Tijolos de fungos para a Lua e Marte

Cultivando construções no espaço: UNCG — a biologia encontra a engenharia

A parceria une o laboratório de ecologia fúngica de Nicholas Oberlies na UNC Greensboro à Luna Labs, uma empresa de desenvolvimento de produtos sediada na Virgínia que realizará testes estruturais e análise de materiais. A equipe de Oberlies traz experiência no cultivo e caracterização de fungos — incluindo espécies como o cogumelo-ostra (Pleurotus ostreatus) e certos fungos de prateleira conhecidos por sua rigidez — enquanto a Luna Labs traz testes mecânicos, medições de compressão e o tipo de dados orientados por padrões que os engenheiros necessitam para avaliar um novo material de construção.

De acordo com o anúncio da universidade, o plano é cultivar hifas fúngicas para que elas infiltrem e unam partículas soltas de regolito misturadas a um fluxo de nutrientes derivado de resíduos humanos simulados. Se a rede de hifas ligar o material granular de forma eficaz, os pesquisadores irão esterilizar e comprimir o compósito em um bloco consolidado. A Luna Labs irá então quantificar quanta carga esses blocos podem suportar, como se comportam sob compressão e se podem ser tornados duráveis o suficiente para habitats ou outras infraestruturas.

A abordagem é o exemplo por excelência da utilização de recursos in-situ: em vez de transportar tijolos e cimento da Terra, o sistema cultivaria e moldaria materiais onde eles fossem necessários, utilizando apenas pequenas cargas iniciais de esporos ou inóculo, além de energia, água e um ciclo de nutrientes. Isso torna o conceito atraente para planejadores de missões que tentam minimizar a massa de lançamento e as cadeias de suprimentos de longo prazo para bases na Lua e em Marte.

Cultivando construções no espaço: UNCG — testes, materiais e métricas

Em sua essência, o experimento da UNCG–Luna Labs testa três ideias interligadas: quais espécies fúngicas toleram uma química semelhante à do regolito, se uma rede micelial pode unir partículas inorgânicas em um compósito coerente e qual processamento pós-crescimento é necessário para tornar o material seguro e estruturalmente útil. A equipe realizará ensaios de crescimento controlado usando regolito simulado (análogos de rocha e poeira que imitam a superfície da Lua ou de Marte) misturado com uma matéria-prima destinada a assemelhar-se a resíduos humanos reciclados, fornecendo ao fungo uma fonte de carbono e nutrientes.

Assim que o crescimento criar uma matriz micelial densa, o compósito será tratado termicamente ou esterilizado de outra forma e consolidado mecanicamente em uma forma semelhante a um tijolo. A Luna Labs medirá a resistência à compressão, a rigidez e os modos de falha; eles também testarão a variabilidade entre lotes e os efeitos de diferentes receitas de crescimento. Esses dados determinarão se o material é adequado para usos que não suportam carga, como isolamento ou divisórias internas, ou se poderia ser projetado para funções estruturais.

Os colaboradores são explícitos ao afirmar que se trata de uma pesquisa em estágio inicial: a equipe busca identificar espécies promissoras e janelas de processo, não entregar blocos de construção totalmente certificados. Ainda assim, a ênfase em propriedades de materiais mensuráveis e testes repetíveis marca um passo além do trabalho puramente conceitual — é uma tentativa de mover os compósitos de micélio para uma linguagem de engenharia que os projetistas de missões possam utilizar.

Mecânica do micélio e vantagens práticas

Materiais baseados em micélio dependem de redes de hifas fúngicas — filamentos microscópicos em forma de fio — que se entrelaçam e exsudam polímeros para unir as partículas do substrato. Em demonstrações terrestres, os compósitos de micélio feitos de resíduos agrícolas são leves, termicamente isolantes e resistentes ao fogo, e podem ser cultivados em formatos específicos com relativamente pouco gasto de energia em comparação com a sinterização em alta temperatura ou a cura convencional do concreto.

Para aplicações espaciais, os atrativos são claros: os fungos podem converter fluxos de resíduos em material, reduzindo a logística e fechando ciclos em sistemas de suporte à vida; o crescimento pode ocorrer a temperaturas baixas em relação à sinterização; e a estrutura celular dos compósitos de micélio pode fornecer propriedades isolantes inerentes para controle térmico. Além disso, como os sistemas vivos podem, às vezes, autorreparar pequenas fissuras, os materiais de base biológica oferecem caminhos de manutenção que os materiais puramente inertes não oferecem.

O projeto da UNCG enfatiza essas possibilidades, mantendo a cautela. Os usos mais prováveis a curto prazo não envolvem suporte de carga: isolamento de habitats, painéis internos de amortecimento de radiação ou uma camada protetora para habitats enterrados. Se as propriedades de tração e compressão puderem ser melhoradas por aditivos ou pós-processamento, funções estruturais mais amplas poderiam se tornar plausíveis, mas essa continua sendo uma questão em aberto que os testes atuais irão investigar.

Desafios e perguntas não respondidas

Transformar uma demonstração laboratorial promissora em um material de construção pronto para missões enfrenta muitos obstáculos. A Lua e Marte expõem organismos e materiais ao quase vácuo ou a atmosferas finas de CO2, oscilações extremas de temperatura e radiação ionizante — condições muito diferentes de uma bancada de laboratório úmida. Cultivar micélio exigirá água, uma atmosfera controlada e temperaturas compatíveis com o metabolismo fúngico, o que impõe custos de energia e engenharia.

A proteção planetária é outra restrição: qualquer abordagem biológica deve evitar contaminar ambientes planetários com vida terrestre. Isso significa estratégias claras de esterilização ou contenção, que a equipe da UNCG planeja testar esterilizando compósitos cultivados antes da implantação. Há também questões em aberto sobre a durabilidade sob impacto de micrometeoroides, a fluência (creep) mecânica de longo prazo em baixa gravidade e como a química do regolito (percloratos reativos em Marte, por exemplo) afeta o crescimento e a estabilidade do material.

Finalmente, resíduos humanos simulados são uma matéria-prima de teste útil na Terra, mas os sistemas de missões reais exigirão ciclos robustos de reciclagem de nutrientes e um controle microbiano rigoroso. A ampliação da escala de pequenos tijolos para estruturas de vários metros levanta questões adicionais de engenharia — montagem, união, vedação e integração com eclusas de ar e sistemas de energia — que devem ser abordadas em fases posteriores de desenvolvimento.

Um caminho em direção a habitats habitáveis

O trabalho da UNCG–Luna Labs é uma peça de uma agenda de pesquisa mais ampla que explora a biologia como uma tecnologia de construção para o espaço. Se os testes mostrarem um desempenho mecânico consistente e se as soluções de engenharia puderem fornecer câmaras de crescimento, reciclagem de água e esterilização com orçamentos aceitáveis de massa e energia, os compósitos fúngicos poderão se juntar a uma caixa de ferramentas que já inclui a sinterização de regolito, impressão 3D com aglutinantes semelhantes ao cimento e módulos infláveis.

Os marcos de curto prazo são práticos e modestos: identificar cepas fúngicas resilientes, quantificar a resistência à compressão e a variabilidade, e demonstrar um fluxo de trabalho de esterilização e consolidação. O sucesso nessas etapas justificaria demonstrações em pequena escala em órbita ou na Lua, onde o crescimento controlado e o pós-processamento podem ser testados em ambientes relevantes. A longo prazo, uma cadeia de biofabricação comprovada poderia reduzir a dependência de materiais fornecidos pela Terra e abrir novos paradigmas de design para abrigos que crescem a partir da terra local e de resíduos reciclados.

Por enquanto, o valor do projeto é tanto conceitual quanto técnico: ele força engenheiros e biólogos a compartilhar unidades, cronogramas e modos de falha. Essa tradução — converter descrições de processos biológicos em curvas de compressão e fatores de projeto — é o que determinará se os fungos continuarão sendo uma ideia intrigante ou se tornarão uma ferramenta prática para futuros exploradores.

Fontes

• UNC Greensboro (UNCG) — anúncio do projeto e resumo da pesquisa
• Luna Labs — testes de materiais e parceria de engenharia
• NASA — financiamento para pesquisa de utilização de recursos in-situ