Bauwirtschaft: Fraunhofer-Team stellt Beton mithilfe von Bakterien her
Bei der Herstellung von Zement, dem wichtigsten Bestandteil von Beton, werden große Mengen Kohlendioxid freigesetzt. Ein Team der Fraunhofer-Gesellschaft hat einen Zement entwickelt, bei dessen Herstellung Kohlendioxid gebunden wird.
Das Team des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) setzt Cyanobakterien (Blaugrünbakterien)(öffnet im neuen Fenster) für die Herstellung ihres Biocarbobetons ein. Diese Bakterien führen Fotosynthese durch und bilden unter dem Einfluss von Licht, Feuchtigkeit und Temperatur Kalkstein.
Dabei entstehen gesteinsartige Strukturen, die Stromatolithen(öffnet im neuen Fenster) . Bei der Mineralisierung wird der Atmosphäre Kohlendioxid entzogen und im biogenen Gestein gebunden. Das Fraunhofer-Team bildete diesen natürlichen Prozess in einem technischen Verfahren nach.
Das Verfahren kann zur Kreislaufwirtschaft beitragen
"Das Verfahren zeigt, welch enormes Potenzial in der Biologisierung der Technik liegt" , sagten die Projektverantwortlichen Matthias Ahlhelm und Ulla König(öffnet im neuen Fenster) . Das Projekt Biocarbobeton biete die Chance, einen großen Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft zu tun, und das nicht nur für die Bauwirtschaft.
Zuerst werden dazu in einer Nährlösung die Cyanobakterien gezüchtet, wobei die Intensität und die Farbe der Lichtquelle die Fotosynthese und den Stoffwechsel der Bakterien beeinflussen. Als Nächstes werden Calciumlieferanten wie Calciumchlorid für die Mineralisierung zugegeben. Dann wird eine Mischung aus Hydrogelen und verschiedenen Füllstoffen hergestellt, etwa unterschiedliche Sandsorten. Weiteres Zusetzen von Kohlendioxid unterstützt den Prozess.
Damit das Bakterien-Mischmaterial eine Struktur annimmt, wird es in Formen gefüllt. Diese sind lichtdurchlässig, um den Stoffwechsel und die Fotosynthese der Bakterien in Gang zu halten. Alternativ kann die Bakterien-Mischmasse auch geschäumt, aufgesprüht, gepresst oder per 3D-Drucker in die Form gebracht werden, in der sie dann ausmineralisiert.
Schließlich können auch poröse Substrate hergestellt werden, die nachträglich mit der Cyanobakterienkultur behandelt werden. Der Festkörper ist während des Prozesses noch porös, damit Licht ins Innere eindringen kann, was die Mineralisierung antreibt. Werden kein Licht oder keine Feuchtigkeit mehr zugeführt oder die Temperatur verändert, stoppt der Prozess. Die Bakterien sterben, und es entsteht ein Festprodukt auf Basis von biogenem Calciumcarbonat und Füllstoffen.
Durch die gezielte Auswahl der Füllstoffe und die Steuerung der Prozess- und Mineralisierungsparameter lassen sich laut Fraunhofer-Team verschiedene Produkte erzeugen: Das können Ziegel sein, Dämmmaterial, Verschalungsverfüllung sowie Mörtel oder Fassadenputz, der nach dem Auftragen aushärtet.