Lebender Beton: Forscher entwickeln sensationellen klimafreundlichen Baustoff

Beton hat keine gute Klimabilanz: Für ganze acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen soll allein die Herstellung von Zement, dem wichtigsten Bestandteil des Baustoffs, verantwortlich sein. Doch Wissenschaftlern der Universität von Colorado Boulder könnte jetzt ein Durchbruch gelungen sein, um klimafreundlicher zu bauen: "lebender Beton".

Das Team um Professor Wil Srubar an der Fakultät für Bau-, Umwelt- und Architekturwesen hat ein Material entwickelt, dessen Eigenschaften Beton ähneln. Weshalb von "lebendigem Beton" gesprochen wird? Für die Produktion versetzen die Forscher eine Mischung aus Sand, Hydrogel und Gelatine mit lebenden Bakterien. Die verwandeln die Mischung dann in festes Material.

In ihrer Studie, die im Wissenschaftsmagazin "Matter" erschienen ist, beschreiben die Forscher das Vorgehen: Zunächst stellen sie ein Gerüst aus Sand und dem Hydrogel her. Auf das werden dann Cyanobakterien vom Typ Synechococcus angesiedelt. Diese erzeugen unter bestimmten Bedingungen Calcium Carbonat – der Hauptbestandteil von Zement. Das Ergebnis des Prozesses ist ein Ziegelstein.

Beton-produzierende Bakterien betreiben Photosynthese

"Das funktioniert ganz ähnlich wie die Herstellung von Rice Crispy-Süßigkeiten: Man härtet die Marshmallows, indem man harte Partikel hinzufügt", sagt Professor Wil Srubar.

Doch die Erzeugung von Kalk ist nicht die einzige Besonderheit der Cyanobakterien: Die grünen Bakterien haben außerdem die Fähigkeit zur Photosynthese. Sie absorbieren Kohlenstoffdioxid für ihr Wachstum. Das heißt, dass bei der Herstellung des lebenden Zements kein CO2 freigesetzt, sondern sogar aus der Luft gebunden wird.

Laut der Universität von Colorado Boulder ist die Herstellung des neuen Baustoffs nicht nur umweltfreundlich. Er ist auch sehr haltbar. Das Team konnte in der Studie zeigen, dass das Material die gleiche Stärke aufweist wie herkömmlicher Beton – auch unter verschiedenen Außenbedingungen.

Lebender Beton: Herstellung in "exponentiellem Maß" möglich

Außerdem lässt sich das Material leicht reproduzieren. Die Forscher teilten einen der durch die Bakterien entstandenen Steine und aus jeder Hälfte wurde ein neuer Ziegelstein. Das Material ist auch widerstandsfähig. Nach 30 Tagen und drei Ziegelgenerationen lebten noch rund 9 bis 14 Prozent der Bakterien.

"Wir wissen, dass Bakterien exponentiell wachsen", sagt Srubar. "Das ist ein Unterschied zum Beispiel zur Herstellung eines Blocks mit einem 3D-Drucker. Wenn wir unsere Materialien biologisch wachsen lassen können, dann können wir sie ihn exponentiellem Maße herstellen."

Lebender Beton könnte die Branche revolutionieren

Doch Srubar betont auch, dass es noch viel Arbeit gebe, bevor es soweit sei. Die Bakterien brauchen zum Beispiel eine bestimmte Luftfeuchtigkeit, um zu überleben. Das sei nicht in jeder Region der Erde vorhanden. Deshalb arbeiten er und sein Team derzeit daran, die Mikroben so zu modifizieren, dass sie widerstandsfähiger gegen Austrocknung sind. Und somit länger am Leben bleiben und arbeiten können.

Dennoch kann sich der Forscher vorstellen, dass lebender Beton die Industrie revolutionieren kann. So könne zum Beispiel ein Sack an einen Baustelle geliefert werden, der alle Bestandteile des Materials enthält. Vor Ort müsse dann nur noch Wasser hinzugefügt werden. Und schon könne jeder mit dem Bau seines eigenen von Mikroben hergestellten Hauses beginnen.

"Die Natur hat herausgefunden, wie viele Dinge clever und effizient gemacht werden können", sagt Wil Srubar. "Wir müssen nur besser hinsehen."

Quellen: University of Colorado Boulder