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L'urine d'astronautes pourrait être utilisée pour créer du 'béton spatial'

L'urine d'astronautes pourrait être utilisée pour créer du 'béton spatial'
Une illustration d'artiste du concept de village lunaire imaginé par l'Agence spatiale européenne (ESA). © ESA/P. Carril

Lors des missions Apollo des années 1960-1970, les astronautes avaient dû laisser sur la Lune des sachets d'urine et d'excréments afin d'alléger leur voyage retour. Aujourd'hui, alors que les Etats-Unis ont l'ambition de renvoyer des hommes sur notre unique satellite naturel dès 2024, des chercheurs ont peut-être trouvé une piste intéressante pour "recycler" l'urine des astronautes et l'utiliser de façon ingénieuse. Une équipe internationale de chercheurs, avec la participation de l'Agence spatiale européenne (ESA), a mis au point un matériau fabriqué à base d'urée (substance éliminée dans les urines et qui provient de la dégradation des protéines des muscles et de l'alimentation) afin de construire des habitats sur la Lune en impression 3D. Leur étude a récemment été publiée dans la revue Journal of Cleaner Production.

A terme, les agences spatiales envisagent en effet un séjour plus permanent sur la Lune, à l'image de la NASA qui imagine une base permanente dans le cadre de son programme Artemis ou du concept de Moon Village imaginé par l'ESA. Mais "nous sommes confrontés à de nombreux défis pour la construction in situ sur la Lune, tels que les fortes fluctuations de température (-247°C à 120°C), l'eau disponible en quantité limitée, les fortes radiations solaires, les coûts de transport élevés, etc. Comme il est extrêmement coûteux [ndlr : pour transporter 0,45 kg depuis la Terre coûterait environ 10 000 dollars] de transférer quoi que ce soit de la Terre vers la Lune et que la quantité d'eau est limitée sur la Lune, l'utilisation de l'urine des astronautes peut résoudre ces problèmes", a expliqué à Business Insider France Shima Pilehvar, chercheuse à l'Østfold University College (Norvège) et auteure principale de l'étude.

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L'impression 3D est une méthode qui conviendrait pour mettre sur pied des habitats sur la Lune, car cela réduirait pour les humains les risques liés à la construction. Mais cette technique, de couche par couche, nécessite que le matériau soit suffisamment souple. L'idée des chercheurs serait de mélanger du régolithe lunaire, avec de l'urée qui servirait de superplastifiant, ce qui rendrait le mélange plus malléable avant qu'il ne durcisse. "Les deux principaux composants de ce fluide corporel sont l'eau et l'urée, une molécule qui permet de rompre les liaisons d’hydrogène et, ainsi, de réduire les viscosités de nombreux mélanges aqueux", a expliqué Ramón Pamies, professeur en science des matériaux à l’Université polytechnique de Carthagène (Espagne) et co-auteur de l’étude, cité dans un communiqué.

Les chercheurs ont ainsi utilisé un matériau semblable à du régolithe lunaire conçu par l'ESA et l'ont mélangé à 3% d'urée. Ils ont également testé deux autres superplastifiants (à base de naphtalène et de polycarboxylate) pour faire des comparaisons et évaluer la pertinence de l'utilisation de l'urée. Résultat : les échantillons sans superplastifiant et celui à base de polycarboxylate étaient trop rigides pour faire des cylindres en impression 3D et ont eu tendance à se fissurer. Les lots fabriqués avec l'urée et le superplastifiant à base de naphtalène étaient malléables et ont gardé leur forme, même sous la pression de fortes charges externes. Toutefois, après huit cycles de gel et de dégel, ces deux lots ont présenté quelques micro-fissures, mais "dans l'ensemble, l'urée présente des propriétés prometteuses en tant que super-plastifiant pour l'impression 3D des géopolymères lunaires", ont écrit les auteurs de l'étude.

Pour la suite du projet, Shima Pilehvar a détaillé qu'il faudra "tester s'il est possible d'imprimer en 3D ces matériaux de construction dans le vide. Comme il y a beaucoup de radiations sur la Lune, nous allons également examiner la capacité du béton à stopper les radiations. Si ces tests sont concluants, nous espérons que l'ESA les testera dans l'espace à l'avenir." Les scientifiques n'ont pas encore planché sur le processus d'extraction de l'urée à partir de l'urine. Il est aussi possible que l'extraction ne soit pas indispensable et que l'urine puisse être intégrée ainsi dans le mélange.

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