Einer der haltbarsten Baustoffe, Beton, bricht im Laufe der Zeit ebenfalls zusammen. Aber ist es in der modernen Welt der Nanotechnologie möglich, diesen Prozess zu verhindern oder zu verlangsamen? Ganz. Forscher aus München haben preiswerte und umweltfreundliche Bakterien gezüchtet, die Kalk produzieren. Diese Mikroorganismen sind in der Lage, Risse in Betonstrukturen abzudichten.
Speichern Sie “ewiges Material”
Beton galt als „Material für die Ewigkeit“. Es ist einfach zu handhaben und extrem stabil. Deshalb wird weltweit in großen Mengen Beton für den Bau von Brücken, Straßen, Tunneln und Gebäuden verwendet.
Beton bröckelt jedoch im Laufe der Jahre, weil sich kleine Risse in den Strukturen bilden. Aus diesem Grund müssen viele aus diesem Material gebaute Objekte nach mehreren Jahrzehnten rekonstruiert werden. In Deutschland befinden sich nach Angaben des Bundesverkehrsministeriums etwa 12% aller Straßenbrücken aus Stahlbeton in einem “unbefriedigenden” Zustand. Vier von fünf dieser großen Brücken sind irreparabel. Dort müssen neue Fähren gebaut werden, die Milliarden von Euro aus dem Staatshaushalt absorbieren.
Es ist nicht nur sehr teuer und zeitaufwändig. Der weltweite Bauboom mit Beton ist auch eine Umweltkatastrophe, da allein die energieintensive Betonproduktion 6 bis 9% aller anthropogenen CO2-Emissionen ausmacht. Darüber hinaus gibt es heute einen spürbaren Mangel an Rohsand.
Bakterien retten den Beton
Seit Jahren suchen Forscher nach kostengünstigen, nachhaltigen Bauweisen, die die Lebensdauer von Brücken und anderen Betonkonstruktionen erheblich verlängern. Mikroorganismen sind sehr vielversprechend, um Risse und Poren im Beton durch Freisetzung von Kalk (Calciumcarbonat) zu schließen. Wenn selbst kleinste Risse in Bauwerken frühzeitig abgedichtet werden, können schwerwiegende Schäden verhindert und die Lebensdauer von Betonkonstruktionen verlängert werden.
Mineralische Ausscheidungen von Bakterien sind für die Umwelt harmlos. Tatsache ist, dass einige Bakterien ein spezielles Enzym haben, das Harnstoff abbauen kann. Der Spaltprozess führt zu Carbonat. Wenn Kalzium hinzugefügt wird, bildet sich Kalk, und dies trägt zur “Erneuerung” des Betons bei.
Solche Mikroorganismen können nicht nur für Beton verwendet werden, sondern können auch den Boden stärken und Staub oder Schwermetalle binden.
Welches Bakterium dafür am besten geeignet ist, ist seit vielen Jahren bekannt – Sporosarcina pasteurii. Die Bakterien können mit maximaler Effizienz kultiviert werden. Bisher gab es jedoch keine wirtschaftlich tragfähige Methode für den großtechnischen Einsatz von Mikroorganismen bei der Betonsanierung, die die Produktion eines einzelligen Organismus in großem Maßstab ermöglicht.
Forscher der Fachhochschule München haben ein “Hochdurchsatzverfahren” entwickelt, das fünfmal mehr Bakterien produziert als bisherige Methoden. Gleichzeitig stiegen die Kosten für die notwendige Nährlösung nur um vier Prozent. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht.
Das Wissenschaftlerprojekt „MicrobialCrete“ wurde von drei Industrieunternehmen und dem Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft unterstützt. Wenn das Projekt erfolgreich ist, können die Bakterien in naher Zukunft auf Baustellen eingesetzt werden.