Der Beton der Zukunft heilt sich selbst

Welchen Rohstoff verbraucht der Mensch neben Wasser am meisten: Beton. Das Baumaterial gilt als "Klimakiller". Verzichtbar ist er nicht - aber verbesserbar: Innovativer Bio-Beton heilt sich selbst.


Online seit: 13.08.2015 | Themenbereich: Baustoffe
Der Beton der Zukunft heilt sich selbst

Solide Grundpfeiler: Inspiriert durch die Selbstheilungskräfte der Natur

Als "zukunftsweisende Innovation, die vollkommen neue Perspektiven für die Betonproduktion eröffnet" bezeichnet Benoît Battistelli, der Präsident des Europäischen Patentamtes, was Tintenfische schon längst ganz selbstverständlich nutzen: das Selbstheilungspotenzial der Natur.

So ist es manchen Organismen wie etwa Oktopoden möglich, abgetrennte Gliedmaßen einfach neu zu bilden. Ähnliche biologische Prozesse liegen zugrunde, wenn aus zarten Ablegern neue eigenständige Grünpflanzen wachsen. Der niederländische Mikrobiologe Hendrik Marius Jonkers machte diese faszinierenden Mechanismen der Natur zur Grundlage seiner Erfindung: Er setzte sich zum Ziel, den natürlichen Selbstheilungseffekt auf Beton zu übertragen - und das Forschungsprogramm hatte Erfolg.

Seine Lösung: ein bakterienhaltiger Bio-Beton, der spannungsbedingte Risse eigenständig schließen kann. Der Schlüssel liegt in der intelligenten Zusammensetzung der Materialmischung.


Revolutionäres Bau-Werk: Bakterien heilen den Beton

Grundsätzlich ist es völlig normal, dass sich nach etwa 20 bis 40 Jahren im Beton Risse bilden. Diese kleinen und größeren Öffnungen müssen allerdings geschlossen werden, um das Eindringen von Wasser zu unterbinden. Denn daraus entstünden Folgeschäden, durch die sich die Lebensdauer des Betons erheblich verkürzen würde. Hier kommen die Bakterien als natürlicher "Kitt" ins Spiel: Bacillus Cohnii und Bacillus Pseudofirmus heißen die von Jonkers auserwählten Gattungen.

Sie besitzen die Fähigkeit, auf biologische Weise Kalkstein zu produzieren - und dabei sorgen sie für einen nützlichen Nebeneffekt. Die natürliche Kalkproduktion läuft nur mithilfe von Sauerstoff ab. Indem die Bazillen für ihre Arbeit Sauerstoff verbrauchen, schützen sie den Beton vor Korrosion - das heißt vor innerer Zersetzung beim Eindringen von Wasser - die ebenfalls des wichtigen Elementes bedarf.

Basierend auf dem Grundgerüst dieser Erkenntnisse gelang dem Mikrobiologen und seinem Forscherteam die Entwicklung von drei verschiedenen Arten des bakterienhaltigen Wunderbetons:

  • Selbstheilender Beton mit bereits integrierten Bazillen
  • Reparaturmörtel
  • Flüssige Reparaturlösung

Alle Formen erzielen denselben Effekt: Dank bakterieller Aktivität verschwinden die Risse. Während die beiden letztgenannten Varianten jedoch erst im Akutfall auf die beschädigten Betonstellen aufgetragen werden, sind in der selbstheilenden Mischung die Bakterien direkt mit verbaut.

Diese komplexeste der drei Varianten funktioniert durch zwei bis vier Millimeter großen Tonpellets, in welche die Sporen der Bakterien eingekapselt und so der Betonmischung beigefügt werden. Zudem gründet die Wirkweise auf den separat eingeschlossenen sonstigen Bestandteilen: Stickstoff, Phosphor und einem Nährstoff auf Basis von Kalziumlaktat. So können die Bakterien bis zu 200 Jahre im Beton ruhen - und erst das durch spätere Risse eindringende Wasser bringt sie mit den nötigen Hilfsstoffen in Kontakt; erst dadurch werden sie aktiv.

Sicher wirksam: Bei den verwendeten Bakterien handelt es sich um für den Menschen völlig ungefährliche Stämme. Sie können nur im alkalischen Milieu innerhalb des Betons überleben.


Schöne Aussicht: Biobeton schützt das Klima

Insbesondere für Bauwerke, die der Witterung ausgesetzt sind, eignet sich der Bio-Beton, ebenso wie in der Wartung schwer zugänglicher Gebäudebereiche. Das revolutionäre Betonwunder macht teure und aufwendige manuelle Renovierungen überflüssig.

Als in mehrerlei Hinsicht nachhaltig erweist sich Jonkers Innovation: kostensenkend und umweltschonend. An einem speziellen Gebäude im niederländischen Breda wurde der bakterienhaltige Beton im Laufe der letzten Jahre vielfältigen Langzeittests mit diversen äußeren Einflüssen unterzogen. Die Präventionsmethode des Forschers erwies sich als potenziell fähig, Instandhaltungskosten für Tunnel, Stützmauern und Brücken eklatant zu senken.

Damit ginge eine Reduktion der massiven aus der Betonherstellung resultierenden CO2-Emissionen einher - mit nachhaltigem Nutzen für Klima und Umwelt. Aber diese Revolution ist für Jonkers nicht Ende, sondern Anfang. Gegenwärtig forscht er an einer alternativen Methode der Bakterieneinkapselung. Sie soll die Produktionskosten des bazillenhaltigen Betons um die Hälfte reduzieren - und somit fast auf das Preisniveau gewöhnlichen Betons senken. Eine Zukunftsvision mit Aussicht: Bis dahin steht 2015/2016 die umfassende Markteinführung des Bio-Betons an.

 

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