BRUGSE BOUWKUNDIGEN LONKEN NAAR MARS

STUDENT IN DE KIJKER

Lang vóór er een mens een voet heeft gezet, weten de bouwkundig ingenieurs aan KU Leuven-Brugge al hoe je op Mars een huis kunt optrekken met plaatselijke materialen. Voor zijn ‘grensverleggende’ masterproef ontving Jasper Vitse op 23 november 2022 de publieksprijs van de ingenieursvereniging ie-net. De rode planeet blijft tot de verbeelding spreken, zoveel is duidelijk.

In 1898 verscheen H.G. Wells’ ‘War of the Worlds’ waarin driepotige Marsbewoners proberen de aarde over te nemen. Toen het boek in 1938 in de VSA als een luisterspel werd uitgezonden op de radio brak er algemene paniek uit. De intelligente Marswezens behoren inmiddels tot het rijk van de fantasie. Nu zijn het de aardbewoners die broeden op plannen om naar Mars te trekken. De Mars Society en Explore Mars pleiten zelfs voor een kolonisatie van de planeet. Elon Musk, CEO van Space X, maakt er evenmin een geheim van dat hij binnen afzienbare tijd met een Starship mensen naar Mars wil brengen.

Alternatief

Dat onze zusterplaneet opnieuw in het vizier komt, hoeft volgens Jasper niet te verbazen. “De Aarde geraakt overbevolkt, de natuurlijke hulpbronnen uitgeput en met het klimaat gaat het de verkeerde kant op. Redenen genoeg om uit te kijken naar een alternatief. De verkenning van de planeten in ons zonnestelsel is inmiddels ver genoeg gevorderd om te concluderen dat uitwijken naar Mars de enig haalbare kaart is”.

Voor alle duidelijkheid: het Marsoppervlak is niet bepaald een mensvriendelijke omgeving. “De temperaturen variëren doorheen de seizoenen van -130°C aan de poolkappen tot 30°C aan de evenaar”, vervolgt Jasper. “Door het ontbreken van een magnetosfeer en een ozonlaag is de planeet permanent blootgesteld aan een hoge energetische kosmische straling. En dan zijn er nog de ‘dust devils’, immense tornado’s van stof die de oppervlakte teisteren. Wie zich ooit op Mars wil installeren, zal in een aangepaste accommodatie moeten voorzien”.

Nancy Vercammen, algemeen directeur ie-net en Jasper Vitse

© Bea Borgers

Alle bouwmaterialen aanvoeren van op Aarde is geen optie. Een enkele reis naar Mars duurt minstens negen maanden. Bovendien is er pas om de twee jaar een korte periode waarin de afstand tussen de planeten geschikt is om te reizen. Bijgevolg ging Jasper na of er geschikt bouwmateriaal ter plaatse aanwezig was. Aan stenen en rotsen is er alvast geen gebrek. Het probleem situeert zich bij het bindmiddel, het cement. “Het hoofdbestanddeel van cement is kalksteen”, legt Jasper uit. “Kalksteen is in overvloed aanwezig op Aarde, maar niet op Mars. Daar vind je wel grote hoeveelheden ruwe silicium en aluminium die als basis kunnen dienen voor geopolymeren. Dat zijn alkalisch geactiveerde materialen die een uitstekend bindmiddel vormen. Ze worden niet toevallig ‘cement zonder cement’ genoemd”.

Geopolymerisatie

Geopolymeren hebben volgens Jasper tal van voordelen. “Ze zijn hittebestendig, hebben een hoge dichtheid, zijn bestand tegen straling en zuren en je hebt er minder water voor nodig. I.p.v. hydratatie zoals bij cement is hier sprake van polycondensatie. Al deze eigenschappen komen wonderwel goed van pas op Mars”.

In zijn masterproef experimenteerde Jasper met de geopolymerisatie van grondstoffen die ook op Mars aanwezig zijn. Om het proces alkalisch te activeren gebruikte hij natriumhydroxide, lithiumhydroxide en natriumsilicaat. “Wat mij vooral interesseerde waren de mechanische sterkteeigenschappen van het materiaal”, zegt Jasper. “Voor de drukproeven gebruikten we zowel kubusvormige als cilindrische stalen. Deze laatste vertoonden veruit de hoogste drukwaarde wegens een betere

verdichting. Verder bleek ook dat lithiumhydroxide het best functioneerde als activator en bovendien door zijn lage dichtheid erg stralingsbestendig is. Wie ooit op Mars wil bouwen, schiet hiermee al een flink eind op”.

3D-printen

Vandaag is Jasper nog altijd met geopolymeren bezig, nu als doctoraatsstudent bij de onderzoeksgroep Bouwmaterialen & Constructies in Brugge. Hij bestudeert hoe geopolymeren een milieuvriendelijk alternatief kunnen zijn voor cement wanneer er industriële reststoffen gebruikt worden die reageren op alkalische activatoren. Verder zoekt hij naar nieuwe technologische toepassingen van geopolymeren in additieve productiemethoden of 3D-printen. Het ziet ernaar uit dat toekomstige Marsbewoners best een 3D-printer meenemen.

Promotor: prof. Veerle Vandeginste (Functionele Materialen)

Yves Persoons