La NASA da qualche tempo sta ipotizzando di mandare i primi uomini su Marte per colonizzare il pianeta rosso al fine di studiarne il sottosuolo. Ma una volta arrivato sul pianeta, l’uomo avrà bisogno di costruire edifici di qualità in cui vivere e lavorare; c’è bisogno di un materiale facilmente producibile, che sia costituito però da tutte quelle risorse che solo Marte può fornire.

Visto che il materiale più usato nell’edilizia mondiale è il calcestruzzo, perché non crearne una versione “marziana”? E’ questo quello che si sono chiesti i ricercatori della Northwestern University, ideando il primo calcestruzzo composto da materie prime disponibili solo su Marte.

COM’E’ FATTO QUESTO CALCESTRUZZO “MARZIANO”?

L’aspetto più importante di questo calcestruzzo è la possibilità di essere formato senza l’aggiunta di acqua che, anche se è stata ufficialmente scoperta nei mesi scorsi, rappresenterà una risorsa fondamentale per il sostentamento degli uomini sul pianeta. Se quindi l’acqua non potrà essere utilizzata, il materiale principale del calcestruzzo sarà lo zolfo.

L’idea chiave è di riscaldare lo zolfo a 240°C, temperatura in cui passa allo stato liquido, miscelarlo con il terreno di Marte, che funge quindi da legante, e lasciar raffreddare il tutto. Solidificando lo zolfo si lega alle particelle di terreno, formando quindi il calcestruzzo marziano.

Negli anni passati lo zolfo è stato già testato come elemento principale del calcestruzzo, ma i risultati non sono stati soddisfacenti. I problemi principali sono due: lo zolfo, solidificando, cambia forma allotropica, passando da zolfo monoclino a zolfo ortorombico, stabile alle basse temperature, e questo non è di certo un bene. In secondo luogo lo zolfo durante il processo si restringe, e restringendosi crea delle cavità e induce sollecitazioni che indeboliscono gravemente il materiale.

TEST E SIMULAZIONI

Per ovviare a questi problemi, i ricercatori della Northwestern University hanno eseguito vari test in cui simulavano il possibile terreno presente su Marte, composto principalmente da silice, ossido di alluminio, ossido di ferro e biossido di titano, variando costantemente le dimensioni delle particelle di terreno da inserire all’interno del composto.

I ricercatori dopo aver mescolato l’aggregato con diverse percentuali di zolfo fuso e aver lasciato raffreddare i campioni in blocchi, hanno misurato le proprietà fisiche del materiale risultante, come la resistenza e la rottura compressione, oltre ad analizzare chimicamente il mix e simulare il suo comportamento in opera.

I RISULTATI

I risultati ottenuti sono stati interessanti; infatti risulta che usando particelle di aggregato più piccole è possibile ridurre la formazione di vuoti, il che aumenta in modo significativo la resistenza del materiale. Si è arrivati a definire che il miglior mix per la produzione del calcestruzzo su Marte è del 50% di zolfo e 50% di suolo marziano con dimensione massima delle particelle di 1mm.

Il calcestruzzo che si ottiene è molto resistente; facendo un paragone con quello standard usato per gli edifici di tutto il mondo, che deve avere una resistenza a compressione di circa 20MPa, il calcestruzzo marziano riesce a sopportare carichi anche superiori ai 50MPa. Oltre alla resistenza, c’è un altro grande vantaggio: il calcestruzzo marziano può essere riciclato. 

Questi aspetti positivi rendono questo calcestruzzo un ottimo materiale, che purtroppo non può essere applicato all’atmosfera terrestre, ma può rappresentare uno stimolo per cercare di trovare un’alternativa al calcestruzzo che normalmente adoperiamo.

I progetti per arrivare su Marte ci sono, il materiale per costruire i primi edifici c’è: che la scoperta del pianeta rosso abbia inizio!

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