Ladrillos de hongos para la Luna y Marte

cultivando edificios en el espacio: uncg — la biología se une a la ingeniería

La asociación une el laboratorio de ecología fúngica de Nicholas Oberlies en la UNC Greensboro con Luna Labs, una empresa de desarrollo de productos con sede en Virginia que realizará pruebas estructurales y análisis de materiales. El equipo de Oberlies aporta experiencia en el cultivo y la caracterización de hongos —incluidas especies como las setas de ostra (Pleurotus ostreatus) y ciertos hongos de repisa conocidos por su rigidez—, mientras que Luna Labs aporta pruebas mecánicas, mediciones de compresión y el tipo de datos basados en estándares que los ingenieros necesitan para evaluar un nuevo material de construcción.

Según el anuncio de la universidad, el plan es cultivar hifas fúngicas para que se infiltren y aglutinen partículas sueltas de regolito mezcladas con un flujo de nutrientes derivado de desechos humanos simulados. Si la red de hifas vincula el material granular de manera eficaz, los investigadores esterilizarán y comprimirán el compuesto en un bloque consolidado. Luna Labs cuantificará entonces cuánta carga pueden soportar estos bloques, cómo se comportan bajo compresión y si pueden hacerse lo suficientemente duraderos para hábitats u otras infraestructuras.

El marco de trabajo es un ejemplo prototípico de la utilización de recursos in situ: en lugar de transportar ladrillos y cemento desde la Tierra, el sistema cultivaría y daría forma a los materiales donde se necesiten, utilizando solo pequeñas cargas útiles iniciales de esporas o inóculo, además de energía, agua y un ciclo de nutrientes. Esto hace que el concepto sea atractivo para los planificadores de misiones que intentan minimizar la masa de lanzamiento y las cadenas de suministro a largo plazo para las bases en la Luna y Marte.

cultivando edificios en el espacio: uncg — pruebas, materiales y métricas

En su esencia, el experimento de la UNCG y Luna Labs pone a prueba tres ideas vinculadas: qué especies fúngicas toleran una química similar a la del regolito, si una red micelial puede aglutinar partículas inorgánicas en un compuesto coherente y qué procesamiento posterior al crecimiento se requiere para que el material sea seguro y estructuralmente útil. El equipo llevará a cabo ensayos de crecimiento controlados utilizando regolito simulado (análogos de roca y polvo que imitan la superficie de la Luna o Marte) mezclado con una materia prima destinada a asemejarse a los desechos humanos reciclados, proporcionando al hongo una fuente de carbono y nutrientes.

Una vez que el crecimiento cree una matriz micelial densa, el compuesto será tratado térmicamente o esterilizado de otro modo y consolidado mecánicamente en una forma similar a la de un ladrillo. Luna Labs medirá la resistencia a la compresión, la rigidez y los modos de fallo; también probarán la variabilidad entre lotes y los efectos de diferentes recetas de crecimiento. Esos datos determinarán si el material es adecuado para usos que no soportan carga, como aislamiento o tabiques interiores, o si podría diseñarse para funciones estructurales.

Los colaboradores son explícitos en que se trata de una investigación en fase inicial: el equipo busca identificar especies prometedoras y ventanas de proceso, no entregar bloques de construcción totalmente certificados. Aun así, el énfasis en las propiedades medibles de los materiales y las pruebas repetibles marca un paso más allá del trabajo puramente conceptual: es un intento de trasladar los compuestos de micelio a un lenguaje de ingeniería que los diseñadores de misiones puedan utilizar.

Mecánica del micelio y ventajas prácticas

Los materiales basados en micelio dependen de redes de hifas fúngicas —filamentos microscópicos en forma de hilo— que se entrelazan y exudan polímeros para aglutinar las partículas del sustrato. En demostraciones terrestres, los compuestos de micelio fabricados a partir de residuos agrícolas son ligeros, térmicamente aislantes y resistentes al fuego, y pueden cultivarse en formas específicas con un aporte de energía relativamente bajo en comparación con la sinterización a alta temperatura o el fraguado convencional del hormigón.

Para aplicaciones espaciales, los atractivos son claros: los hongos pueden convertir flujos de desechos en material, reduciendo la logística y cerrando los ciclos en los sistemas de soporte vital; el crecimiento puede ocurrir a temperaturas bajas en relación con la sinterización; y la estructura celular de los compuestos de micelio puede proporcionar propiedades aislantes inherentes para el control térmico. Además, debido a que los sistemas vivos a veces pueden autorreparar grietas menores, los materiales biológicos ofrecen vías de mantenimiento que los materiales puramente inertes no poseen.

El proyecto de la UNCG enfatiza estas posibilidades manteniendo la cautela. Los usos más probables a corto plazo no son estructurales: aislamiento de hábitats, paneles interiores para la atenuación de la radiación o recubrimientos protectores para hábitats enterrados. Si las propiedades de compresión y tracción pueden mejorarse mediante aditivos o post-procesamiento, funciones estructurales más amplias podrían ser plausibles, pero esa sigue siendo una pregunta abierta que las pruebas actuales explorarán.

Desafíos y preguntas sin respuesta

Convertir una prometedora demostración de laboratorio en un material de construcción listo para misiones se enfrenta a muchos obstáculos. La Luna y Marte exponen a los organismos y materiales a atmósferas de casi vacío o de CO2 tenue, oscilaciones extremas de temperatura y radiación ionizante, condiciones muy diferentes a las de un banco de laboratorio húmedo. El cultivo de micelio requerirá agua, una atmósfera controlada y temperaturas compatibles con el metabolismo fúngico, todo lo cual impone costes de energía e ingeniería.

La protección planetaria es otra limitación: cualquier enfoque biológico debe evitar la contaminación de los entornos planetarios con vida terrestre. Eso implica estrategias claras de esterilización o contención, que el equipo de la UNCG planea probar esterilizando los compuestos cultivados antes de su despliegue. También existen preguntas abiertas sobre la durabilidad bajo el impacto de micrometeoritos, la fluencia mecánica a largo plazo en baja gravedad y cómo la química del regolito (percloratos reactivos en Marte, por ejemplo) afecta al crecimiento y a la estabilidad del material.

Finalmente, los desechos humanos simulados son una materia prima de prueba útil en la Tierra, pero los sistemas de misiones reales requerirán ciclos robustos de reciclaje de nutrientes y un control microbiano estricto. El escalado de pequeños ladrillos a estructuras de varios metros plantea problemas de ingeniería adicionales —enmarcado, unión, sellado e integración con esclusas de aire y sistemas de energía— que deberán abordarse en fases de desarrollo posteriores.

Un camino hacia hábitats habitables

El trabajo de la UNCG y Luna Labs es una pieza de una agenda de investigación más amplia que explora la biología como una tecnología de construcción para el espacio. Si las pruebas muestran un rendimiento mecánico constante y si las soluciones de ingeniería pueden proporcionar cámaras de crecimiento, reciclaje de agua y esterilización con presupuestos de masa y energía aceptables, los compuestos fúngicos podrían unirse a una caja de herramientas que ya incluye la sinterización de regolito, la impresión 3D con aglutinantes similares al cemento y los módulos inflables.

Los hitos a corto plazo son prácticos y modestos: identificar cepas fúngicas resistentes, cuantificar la resistencia a la compresión y la variabilidad, y demostrar un flujo de trabajo de esterilización y consolidación. El éxito en esos pasos justificaría demostraciones a pequeña escala en órbita o en la Luna, donde el crecimiento controlado y el post-procesamiento puedan probarse en entornos relevantes. A más largo plazo, una cadena de biofabricación probada podría reducir la dependencia de los materiales suministrados por la Tierra y abrir nuevos paradigmas de diseño para refugios que crecen a partir de la tierra local y los desechos reciclados.

Por ahora, el valor del proyecto es tanto conceptual como técnico: obliga a ingenieros y biólogos a compartir unidades, cronogramas y modos de fallo. Esa traducción —convertir las descripciones de procesos biológicos en curvas de compresión y factores de diseño— es lo que determinará si los hongos siguen siendo una idea intrigante o se convierten en una herramienta práctica para los futuros exploradores.

Fuentes

• UNC Greensboro (UNCG) — anuncio del proyecto y resumen de la investigación
• Luna Labs — asociación de ingeniería y pruebas de materiales
• NASA — financiación para la investigación de utilización de recursos in situ