Abbiamo già parlato di come la NASA stia realmente ipotizzando di mandare i primi uomini su Marte (NASA ipotizza lo sbarco su Marte) per colonizzare il pianeta rosso al fine di studiarne il sottosuolo. Ma una volta arrivato sul pianeta, l’uomo avrà bisogno in qualche maniera di costruire edifici di qualità in cui vivere e lavorare; oltre ad una casa stampata in 3D composta da ghiaccio di cui abbiamo già parlato (Una casa costruita con una stampante 3D su Marte, adesso è possibile) c’è bisogno di un materiale di qualità ma al tempo stesso facilmente producibile, che sia costituito però da tutte quelle risorse che solo Marte stessa 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.
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 può essere utilizzata, il materiale principale del calcestruzzo è lo zolfo. L’idea chiave è di riscaldare lo zolfo a 240°C, temperatura in cui passa allo stato liquido, di miscelarlo con il terreno di Marte, che funge quindi da legante, e di lasciar raffreddare il tutto; solidificando, lo zolfo si lega alle particelle di terreno, formando quindi il calcestruzzo marziano.
In realtà non è tutto così semplice, infatti già negli anni passati lo zolfo è stato testato come elemento principale del calcestruzzo, ma i risultati non sono stati affatto 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; un po’ come se scaldando la mina di una matita (grafite) improvvisamente essa si trasformasse in un diamante. In secondo luogo lo zolfo durante il processo si restringe, e restringendosi crea delle cavità e induce sollecitazioni che indeboliscono gravemente il materiale.
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 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 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. Essendo infatti formato da un solo elemento principale, il calcestruzzo può essere riscaldato fino a far sciogliere lo zolfo in esso contenuto per poter poi riutilizzarlo varie volte solamente raffreddandolo di nuovo. Inoltre ha una presa molto rapida, è facile da gestire e da ottenere ed ha prezzi di produzione relativamente bassi, essendo l’elemento principale facilmente ricavabile sulla Terra.
Questi aspetti positivi rendono il calcestruzzo con lo zolfo 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; questo perchè con il passare degli anni la presenza di “mostri di cemento” nel nostro paese a causa dell’abusivismo edilizio si sta espandendo, rendendo il calcestruzzo un materiale sovrautilizzato. Se a questo si va ad aggiungere che la produzione del calcestruzzo è la terza causa di emissioni di C02 nel mondo, si capisce come questa scoperta possa rappresentare uno stimolo a migliorare il prodotto.
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!
(A cura di Massimiliano Russo – Redazione Close-up Engineering)
