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Selbstheilenden Beton kommerziell nutzbar machen Bakterien schließen Risse in Beton

Quelle: Pressemitteilung Hochschule München 2 min Lesedauer

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Bestimmte Mikroben scheiden Calciumcarbonat ab und können so Risse in Beton verschließen. Um diese Bakterien effizienter zu kultivieren, hat ein Forscher aus München ein neues Verfahren entwickelt. Ziel ist es, selbstheilenden Beton kommerziell nutzbar zu machen.

In Beton gemischt können bestimmte Bakterien Risse durch produzierten Kalk wieder schließen.(Bild: Johanna Weber)
In Beton gemischt können bestimmte Bakterien Risse durch produzierten Kalk wieder schließen.
(Bild: Johanna Weber)

Schon vor über 10.000 Jahren nutzten Menschen in der Region der heutigen Türkei Mörtel aus gebranntem Kalkstein, um Ziegel zu verkleben. Im alten Rom ermöglichte der „Opus caementitium“ beeindruckende Bauwerke wie die Aquädukte und die Kuppel des Pantheons und spätestens seit Ende des 18. Jahrhunderts ist Beton nicht mehr aus dem Bauwesen wegzudenken.

Doch so vielseitig nutzbar der Baustoff auch ist, bleibt auch er nicht unfehlbar. Denn mit der Zeit hinterlassen Witterung und andauernde Belastung Spuren im Material: Was mit harmlosen Mikrorissen beginnt, kann irgendwann zu strukturellen Schäden führen, die ein Gebäude oder eine Brücke unbenutzbar machen. Wartung und Instandhaltung sind also immens wichtig – und letzteres könnte in Zukunft auf ungewöhnliche Weise erfolgen, nämlich mithilfe von Mikroorganismen.

Das Beton-Bakterium

Sporosarcina pasteurii: So heißt das Bakterium, welches durch seinen Stoffwechsel Calciumcarbonat, also Kalk, auf Oberflächen ablagern kann. Mischt man die Mikroorganismen direkt in den Beton, können sie Risse wieder schließen. Dieser „selbstheilende Beton” für Bauwerke ist bereits erfolgreich erprobt. Doch um ihn kommerziell einzusetzen, muss man große Mengen der Bakterien produzieren und das war bisher aufwendig und teuer. Im Rahmen seiner gerade abgeschlossenen Promotion hat Frédéric Lapierre ein effektives Kultivierungsverfahren entwickelt, um das Problem zu lösen.

Optimiertes Kultivierungsverfahren

In seiner Forschungsarbeit fand Lapierre unter anderem heraus, bei welchen Bedingungen sich die Bakterien besonders gut vermehren. Dafür setzte er eine Hochdurchsatz-Kultivierungsplattform mit Online-Monitoring ein, mit der er vollautomatisiert und parallel 48 Bakterienkulturen in unterschiedlichen Nährmedien analysierte.

Im Labor konnte Frédéric Lapierre das Bakterienwachstum deutlich verbessern.(Bild: Johanna Weber)
Im Labor konnte Frédéric Lapierre das Bakterienwachstum deutlich verbessern.
(Bild: Johanna Weber)

Die Methode erwies sich als hocheffizient und ermöglichte es rasch, die „erfolgreichsten“ Kulturen zu bestimmen. Damit entwickelte der Forscher ein einfach umsetzbares Verfahren, das die Produktion der Mikroorganismen um das Fünffache steigert – im Vergleich zu bisher gängigen Protokollen.

Mit dem neuen Kultivierungsverfahren können Bakterien wirtschaftlicher für den Einsatz in „selbstheilendem Beton“ und anderen möglichen Anwendungsfeldern produziert werden. „Durch die gesunkenen Herstellungskosten wollen wir einen wichtigen Beitrag zur Industrialisierung der Biozementierung schaffen, um nachhaltige Anwendungen in der Bauindustrie und der Umwelttechnik zu etablieren“, erläutert Lapierre.

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