Scientists want to 3D print houses on Mars with the help of yeast

火星での建築は、極限環境での材料調達と供給が最大の課題である。香港科技大学の研究チームは、火星に存在する岩石とゼラチン、酵母を組み合わせた新しい建築材料を開発し、この課題への革新的な解決策を示した。9月10日に学術誌『Chem Circularity』に発表された成果は、生きた酵母を利用した「生物建築材料」で、3Dプリンタで射出した後、火星の極低温・低圧環境によって自動的にフリーズドライされるという独特のアプローチである。研究チームの試算では、このプロセスは地球上の果物をフリーズドライして保存するのと同じ原理を、工学的に活用したものであり、火星が自然に備える環境特性そのものを建築材料の製造に転用する概念である。

従来、月や火星での建築計画では、現地の岩石や砂を加熱・溶融してレンガやビームに成形する方式が提案されてきた。しかしこれには膨大なエネルギーが必要であり、供給源が限定される地球からのエネルギー輸送は実現性に疑問があった。研究チームが開いた新しい道は、生物の力を利用することである。ゼラチンと、ムール貝が岩に付着するのに用いるたんぱく質で被覆された酵母を、火星の砂と組み合わせた材料は、低級コンクリート相当の圧縮強度（10～12メガパスカル）を発揮する。研究チームが製作したテスト版は高さ45ミリ、幅30ミリのドーム状で、火星の重力下であれば数階建ての建築も可能と試算されている。この強度は、地球の3倍の重力環境でも1～2階建ての建物を支えられることに相当し、材料のスケール拡大の実現可能性を強く示唆するものである。

この技術が意味する最大の価値は「循環性」である。従来の鉱物建築材料では廃棄されるほかないが、生物建築材料は異なる。酵母が生き残っていれば、バイオリアクターで再増殖させ、解体された構造物から回収した材料を何度も再利用できるという。人類が火星に移住する際の経済活動を、地球への依存を最小化した閉鎖系で営む可能性を開くものだ。これは単なる建築技術の革新というより、火星社会全体のサステナビリティを根底から支える構想である。生物材料が再利用可能であるという特性は、地球資源の有限性に制約される地上経済とは異なる、フロンティア開拓の経済学を成立させる可能性を秘めている。実際のところ、火星では往路だけで数ヶ月の輸送を要することから、地球からの継続的な供給は現実的ではなく、現地での自給自足が必須条件となる。

もっとも、現段階での制約は明らかである。試験はあくまで地球上で実施されており、酵母が実際の火星環境で生存できるかは未検証である。研究者らも、この材料の実用化には地球からの物資輸送量が膨大になる可能性を認め、ロケット技術の進展が前提条件だと述べている。それでも研究チームは「物理法則が実現を阻むものは見当たらない」と確信しており、火星建築の材料学が地球工学と同等に多様化し、そのなかで生物学的アプローチが主要な役割を担う未来を想定している。研究責任者は、火星でのエンジニアリングに用いられる素材が地上と同じくらい多様化するだろうと予想している。

日本の部品・素材メーカーにとって、この研究の展開を注視する意味は大きい。火星での建築需要が現実化すれば、それを支える供給チェーンは新たな素材、製造プロセス、品質管理手法を必要とする。微生物発酵の工業化、極限環境での長期保管と輸送、宇宙環境適合性の検証――これらはいずれも、日本の精密加工・材料技術が応用できる領域である。また、循環型ものづくりの原理は、地球上での持続可能性課題にも直結している。火星での実験から派生する技術革新は、想定以上に近い将来に、地上の産業に還元される可能性を秘めている。

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