Исследователи из Гонконга разработали строительный материал на основе песка, желатина и генетически модифицированных дрожжей. Его можно печатать на 3D-принтере в условиях, имитирующих марсианские, а после затвердевания — измельчать и использовать повторно. По расчётам авторов, на изготовление 1 м³ материала требуется значительно меньше энергии, чем на спекание марсианского грунта при высокой температуре.
Работу выполнила команда Гонконгского университета науки и технологий совместно с учёными Гонконгского политехнического университета. Результаты исследования опубликованы 10 сентября 2026 года в журнале Chem Circularity.
Как устроен «живой» строительный материал
Материал состоит из гранулированного заполнителя, желатинового гидрогеля и генетически модифицированных дрожжей. В эксперименте использовали песок, а не настоящий марсианский реголит.
Дрожжи модифицировали так, чтобы на их поверхности присутствовали адгезивные белки, усиливающие сцепление компонентов. В их числе — белки, вдохновлённые природным клеем, с помощью которого мидии прикрепляются к камням. Желатин связывает частицы песка и формирует основу композита, а дрожжевые клетки помогают укреплять внутреннюю структуру материала.
После печати смесь подвергают воздействию низкой температуры и пониженного давления. Вода замерзает, а затем сублимирует — переходит из твёрдого состояния непосредственно в пар. В результате образуется лёгкая пористая структура, которая сохраняет форму без высокотемпературного обжига.
Прочность и энергозатраты
Оптимизированный состав показал среднюю прочность на сжатие около 12 МПа — примерно на 170% выше, чем у контрольного образца. Прочность на изгиб составила около 6 МПа. Эти показатели сопоставимы с некоторыми обычными строительными материалами, однако сами по себе не подтверждают пригодность композита для возведения жилых зданий.
Эксперименты проводили в камере при давлении 0,01 атмосферы и температуре −30 °C. Исследователи напечатали небольшую конструкцию высотой 45 мм и диаметром 30 мм. Таким образом, речь пока идёт о лабораторной демонстрации технологии, а не о готовом способе строительства на Марсе.
Одно из преимуществ разработки — потенциально низкое энергопотребление. По расчётам исследователей, обработка одного кубометра материала требует на порядок меньше энергии, чем традиционные методы спекания грунта, при которых минеральные частицы нагревают примерно до 1000 °C. Энергии, которую солнечная панель вырабатывает менее чем за час, в рамках принятой оценки достаточно для изготовления такого объёма биоматериала. Для высокотемпературной обработки того же объёма могут потребоваться дни работы энергетической установки.
Материал можно перерабатывать
Ещё одна особенность технологии — возможность повторного использования. Затвердевший материал измельчают, добавляют воду и нагревают примерно до 45 °C, чтобы растворить желатиновое связующее и восстановить смесь для следующего цикла печати.
После четырёх циклов переработки образцы сохраняли прочность на сжатие около 11,8 МПа. По данным исследователей, дрожжевые клетки также сохраняли жизнеспособность, что открывает возможность повторно использовать биологический компонент материала.
Зависимость от поставок с Земли сохраняется
Несмотря на перспективность подхода, полностью автономным такой материал пока не является. Для изготовления кубометра композита требуется около 20 кг сырья, значительную часть которого составляет желатин животного происхождения. Также необходимы питательные вещества для дрожжей. В дальнейшем исследователи рассчитывают сократить зависимость от поставок с Земли, научившись производить нужные органические компоненты с использованием доступных на Марсе ресурсов.
Руководитель исследования Цю Цзишэнь отмечает, что в перспективе метан, углекислый газ и водяной лёд на Марсе теоретически можно было бы использовать для получения органических компонентов и питательных веществ. Однако такой замкнутый цикл пока не продемонстрирован.
По мнению исследователя, при подготовке масштабного строительства на Марсе значительную часть грузов с Земли составит не само сырьё для стройматериалов, а оборудование — например, солнечные панели или компактные ядерные энергетические установки.
Возможное применение на Земле
Разработка может оказаться полезной и в земных условиях, где доставка строительных материалов затруднена или обходится дорого. Среди возможных сценариев команда рассматривает строительство исследовательских станций в удалённых районах Антарктиды.
При этом до практического применения предстоит проверить долговечность материала, его устойчивость к растягивающим нагрузкам, проницаемость и теплоизоляционные свойства. Сам по себе пористый композит не обеспечит герметичность жилого модуля и не защитит экипаж от радиации. Для будущих марсианских сооружений его, вероятно, придётся сочетать с герметичными оболочками и отдельными системами защиты.
Исследование демонстрирует один из возможных подходов к производству строительных материалов за пределами Земли: использовать местное минеральное сырьё, биологические связующие и условия окружающей среды, чтобы уменьшить потребность в энергоёмкой обработке. Однако до строительства полноразмерных сооружений на Марсе этой технологии ещё предстоит пройти значительный путь.
