Living Building Materials Mars: વૈજ્ઞાનિકોએ મંગળ ગ્રહ પર નિર્માણ માટે ‘લિવિંગ’ નિર્માણ સામગ્રી તૈયાર કરી છે. તેમાં નિષ્ક્રિય રેતીને જિલેટિન આધારિત હાઇડ્રોજેલ અને એન્જિનિયર્ડ યીસ્ટ કોષો સાથે ભેળવવામાં આવી છે. આ સામગ્રીને મંગળ જેવી પરિસ્થિતિઓમાં પ્રોસેસ અને પ્રિન્ટ કરી શકાય છે. આ પરિણામો ભવિષ્યના મંગળ મિશનો માટે ઓછી ઊર્જાવાળી, ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય તેવી નિર્માણ સામગ્રીનો સંભવિત માર્ગ દર્શાવે છે. આવી સ્થિતિમાં વૈજ્ઞાનિકો તેને ઘણી આશાની નજરે જોઈ રહ્યા છે.
કેમ સર્ક્યુલારિટીમાં પ્રકાશિત ‘એન્જિનિયર્ડ લિવિંગ બિલ્ડિંગ મટિરિયલ ફોર લો-એનર્જી કન્સ્ટ્રક્શન ઑન માર્સ’ (મંગળ પર ઓછી ઊર્જાવાળા નિર્માણ માટે એન્જિનિયર કરવામાં આવેલી જીવંત નિર્માણ સામગ્રી) શીર્ષક ધરાવતા સંશોધન અનુસાર, આ સામગ્રીને મંગળ જેવી પરિસ્થિતિઓમાં પ્રોસેસ અને પ્રિન્ટ કરી શકાય છે. તેના માટે પરંપરાગત રેગોલિથ સિન્ટરિંગની સરખામણીમાં ખૂબ ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે, જેમાં ખનિજ સામગ્રીને 1,000°C તાપમાન પર ગરમ કરવામાં આવે છે. રિસાયક્લિંગ પ્રયોગોમાં ઈંટોમાંથી કચડી કાઢવામાં આવેલી સામગ્રીનો ઉપયોગ નવી ઈંટો બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો. તેમાં તેમની મજબૂતી અને યીસ્ટની જીવિત રહેવાની ક્ષમતા જળવાઈ રહી.
આ સામગ્રી કેવી રીતે બનાવવામાં આવી
સંશોધકોએ નિષ્ક્રિય રેતી અને પાણી આધારિત જિલેટિન તથા એન્જિનિયર્ડ યીસ્ટ હાઇડ્રોજેલ બાઇન્ડરનો ઉપયોગ કરીને મંગળ માટે જીવંત નિર્માણ સામગ્રી (MLBM) વિકસાવી છે. તેના પરીક્ષણોમાં મિશ્રણને પહેલાં સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં સેટ કરવામાં આવ્યું અને ત્યારબાદ 48 કલાક માટે -55°C તાપમાન અને 0.0001 atm દબાણ પર ફ્રીઝ-ડ્રાય કરવામાં આવ્યું. પ્રક્રિયા આગળ વધતાં પાણી જમા થયું અને ત્યારબાદ વરાળમાં બદલાઈ ગયું, જ્યારે જિલેટિન ક્રૉસલિંકિંગે રેતીના કણોની આસપાસ એક છિદ્રાળુ માળખું (સ્કૅફોલ્ડ) બનાવ્યું. એન્જિનિયર કરવામાં આવેલી ‘સૅકેરોમાઇસિસ સેરેવિસિયા’ કોષોએ પોતાની સપાટી પર ચોંટાડનારા પ્રોટીન દર્શાવ્યા અને તેઓ માળખાની દિવાલોમાં સમાઈ ગયા.
સંશોધકોએ મંગળ જેવી પરિસ્થિતિઓમાં એક્સ્ટ્રુઝન આધારિત પ્રિન્ટિંગનું પ્રદર્શન કર્યું. 0.01 atm દબાણ અને -30°C તાપમાન પર સફળતાપૂર્વક એક નાનું બીકન બનાવવામાં આવ્યું. તેનાથી જાણવા મળ્યું કે સામગ્રીને મંગળની સપાટી જેવી પરિસ્થિતિઓમાં પ્રિન્ટ અને સ્થિર કરી શકાય છે. એન્જિનિયર કરવામાં આવેલા યીસ્ટે સામગ્રીને મજબૂત બનાવી અને તેના માળખામાં સુધારો કર્યો.
મજબૂતી કેવી રીતે બનશે
એન્જિનિયર કરવામાં આવેલા યીસ્ટે જિલેટિન સાથે મળીને સામગ્રીને મજબૂત બનાવી. સૌથી મજબૂત ફોર્મ્યુલેશનમાં એન્જિનિયર કરવામાં આવેલા ScA-M સ્ટ્રેનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો અને તેમાં હાઇડ્રોસોલમાં ભેળવવામાં આવેલા કુલ ઘન પદાર્થોના 25% જૈવિક ઘટક હતો. તેણે 12 MPaની કૉમ્પ્રેસિવ સ્ટ્રેન્થ (દબાણ સહન કરવાની ક્ષમતા) અને 6 MPaની ફ્લેક્સુરલ સ્ટ્રેન્થ (વળતી વખતે સહન કરવાની ક્ષમતા) પ્રદાન કરી. સાથે જ બેન્ચમાર્ક હાઇડ્રોજેલ આધારિત કૉન્ક્રીટની સરખામણીમાં વધુ સારી મજબૂતી આપી. માઇક્રોસ્કોપિક વિશ્લેષણથી જાણવા મળ્યું કે યીસ્ટ કોષોએ નાના, વધુ એકસમાન અને વધુ સારી રીતે જોડાયેલા છિદ્રો બનાવવામાં મદદ કરી. AGA2-ડિસ્પ્લે કરનારા યીસ્ટે પણ આ માળખાકીય સુધારામાં યોગદાન આપ્યું.
મંગળ ગ્રહ માટે બનાવવામાં આવેલી આ જીવંત નિર્માણ સામગ્રી (MLBM)ને પ્રોસેસ કરવા માટે પરંપરાગત ‘રેગોલિથ સિન્ટરિંગ’ની સરખામણીમાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. તેની ઊર્જાની જરૂરિયાત સામાન્ય સિન્ટરિંગ પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં અનેક ગણી ઓછી છે, જેમાં મિનરલ ફીડસ્ટૉકને 1,000°Cથી વધુ તાપમાન પર ગરમ કરવામાં આવે છે. જોકે આ માત્ર સામગ્રી સ્તરની પ્રોસેસિંગ ઊર્જાનો પ્રારંભિક અંદાજ છે, સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા અથવા મિશનની ઊર્જા જરૂરિયાતનો નહીં. તેમાં માઇક્રોબિયલ ખેતી, પોષક તત્ત્વોનો પુરવઠો, બાયોરિએક્ટરમાં દબાણ બનાવવું, પમ્પિંગ, તાપમાન નિયંત્રણ, પાણીની પુનઃપ્રાપ્તિ જેવા કામોને સામેલ કરવામાં આવ્યા નથી.
નિર્માણ સામગ્રીને રિસાયકલ કરવી
અભ્યાસમાં એ પણ તપાસ કરવામાં આવી કે શું MLBMને ખૂબ જ કઠિન પરિસ્થિતિઓના સંપર્કમાં આવ્યા બાદ ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે. સંશોધકોએ જૈવિક ઘટકો અને ScAથી બનેલી અસલી મધર બ્રિક્સ (મૂળ ઈંટો)ને તોડી અને ત્યારબાદ તેમાંથી મળેલી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને નવી ઈંટો બનાવી. તેમણે જેલ અને રેતી બંનેને રિસાયકલ કરવાની સાથે ફ્રીઝ-ડ્રાય કરેલા બાયો-જેલમાંથી યીસ્ટ કોષોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની પણ તપાસ કરી.
બંને પદ્ધતિઓથી સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મો જળવાઈ રહ્યા અને વારંવાર રિસાયકલ કરવા છતાં યીસ્ટ કોષો જીવંત રહ્યા. લેખકોનું સૂચન છે કે થર્મલ પ્રોસેસિંગ દરમિયાન બાઇન્ડર એક રિવર્સિબલ સોલ-જેલ ટ્રાન્ઝિશનમાંથી પસાર થાય છે, જેના કારણે તે ફ્રીઝ-ડ્રાઇંગ દરમિયાન ક્રૉસલિંક થઈ શકે છે. જોકે હજુ રેડિયેશન સહન કરવાની ક્ષમતા, થર્મલ કન્ડક્ટિવિટી, ટકાઉપણું અને મોટા પાયે નિર્માણ દરમિયાન કામગીરીનું પરીક્ષણ કરવાનું બાકી છે.
