Onderzoekers hebben een plan uitgewerkt om bacteriën in te zetten om bouwmaterialen te produceren op Mars. En dat is niet het enige dat de beestjes kunnen.
Mars koloniseren gaat niet eenvoudig zijn. Een van de grootste uitdagingen: tonnen bouwmateriaal naar Mars slepen kost bakken met geld. Elke kilo materiaal die je de ruimte in schiet, kost immers een fortuin. Ingenieurs zoeken daarom al jaren naar manieren om ter plekke te bouwen met wat er al ligt, in vaktaal “in-situ resource utilization” genoemd.
Mars heeft genoeg rotsachtige grond, maar die aan elkaar plakken tot stevige muren is lastig. Op de traditionele manier cement maken vergt enorm veel energie en hitte en dat ligt op een planeet waar het gemiddeld -60 graden Celsius is niet voor de hand. Hier komen de bacteriën om de hoek kijken.
Het dynamische duo
De onderzoekers stellen in een studie in vakblad Frontiers in Microbiology een samenwerking voor tussen twee soorten bacteriën. De eerste is Chroococcidiopsis, een taaie cyanobacterie die oorspronkelijk uit woestijnen komt. Dit organisme heeft bewezen dat het de omstandigheden op de rode planeet kan overleven. Het produceert zuurstof via fotosynthese en scheidt een soort slijmlaag af die als fundament voor cement zou kunnen dienen.
De tweede held is Sporosarcina pasteurii, een bacterie die ureum (ja, uit urine) kan omzetten in calciumcarbonaat, oftewel kalksteen. Dit proces heet biocementatie en werkt eigenlijk heel eenvoudig: de bacterie breekt ureum af waardoor de zuurgraad stijgt. In combinatie met calcium ontstaat er dan een stevig, cementachtig materiaal dat zandkorrels aan elkaar kit.
Astronautenplas als geheim ingrediënt
Een voordeel aan dit systeem is dat astronauten zelf een deel van de grondstoffen kunnen leveren. Hun urine bevat namelijk zowel ureum als calcium en dat is precies wat de bacteriën nodig hebben. De Martiaanse bodem levert de rest: silicium, aluminium, ijzer en magnesium zijn er in overvloed aanwezig.
De onderzoekers stellen voor om dit proces te combineren met 3D-printers. Robots zouden een mengsel van bacteriën, voedingsstoffen en Martiaanse grond kunnen uitspuiten en zo laag voor laag structuren opbouwen.
Flink wat haken en ogen
Maar laten we niet te hard van stapel lopen, want de onderzoekers zijn zelf ook eerlijk over de beperkingen. Ten eerste is vrijwel al het onderzoek gedaan in gesimuleerde omstandigheden op aarde. Hoe de bacteriën zich gedragen op Mars zelf weet niemand, simpelweg omdat we dat nog nooit hebben kunnen testen.
Daarnaast bevat Martiaanse grond perchloraten. Dat zijn zouten die giftig zijn voor de meeste organismen en als sterk ontvochtigingsmiddel werken. Of het water dat op Mars gewonnen kan worden uit ondergronds ijs schoon genoeg is voor de bacteriën, blijft een vraagteken totdat er daadwerkelijk monsters naar de aarde worden teruggebracht.
Ook is het calciumgehalte in de Martiaanse bodem een stuk lager dan in gewoon cement. De onderzoekers erkennen dan ook dat echte cement nabootsen met alleen lokale materialen voorlopig niet haalbaar is.
Waarom is materiaal naar Mars brengen geen optie?
De goedkoopste optie om één kilo materiaal in een lage baan om de aarde te krijgen ligt tegenwoordig rond de 1.520 dollar met een Falcon Heavy-raket. Maar dat is nog maar het begin. Om diezelfde kilo helemaal tot bij Mars te brengen, loopt de rekening al snel op tot tienduizenden of zelfs honderdduizenden dollars per kilo, afhankelijk van de missie en de benodigde brandstof.
Tel daar bij op dat een bemande missie naar Mars waarschijnlijk tientallen tonnen materiaal nodig heeft, en het wordt duidelijk waarom onderzoekers naar creatieve oplossingen zoeken. Elke kilo die je niet hoeft te lanceren, bespaart niet alleen geld maar maakt de hele missie haalbaarder. Precies daarom kijken wetenschappers naar bacteriën en astronautenplas om bouwmateriaal ter plekke te maken: alles is beter dan nóg een raket vol cementzakken.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
