Los astronautas podrán hacer cemento usando su propia orina

Una mezcla de polvo lunar y orina de astronautas. Así es como podrían construirse edificios los futuros astronautas con el objetivo de establecer fácilmente una colonia en nuestro satélite. Esa es la sugerencia de la química Anna-Lena Kjøniksen y sus colegas, quienes fabricaron un cemento de urea, y cuyo trabajo publican en la revista Journal of Cleaner Production y que ha sido apoyado por el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC) de la ESA.

No podemos obviar que, en las próximas décadas, la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA), China y Rusia planean crear puestos avanzados en la superficie de la Luna que permitan una presencia humana permanente. Estas propuestas buscan aprovechar los avances en la impresión 3D con la utilización de recursos in situ (ISRU) para abordar los desafíos de vivir y trabajar en la Luna.

Cuando los humanos se instalen a largo plazo en otros planetas o, más próximamente en la Luna, necesitarán llevar consigo lo menos posible, puesto que el envío de materiales desde la Tierra a la Luna es costoso. La viabilidad económica de las misiones lunares depende de obtener la mayor cantidad posible de lo que necesitemos allí mismo. No en vano, la NASA ha estimado que cada kilogramo de material enviado a la órbita alrededor de la Tierra cuesta alrededor de 20.000 dólares (unos 18.000 euros).

De esta manera, si es posible aprovechar los recursos locales ayudaría a mantener un coste bajo de la misión. Aunque ya se ha sugerido anteriormente el empleo del suelo lunar para fabricar hormigón o cemento para imprimir viviendas en 3D para los astronautas, la mayoría de las recetas de cemento requieren mucha agua, algo que es escaso en nuestro satélite y un elemento demasiado pesado como para ser transportado de la Tierra a la Luna.

Pero, ¿y si pudiera utilizarse la orina de astronautas como componente?

Científicos de toda Europa han colaborado para encontrar una manera de esculpir la superficie lunar en algo que mantenga la forma que desean sin tener que perforar cuevas en roca sólida.

Los científicos han estado trabajando en regolito lunar combinado con un agente de unión para crear un material de construcción, y resulta que la orina es un ingrediente excelente. Concretamente, el químico urea, que es un compuesto orgánico que se encuentra en la orina de los animales (es el componente en mayor cantidad después del agua) y que podría convertir la capa superior de la Luna en algo en lo que los equipos de investigación o incluso los colonos puedan utilizar de refugio.

La molécula de urea "permite que se rompan los enlaces de hidrógeno y, por lo tanto, reduce las viscosidades de muchas mezclas acuosas". En otras palabras, hace que los fluidos a base de agua fluyan mejor, pero no evitará que se endurezcan a medida que la brutal luz solar del largo día lunar los seque.

Recordemos que sin una atmósfera, la superficie de la Luna está sujeta a mucha radiación; y, sin atmósfera, tampoco hay protección contra rocas espaciales. Con un estimado de 44.000 kilogramos de material meteórico golpeando la Tierra todos los días, existen muchos bombardeos potenciales también en la Luna y de los que hay que protegerse. Y también está el problema de la temperatura: las temperaturas lunares varían, desde 120 grados Celsius durante el día hasta -130 ° C por la noche, por lo que el material de construcción debe ser capaz de resistir un cambio de temperatura térmica significativo a la vez que aísle el interior.

Así, usando una impresora 3D, los investigadores construyeron cilindros de la mezcla bautizada como “lunacrete” (un polvo de sílcice y óxido de aluminio, sustituto del polvo lunar y urea en polvo no destilada de orina real y un poco de agua) para determinar cómo de bien funciona la urea como plastificante.

En comparación con otros dos superplastificantes utilizados en la construcción en la Tierra, "la urea funcionó muy bien", dice Kjøniksen. La mezcla mantuvo su forma bajo peso ligero y resistió los cambios de temperatura. Incluso construyeron una pequeña pared con la impresora 3D.

Kjøniksen planea probar el cemento a temperaturas más extremas y en una cámara de vacío que imite la falta de atmósfera de la luna; así que el siguiente paso sería construir una pared a tamaño real. También habrá que investigar si los futuros astronautas necesitarían purificar la orina, o si podrían usarla en el cemento directamente.

Referencia: S. Pilehvar et al. Utilization of urea as an accessible superplasticizer on the moon for lunar geopolymer mixtures. Journal of Cleaner Production. Vol. 247, February 20, 2020. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.119177.