In breve
- Il materiale contiene Saccharomyces cerevisiae geneticamente modificate, gelatina e granuli minerali e viene stampato a -30 °C e 0,01 atmosfere.
- La formulazione migliore ha raggiunto circa 12 megapascal di resistenza a compressione e un aumento del 170% grazie al lievito.
- I test sono in laboratorio con sabbia terrestre, la gelatina è di origine animale e restano da valutare durabilità e resistenza alle radiazioni.
Il lievito di birra Saccharomyces cerevisiae è stato integrato in un legante a base di gelatina e granuli minerali per ottenere un materiale da costruzione vivente, descritto in uno studio guidato da Ning Liu della Hong Kong University of Science and Technology e pubblicato su Chem Circularity.
La miscela contiene cellule di lievito geneticamente modificate per esporre proteine adesive sulla superficie cellulare, gelatina che crea una rete matriciale e granuli minerali che fungono da aggregato. Le proteine prodotte includono varianti ispirate alle proteine adesive delle cozze e dei mitili, con lo scopo di migliorare l’adesione tra il legante e i granuli. La formulazione viene caricata in una stampante 3D e poi sottoposta a basse temperature e bassa pressione per provocare la solidificazione dell’acqua e la successiva sublimazione, ottenendo una struttura porosa.
Stampato 3D a -30 C e 0,01 atmosfere
Il gruppo ha effettuato la stampa 3D all’interno di una camera ambientale capace di riprodurre -30 C e 0,01 atmosfere. Il pezzo stampato raggiungeva le dimensioni di un tappo di sughero: 45 millimetri di altezza e circa 30 millimetri di larghezza. Le condizioni simulate ricordano il processo di liofilizzazione: l’acqua nel materiale solidifica e poi sublima, lasciando una rete di pori che rende la struttura leggera. I ricercatori hanno osservato al microscopio una struttura porosa con polimeri e cellule di lievito evidenziati, e hanno documentato immagini con crediti a Ning Liu.
Proprietà meccaniche: 12 megapascal e riciclabilità
La formulazione migliore ha raggiunto una resistenza a compressione di circa 12 megapascal, valore confrontabile con calcestruzzi leggeri di densità simile. La presenza del lievito ha aumentato la resistenza a compressione del 170 per cento rispetto al controllo privo della componente biologica. La miscela ha mostrato inoltre una buona resistenza alla flessione nelle prove meccaniche riportate nello studio. I campioni induriti sono stati frantumati, reidratati e riscaldati per ricreare un impasto lavorabile: dopo quattro cicli di riciclo i nuovi campioni mantenevano sostanzialmente le proprietà meccaniche e le cellule di lievito risultavano ancora vitali.
Limiti: ingredienti terrestri e test di laboratorio
I test sono stati eseguiti con sabbia terrestre, non con vera regolite marziana, e la formulazione con migliori prestazioni contiene ancora gelatina di origine animale, quindi un ingrediente che, oggi, dovrebbe essere trasportato dalla Terra. È stata testata anche una versione priva di gelatina, ma con prestazioni meccaniche inferiori. Restano da verificare permeabilità, tenuta alla pressione, resistenza alle radiazioni e durabilità a lungo termine, elementi che lo studio segnala come necessari prima di considerare applicazioni reali su Marte.
Dal punto di vista energetico gli autori stimano che produrre questo materiale richieda diverse decine di volte meno energia rispetto ai processi di sinterizzazione presi come riferimento nello studio, ma gli autori precisano che si tratta di una stima limitata alla lavorazione del materiale. Nel conteggio non sono incluse l’energia per coltivare il lievito, produrre o trasportare i nutrienti, mantenere bioreattori pressurizzati e alla giusta temperatura, recuperare l’acqua e gestire l’intero cantiere marziano, che per ora esiste solo in laboratorio sulla Terra.
