Una investigación reciente de la ESA mostró que la urea, el principal compuesto orgánico que se encuentra en nuestra orina, haría que la mezcla para el concreto lunar sea más maleable antes de endurecerse en una forma final y resistente para futuros hábitats lunares.

Los investigadores descubrieron que agregar urea a la mezcla de geopolímeros lunares, un material de construcción similar al concreto, funcionaba mejor que otros plastificantes comunes, como el naftaleno o el policarboxilato para reducir la necesidad de agua.

La mezcla que salió de una impresora 3D demostró ser más fuerte y retenía una buena trabajabilidad: una muestra nueva podría moldearse fácilmente y retener su forma con pesos hasta 10 veces más que la suya.

"La comunidad científica está particularmente impresionada por la gran fuerza de esta nueva receta en comparación con otros materiales, pero también se siente atraída por el hecho de que podríamos usar lo que ya está en la Luna", dice Marlies Arnhof, iniciadora y coautora del estudio de Equipo de conceptos avanzados de la ESA.

El uso de solo materiales disponibles en el sitio, un enfoque conocido en el ámbito espacial como la utilización de recursos in situ, o ISRU, reducirá la necesidad de lanzar grandes volúmenes de suministros desde la Tierra para construir en la Luna.

El ingrediente principal sería un suelo en polvo que se encuentra en todas partes en la superficie de la Luna, conocido como regolito lunar. El superplastificante urea limita la cantidad de agua necesaria en la receta.

Gracias a los futuros habitantes lunares, los 1,5 litros de desechos líquidos que genera una persona cada día podrían convertirse en un subproducto prometedor para la exploración espacial.

"La urea es barata y fácilmente disponible, pero también ayuda a fabricar material de construcción fuerte para una base lunar", señala Marlies.



¿Por qué urea?

Después del agua, la urea es el componente más abundante de la orina humana. La urea puede romper los enlaces de hidrógeno y reducir las viscosidades de las mezclas fluidas. La orina también contiene minerales de calcio que ayudan al proceso de curado.

En la Tierra, la urea se produce a escala industrial y es ampliamente utilizada como fertilizante industrial y materia prima por compañías químicas y médicas.

"La esperanza es que la orina de los astronautas se pueda usar esencialmente como en una base lunar futura, con pequeños ajustes en el contenido de agua". Esto es muy práctico y evita la necesidad de complicar aún más los sofisticados sistemas de reciclaje de agua en el espacio ”, explica Marlies.



Poniéndolo en la mezcla.

Varias pruebas confirmaron que este tipo de concreto mezclado con urea era capaz de soportar condiciones espaciales severas como el vacío y las temperaturas extremas. Estos dos factores tienen el mayor efecto sobre las propiedades físicas y mecánicas del material de construcción para la superficie lunar.

Todas las muestras fueron sometidas a ciclos de vacío y congelación-descongelación para simular los cambios bruscos de temperatura a lo largo de los días y noches lunares, que pueden variar de -171 ° C a 114 ° C. Las muestras soportaron temperaturas que van desde 114 ° C a -80 ° C como una buena indicación de cómo se comportaría el material a temperaturas aún más bajas.



Construcción comunitaria.

Una estrecha colaboración entre investigadores de la ESA en los Países Bajos y universidades en Noruega, España e Italia, bajo la iniciativa Ariadna "nos permitió analizar una idea tan exploratoria y algo arriesgada que puede traer resultados valiosos no solo para la exploración espacial, sino también para aplicaciones tecnológicas en la Tierra ", explica Shima Pilehvar, coautora del estudio y profesora asociada en el Østfold University College, en Noruega.

"La industria podría beneficiarse de recetas refinadas para polímeros inorgánicos resistentes al fuego y al calor adecuados para la fabricación aditiva", agrega.

Uno de los temas candentes que el equipo quiere abordar a continuación es cómo las fibras de basalto de la Luna podrían reforzar el concreto y cómo el material podría usarse mejor para proteger una colonia lunar. Los investigadores esperan que este nuevo mortero a base de urea pueda ayudar a proteger a los futuros astronautas de los niveles nocivos de radiación ionizante.