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月の砂にじゃがいもとひとつまみの塩を加えて作られた「宇宙コンクリート」が驚異的な強度を示す

マンチェスター大学の研究者らによって、火星での家屋建設に使える新素材「スタークリート(StarCrete)」と呼ばれる建材が開発された。この素材は宇宙塵、じゃがいもでんぷん、そしてひとつまみの塩から作られている。

現在、宇宙でのインフラ整備は非常に高額で困難だ。宇宙飛行士が簡単に入手できる素材を使った建設が求められており、スタークリートはその一つの解決策となる。この発明に携わった科学者たちは、火星土壌を模した土とポテトスターチ、塩を混ぜることで、通常のコンクリートよりも2倍強い建材を作り出した。この素材は、宇宙環境での建設作業に最適なものとなる。

『Open Engineering』誌に掲載された論文では、じゃがいものデンプンが火星の砂塵と混ぜることで、コンクリートのような材料を作るための結合剤として働くことが示された。スタークリートは圧縮強度が72メガパスカル(MPa)で、通常のコンクリートの32MPaの2倍以上の強度がある。また、月の砂塵から作られたスタークリートは、91MPa以上の強度があるとのことだ。

これは、以前の研究を改良したものだ。以前の研究では、宇宙飛行士の血液と尿を結合剤として使用していた。しかし、定期的に血液が必要だったため、じゃがいものデンプンを使用する方が現実的であると判断された。

研究チームによれば、25キロの乾燥ポテト(ポテトチップス)には、約0.5トンのスタークリートを作るのに十分なデンプンが含まれており、213個のレンガ相当の材料になる。例としてあげると、3LDKの家を建てるのに約7,500個のレンガが必要となる。また、火星表面から得られる塩、マグネシウム塩化物がスタークリートの強度を向上させることが発見された。

このプロジェクトの次の段階は、スタークリートを実際の建設現場に適用することだ。Aled Roberts博士と彼のチームは、スタートアップ企業DeakinBioを立ち上げ、地球上でも使用できるようにスタークリートを改善する方法を探っている。

地球上で使用された場合、スタークリートは従来のコンクリートに代わる環境に優しい選択肢となる。セメントとコンクリートは、製造過程で高い温度とエネルギーが必要なため、地球上のCO2排出量の約8%を占めている。一方、スタークリートは普通のオーブンや電子レンジで作れるため、製造にかかるエネルギー費用が抑えられるのだ。

この画期的な建材「スタークリート」は、火星での住宅建設はもちろんのこと、地球上でもコンクリートの環境負荷を軽減する可能性があると期待されている。今後の研究と技術開発が進めば、宇宙探査だけでなく、地球環境の保護にも貢献することができるだろう。


論文

参考文献

研究の要旨

月や火星の表面で人間が持続的に生活するためには、堅牢で安価な技術力が必要である。重要な課題は、適切な放射線遮蔽を備えた広い居住空間を提供するために、原位置の資源から高強度構造材料を製造することである。理想的には、このような材料の生産は、他の重要なシステムをサポートする比較的単純で低エネルギーのプロセスで達成される。ここでは、普通のデンプンを模擬地球外レゴリスのバインダーとして使用し、高強度バイオコンポジット材料(スタークリート)を製造することを実証している。この技術により、住民の食料として生産される余剰デンプンを建設に利用することができ、2つの重要なシステムを統合して、初期の地球外コロニーを維持するために必要な建築を大幅に簡素化することができる。最適化の結果、月と火星のスタークリートはそれぞれ91.7MPaと72.0MPaの圧縮強度を達成した。これは高強度コンクリート(42MPa以上)の領域内にあり、比較的低エネルギーのプロセスであるにもかかわらず、他のほとんどの技術提案を凌駕している。月と火星のスタークリートは、それぞれ2.1MPaと8.4MPaの曲げ強度で、通常のコンクリート(2.5~4.5MPa)と同等だった。

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