fabriquer des structures plus fortes en forme de briques qui peuvent survivre à l'atmosphère dure de la lune. L'approche est notable car elle utilise le sol lunaire comme matériau de base. Ou selon les mots de la NASA, utilisation des ressources in situ (ISRU).

Résoudre un problème critique

L'un des plus grands défis dans la quête de la construction d'une colonie pour l'humanité loin de la Terre est de transporter tout le matériel et l'équipement vers un corps extraterrestre. Selon Jennifer Edmunson, responsable du programme par intérim pour les défis du centenaire de la NASA, voler de la Terre à la Lune peut coûter de 1 à 1,12 million de dollars par kilogramme de fret.

Pour éviter cela, la NASA a activement exploré des idées in situ qui peuvent exploiter le matériel localement disponible sur la lune, et même Mars. S'appuyant sur cette approche, une équipe d'experts de l'Indian Institute of Science (IISC) et de l'Indian Space Research Organization (ISRO) a développé une méthode pour créer ce qu'ils appellent des «briques spatiales».

Le matériau fondamental utilisé pour fabriquer ces briques est le sol lunaire, combiné avec l'urine (comme source d'urée) et le haricot de guar, qui est généralement cultivé en Inde et utilisé pour produire une poudre d'épaississement alimentaire appelée gomme de guar. Cet extrait de plante est utilisé sous forme de poudre comme additif pour augmenter la résistance du matériau.

La sauce secrète

C'est là que les bactéries, une espèce nommée Sporosarcina pasteuriivenez sur l'image. Il combine le calcium et l'urée dans le matériau de construction pour créer des cristaux de carbonate de calcium qui remplissent les fissures se développant dans la brique au fil du temps. «Le produit final obtenu après quelques jours d'incubation s'est avéré posséder une résistance et une machinabilité importantes», explique l'équipe.

D'une manière générale, le processus est appelé bio-cimentation, tandis que le processus de réparation est connu sous le nom de précipitation du carbonate de calcium induit microbalement (MICP). Selon un article publié dans le Frontiers Journal, la réparation bactérienne peut prolonger la durée de vie fonctionnelle des briques lunaires sur la surface lunaire.

Fait intéressant, ce ne sera pas la première fois que l'urine, ou les espèces bactériennes susmentionnées, apparaissent dans la recherche spatiale. Des experts de l'Université de Manchester ont créé un matériau appelé Astrocrete qui combinerait essentiellement le sol martien avec l'urine et le sang d'astronaute. Fait intéressant, le matériau biocomposite s'est avéré presque aussi fort que le béton.

En ce qui concerne les espèces bactériennes, elle est spéciale, et les propriétés de renforcement de cette bactérie ont déjà été démontrées avec des projets à base de terre. Au cours d'une conférence TED, Magnus Larsson a démontré une méthode primée d'utilisation des bactéries pour faire des dunes solides et empêcher l'expansion du désert du Sahara. Ginger Krieg Dosier, professeur adjoint à l'Université américaine de Sharjah, a également développé une méthode pour produire des biobricks en utilisant les mêmes espèces bactériennes, l'urine et le sable.

Le rôle principal de Sporosarcina pasteurii est de produire du carbonate de calcium, qui est jugé extrêmement compatible avec les constituants du béton. Lorsque des fissures apparaissent en béton, le matériau bactérien déclenche la formation de carbonate de calcium pour remplir les fissures et les sceller.

Dans un article séparé publié dans le PLOS Journal, l'équipe a testé une autre espèce bactérienne nommée Bacillus velezensis. Il est environ dix fois plus abordable et pendant les tests de laboratoire, il a produit deux fois la quantité de matériau de remplissage de fissure.

La puissance des haricots

Les suppléments de calcium sont recommandés par les médecins du monde entier pour augmenter la force et la croissance des os. De nature, le rôle du calcium dans les minéraux n'est pas trop différent. Les équipes de l'IISC et de l'IIT ont commencé leur travail sur les briques spatiales avec des bactéries, de l'urée et du calcium. Le matériau de base était le simulant du sol lunaire (LSS), riche en silicium, carbone, oxygène et aluminium.

La gomme de guar, extraite des haricots de guar, joue un rôle crucial dans la fabrication du matériau de construction en raison de son rôle d'additif en polymère. En fait, selon le document de recherche publié dans la Ceramics International Journal, The Organic Gum a augmenté la force de la brique de près de six fois.

«Dans les expériences indépendantes réalisées dans des conditions de flacon, il a été observé que la gomme de guar a accéléré à la fois la croissance bactérienne et l'activité liée au MICP», explique le document de recherche. Un autre aspect impressionnant de ces briques spatiales est qu'ils sont assez machinables et permettent une mise en forme libre en fonction des besoins de construction.

Un simple tour est tout ce qui est nécessaire pour façonner le matériau, qui ouvre les portes pour fabriquer facilement les conceptions entre verrouillé et réduire les tracas des moules spécialisés. L'équipe a maintenant hâte de fabriquer des briques plus grandes et d'alléger le processus de fabrication au-delà des laboratoires. L'accent à venir sera de renforcer les briques afin qu'ils puissent brosser l'activité sismique sur la surface lunaire. Oui, la lune est pleine de surprises, et les «morsures» en font partie.

Fait intéressant, la même équipe travaille également sur une stratégie similaire axée sur les bactéries pour fabriquer des briques en utilisant le sol martien. Le vrai défi, bien sûr, sera de transporter les machines qui peuvent récolter le régolithe lunaire et le transformer en briques spatiales. Espérons que la mission Artemis ramène les jours de gloire de l'humanité sur la lune et ouvre les portes des colonies à long terme.