Bio-Baustoff Beton

Bei der Herstellung von Zement, dem wichtigsten Bestandteil von Beton, werden große Mengen Kohlendioxid freigesetzt. Ein Team der Fraunhofer-Gesellschaft hat jedoch einen Zement entwickelt, bei dessen Herstellung Kohlendioxid gebunden wird und so ein Bio-Baustoff Beton hergestellt werden kann.

Das Team des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) nutzt Cyanobakterien (Blaugrünbakterien) zur Herstellung ihres Biocarbobetons. Diese Bakterien betreiben Fotosynthese und produzieren unter dem Einfluss von Licht, Feuchtigkeit und Temperatur Kalkstein.

Dabei entstehen gesteinsartige Strukturen, sogenannte Stromatolithen. Während der Mineralisierung wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre entzogen und im biogenen Gestein gebunden. Das Fraunhofer-Team hat diesen natürlichen Prozess in einem technischen Verfahren nachgebildet.

Das Verfahren mit Cyanobakterien

Zunächst werden die Cyanobakterien in einer Nährlösung gezüchtet, wobei die Intensität und Farbe der Lichtquelle die Fotosynthese und den Stoffwechsel der Bakterien beeinflussen. Als nächstes werden Calciumlieferanten wie Calciumchlorid zur Mineralisierung hinzugefügt. Anschließend wird eine Mischung aus Hydrogelen und verschiedenen Füllstoffen, wie unterschiedlichen Sandsorten, hergestellt. Das zusätzliche Einbringen von Kohlendioxid unterstützt diesen Prozess.

Damit das bakterielle Mischmaterial eine Struktur annimmt, wird es in lichtdurchlässige Formen gefüllt, um den Stoffwechsel und die Fotosynthese der Bakterien aufrechtzuerhalten. Alternativ kann die Bakterien-Mischung auch geschäumt, aufgesprüht, gepresst oder mittels 3D-Druck in die gewünschte Form gebracht werden, wo sie dann ausmineralisiert.

Es können auch poröse Substrate hergestellt werden, die nachträglich mit der Cyanobakterienkultur behandelt werden. Der Festkörper bleibt während des Prozesses porös, sodass Licht ins Innere eindringen kann, was die Mineralisierung fördert. Sobald kein Licht oder keine Feuchtigkeit mehr zugeführt wird oder sich die Temperatur ändert, stoppt der Prozess. Die Bakterien sterben ab, 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 können laut dem Fraunhofer-Team verschiedene Produkte hergestellt werden: Ziegel, Dämmmaterialien, Verschalungsverfüllungen sowie Mörtel oder Fassadenputz, der nach dem Auftragen aushärtet.

Quelle: Frauenhofer
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