Zwavelbeton is geschikt bouwmateriaal voor op Mars, zo claimen Amerikaanse onderzoekers. Ze gebruikten op Mars aanwezige grondstoffen en vonden de ideale mix.

Mocht het ooit zo ver komen dat astronauten Mars koloniseren, dan moeten de leefruimtes gemaakt worden van ter plekke aanwezig bouwmateriaal. Grondstoffen aanvoeren met ruimteschepen is immers veel te bewerkelijk en kostbaar. De civiel technici van de Amerikaanse Northwestern University in Evanston (Illinois) claimen nu dat zwavelbeton een geschikt bouwmateriaal  is. De daarvoor benodigde grondstoffen zijn in het Marsoppervlak volop beschikbaar.

Geen water

Een belangrijk voordeel van zwavelbeton is dat er voor de bereiding geen water nodig is. Dat is voor bouwen op Mars essentieel, want water is er zeer schaars. Daarnaast is het materiaal goed bestand tegen een zure en zoute omgeving.

In het Marsoppervlak zijn zwavelzouten ruim voorhanden.  Als vulmiddel gebruikten de onderzoekers gesimuleerde Marsgrond,  waarin vooral veel ijzer- en aluminiumoxide voor komt. Tal van verschillende mengsels zijn uitgeprobeerd. De onderzoekers maakten het zwavelbeton in een menger met een temperatuur boven de 120 °C. De ideale mix bleek een 1:1 verhouding zwavel en Marsgrond te zijn, waarbij de gronddeeltjes niet groter mogen zijn dan een millimeter. Uit een nadere analyse van het materiaal blijkt dat de metaaloxiden met de zwavel reageren en verbindingen vormen die de mechanische eigenschappen van het verbeteren. De civiel technici deden tal van belastingsproeven om die eigenschappen te testen, zo blijkt uit het artikel dat ze publiceerden op arXiv.

Het gebruik van gesmolten zwavel als bindmiddel is niet nieuw. Het materiaal was al bekend in de oude beschavingen van Inda, China, Griekenland en Egypte. Probleem met het bindmiddel is dat het bij het afkoelen onder de 100 °C een kristalvorm krijgt die minder volume nodig heeft, waardoor krimpspanningen en scheurtjes in het materiaal ontstaan, wat het ongeschikt maakt voor gebruik in een vochtige omgeving. Op aarde is dit probleem verholpen door speciale toevoegstoffen, waarmee het materiaal daadwerkelijk gebruikt wordt voor specifieke toepassingen. De onderzoekers gingen die krimpscheuren in hun Marsbeton tegen door het materiaal tijdens het drogen onder druk te zetten.

Niet geschikt voor de Maan

Het idee om elders in het zonnestelsel met zwavelbeton te werken leeft al langer. Zo werd eind vorige eeuw geëxperimenteerd met het bouwmateriaal voor op de Maan op basis van de daar aanwezige grondstoffen. Uiteindelijk vormde de afwezigheid van de atmosfeer het belangrijkste knelpunt: in vacuüm verdampt de zwavel waardoor het bouwmateriaal gaandeweg verdwijnt, elke vijf jaar ongeveer een centimeter. Dat gebeurt bij de hoge buitentemperatuur van ruim 100 °C op het door de zon beschenen deel van de Maan. Is er schaduw, dan zakt de temperatuur tot bijna -200 °C. Dan treedt die verdamping niet op, maar de extreme temperatuurwisseling zorgt dat het zwavelbeton verregaand verzwakt.

Die nadelen van het gebruik van zwavelbeton gelden niet op Mars. De planeet heeft een atmosfeer. De druk ervan is weliswaar nog geen procent van die op aarde, maar voldoende om het ‘verdampen’ van het zwavelbeton tegen te gaan. Ook is het temperatuurverloop op de rode planeet is veel minder extreem: de gemiddelde temperatuur is er -55 °C en varieert tussen zo’n 0 °C  en -100°C.