"Selbstheilung": Bakterien sollen künftig Mond-Ziegelsteine reparieren

Forscher haben eine Methode entwickelt, um Risse in Mond­bau­stei­nen zu reparieren. Mithilfe von Bakterien können beschädigte "Zie­gel" selbst unter extremen Bedingungen wiederhergestellt werden - ein wichtiger Schritt für die künftige Mondbesiedlung.

Bakterien als Reparaturhelfer für Mondbausteine

Wissenschaftler des Indian Institute of Science (IISc) haben eine bahnbrechende Technik entwickelt, mit der beschädigte Bausteine für Mondhabitate repariert werden können. Die Methode nutzt Bakterien, um Risse in Ziegeln zu füllen, die aus Mondstaub (Regolith) hergestellt wurden - ein entscheidender Fortschritt für die geplante und nach Ansicht vieler auch dauerhafte Besiedlung des Erdtrabanten.

Für Missionen, die eine dauerhafte Präsenz auf dem Mond etablieren wollen, wäre es alles andere als sinnvoll, Baumaterialien von der Erde zu transportieren. Stattdessen soll der reichlich vorhandene Mondstaub als Rohstoff für lokale Bauvorhaben dienen. Forscher haben bereits zuvor eine Technik entwickelt, bei der das Bodenbakterium Sporosarcina pasteurii eingesetzt wird, um aus simuliertem Mond- und Marsregolith Ziegelsteine herzustellen.


Das Bakterium wandelt Harnstoff und Calcium in Calciumcarbonat-Kristalle um, die zusammen mit Guarkernmehl die Bodenpartikel zu ziegelartigen Materialien verbinden. Eine alternative Methode ist das Sintern - dabei wird eine verdichtete Mischung aus Bodenersatz und dem Polymer Polyvinylalkohol auf sehr hohe Temperaturen erhitzt. Wie Phys.org schreibt, erklärt Aloke Kumar, außerordentlicher Professor am IISc: "Es ist eine der klassischen Methoden zur Herstellung von Ziegeln. Sie erzeugt Ziegel von sehr hoher Festigkeit, mehr als ausreichend sogar für normalen Wohnungsbau." Ziegel mit künstlich erzeugten Fehlern neben 'reparierten' Varianten (Bild: Amogh Jadhav)

Extreme Belastungen auf dem Mond

Die Mondoberfläche ist jedoch extremen Bedingungen ausgesetzt. Die Temperaturen können innerhalb eines Tages von rund 120 Grad Celsius bis zu -130 °C schwanken. Hinzu kommen ständige Belastung und Bedrohung durch Sonnenwinde und Meteoriten. Das kann Risse in den Ziegeln verursachen und die daraus gebauten Strukturen schwächen.

"Gesinterte Ziegel sind spröde. Wenn ein Riss entsteht und wächst, kann die gesamte Struktur schnell auseinanderfallen", erklärt Koushik Viswanathan, Co-Autor der Studie. Um dieses Problem zu lösen, suchten die Forscher erneut bei den Bakterien nach einer Lösung.

Bakterielle "Selbstheilung" für Mondziegel

In ihrer neuesten Studie, veröffentlicht im Fachjournal Frontiers in Space Technologies, erzeugten die Wissenschaftler künstliche Defekte in gesinterten Ziegeln und füllten diese mit einer Aufschlämmung aus S. pasteurii, Guarkernmehl und simuliertem Mondstaub. Über mehrere Tage drang die Aufschlämmung in die Defekte ein, wobei das Bakterium Calciumcarbonat produzierte, das die Risse füllte.

Zusätzlich erzeugte das Bakterium Biopolymere, die als Klebstoffe wirkten und die Bodenpartikel fest mit der restlichen Ziegelstruktur verbanden. Dadurch konnte ein Großteil der verlorenen Festigkeit des Ziegels wiederhergestellt werden. Die verstärkten Ziegel hielten Temperaturen zwischen 100 °C und 175 °C stand - ein wichtiger Faktor für die extremen Bedingungen auf dem Mond. "Wir waren zunächst nicht sicher, ob die Bakterien an dem gesinterten Ziegel haften würden", sagt Kumar. "Aber wir haben festgestellt, dass die Bakterien nicht nur die Aufschlämmung verfestigen, sondern auch gut an dieser anderen Masse haften können."

Das Team arbeitet derzeit an einem Vorschlag, eine Probe von S. pasteurii im Rahmen der indischen Gaganyaan-Mission ins All zu schicken, um ihr Wachstum und Verhalten unter Mikrogravitation zu testen. "Wenn das geschieht, wird es unseres Wissens das erste Experiment dieser Art mit dieser Art von Bakterien sein", so Viswanathan.


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