Des briques de mycélium pour la Lune et Mars

Construire des bâtiments dans l'espace : l'UNCG — quand la biologie rencontre l'ingénierie

Le partenariat associe le laboratoire d'écologie fongique de Nicholas Oberlies à l'UNC Greensboro avec Luna Labs, une société de développement de produits basée en Virginie qui effectuera les tests structurels et l'analyse des matériaux. L'équipe d'Oberlies apporte son expertise dans la culture et la caractérisation des champignons — y compris des espèces telles que les pleurotes (Pleurotus ostreatus) et certains polypores connus pour leur rigidité — tandis que Luna Labs apporte les tests mécaniques, les mesures de compression et le type de données normatives dont les ingénieurs ont besoin pour évaluer un nouveau matériau de construction.

Selon l'annonce de l'université, le plan consiste à cultiver des hyphes fongiques afin qu'ils s'infiltrent et lient les particules meubles de régolithe mélangées à un flux de nutriments dérivés de déchets humains simulés. Si le réseau hyphal lie efficacement le matériau granulaire, les chercheurs stériliseront et comprimeront le composite en un bloc consolidé. Luna Labs quantifiera ensuite la charge que ces blocs peuvent supporter, leur comportement sous compression et s'ils peuvent être rendus suffisamment durables pour des habitats ou d'autres infrastructures.

Le cadre est celui de la quintessence de l'utilisation des ressources in situ : plutôt que de transporter des briques et du ciment depuis la Terre, le système ferait croître et façonnerait les matériaux là où ils sont nécessaires, en n'utilisant que de petites charges utiles initiales de spores ou d'inoculum, ainsi que de l'énergie, de l'eau et une boucle de nutriments. Cela rend le concept attractif pour les planificateurs de missions qui tentent de minimiser la masse au lancement et les chaînes d'approvisionnement à long terme pour les bases sur la Lune et sur Mars.

Construire des bâtiments dans l'espace : l'UNCG — tests, matériaux et métriques

À la base, l'expérience UNCG–Luna Labs teste trois idées liées : quelles espèces fongiques tolèrent une chimie de type régolithe, si un réseau mycélien peut lier des particules inorganiques en un composite cohérent, et quel traitement post-croissance est nécessaire pour rendre le matériau sûr et structurellement utile. L'équipe mènera des essais de croissance contrôlés en utilisant du régolithe simulé (des analogues de roche et de poussière qui imitent la surface de la Lune ou de Mars) mélangé à une matière première destinée à ressembler à des déchets humains recyclés, offrant ainsi au champignon une source de carbone et de nutriments.

Une fois que la croissance aura créé une matrice mycélienne dense, le composite sera traité thermiquement ou stérilisé par d'autres moyens et consolidé mécaniquement sous une forme semblable à une brique. Luna Labs mesurera la résistance à la compression, la rigidité et les modes de défaillance ; ils testeront également la variabilité entre les lots et les effets de différentes recettes de croissance. Ces données détermineront si le matériau est adapté à des usages non porteurs tels que l'isolation ou les cloisons intérieures, ou s'il pourrait être optimisé pour des rôles structurels.

Les collaborateurs précisent explicitement qu'il s'agit d'une recherche à un stade précoce : l'équipe cherche à identifier des espèces prometteuses et des fenêtres de traitement, et non à livrer des blocs de construction entièrement certifiés. Néanmoins, l'accent mis sur les propriétés mesurables des matériaux et les tests répétables marque une étape au-delà du travail purement conceptuel — c'est une tentative de transposer les composites de mycélium dans un langage d'ingénierie que les concepteurs de missions peuvent utiliser.

Mécanique du mycélium et avantages pratiques

Les matériaux à base de mycélium reposent sur des réseaux d'hyphes fongiques — des filaments microscopiques semblables à des fils — qui s'entrelacent et exsudent des polymères pour lier les particules du substrat entre elles. Dans les démonstrations terrestres, les composites de mycélium fabriqués à partir de déchets agricoles sont légers, thermiquement isolants et résistants au feu, et ils peuvent être cultivés selon des formes spécifiques avec un apport d'énergie relativement faible par rapport au frittage à haute température ou au durcissement conventionnel du béton.

Pour les applications spatiales, les avantages sont clairs : les champignons peuvent convertir les flux de déchets en matériaux, réduisant ainsi la logistique et fermant les boucles des systèmes de support de vie ; la croissance peut se produire à des températures basses par rapport au frittage ; et la structure cellulaire des composites de mycélium peut fournir des propriétés isolantes intrinsèques pour le contrôle thermique. De plus, comme les systèmes vivants peuvent parfois auto-réparer des fissures mineures, les matériaux biosourcés offrent des possibilités de maintenance que les matériaux purement inertes ne permettent pas.

Le projet de l'UNCG met l'accent sur ces possibilités tout en restant prudent. Les utilisations les plus probables à court terme sont non porteuses : isolation d'habitat, panneaux intérieurs atténuant les radiations, ou remblai protecteur pour les habitats enterrés. Si les propriétés de compression et de traction peuvent être améliorées par des additifs ou un post-traitement, des rôles structurels plus larges pourraient devenir envisageables, mais cela reste une question ouverte que les tests actuels vont explorer.

Défis et questions en suspens

Transformer une démonstration de laboratoire prometteuse en un matériau de construction prêt pour une mission se heurte à de nombreux obstacles. La Lune et Mars exposent les organismes et les matériaux à un quasi-vide ou à des atmosphères ténues de CO2, à des variations de température extrêmes et à des rayonnements ionisants — des conditions très différentes d'une paillasse de laboratoire humide. La culture du mycélium nécessitera de l'eau, une atmosphère contrôlée et des températures compatibles avec le métabolisme fongique, ce qui impose des coûts énergétiques et d'ingénierie.

La protection planétaire est une autre contrainte : toute approche biologique doit éviter de contaminer les environnements planétaires avec de la vie terrestre. Cela implique des stratégies claires de stérilisation ou de confinement, que l'équipe de l'UNCG prévoit de tester en stérilisant les composites cultivés avant leur déploiement. Il reste également des questions sur la durabilité sous l'impact de micrométéoroïdes, le fluage mécanique à long terme en faible gravité, et la manière dont la chimie du régolithe (les perchlorates réactifs sur Mars, par exemple) affecte la croissance et la stabilité des matériaux.

Enfin, les déchets humains simulés sont une matière première utile pour les tests sur Terre, mais les systèmes de mission réels nécessiteront des boucles de recyclage des nutriments robustes et un contrôle microbien strict. Le passage de petites briques à des structures de plusieurs mètres soulève des problèmes d'ingénierie supplémentaires — charpente, assemblage, étanchéité et intégration avec les sas et les systèmes électriques — qui devront être abordés dans les phases ultérieures de développement.

Vers des habitats habitables

Le travail de l'UNCG–Luna Labs est une pièce d'un programme de recherche plus vaste explorant la biologie comme technologie de construction pour l'espace. Si les tests montrent des performances mécaniques constantes et si les solutions d'ingénierie peuvent fournir des chambres de croissance, un recyclage de l'eau et une stérilisation avec des budgets de masse et de puissance acceptables, les composites fongiques pourraient rejoindre une boîte à outils comprenant déjà le frittage de régolithe, l'impression 3D avec des liants de type ciment et les modules gonflables.

Les jalons à court terme sont pratiques et modestes : identifier des souches fongiques résilientes, quantifier la résistance à la compression et la variabilité, et démontrer un flux de travail de stérilisation et de consolidation. Le succès de ces étapes justifierait des démonstrations à petite échelle en orbite ou sur la Lune, où la croissance contrôlée et le post-traitement peuvent être testés dans des environnements pertinents. À plus long terme, une chaîne de biofabrication éprouvée pourrait réduire la dépendance aux matériaux fournis par la Terre et ouvrir de nouveaux paradigmes de conception pour des abris qui croissent à partir du sol local et des déchets recyclés.

Pour l'instant, la valeur du projet est autant conceptuelle que technique : il oblige les ingénieurs et les biologistes à partager des unités, des échéanciers et des modes de défaillance. Cette traduction — convertir les descriptions de processus biologiques en courbes de compression et en facteurs de conception — est ce qui déterminera si les champignons restent une idée intrigante ou deviennent un outil pratique pour les futurs explorateurs.

Sources

• UNC Greensboro (UNCG) — annonce du projet et résumé de la recherche
• Luna Labs — partenariat pour les tests de matériaux et l'ingénierie
• NASA — financement pour la recherche sur l'utilisation des ressources in situ