Beton der Zukunft repariert sich ganz von selbst
Ausgerechnet ein Meeresbiologe hat sich aufgemacht, den Beton der Zukunft zu entwickeln: Hendrik Jonkers greift auf die Bionik zurück und mischt Bakteriensporen in den Beton hinein.
Holocaust-Mahnmal in Berlin: Viele Betonstelen sind nach zehn Jahren schon so marode, dass sie kaum noch repariert werden können. Vor einem solchen Schicksal möchte eine niederländischer Meeresbiologe Betonbauten zukünftig bewahren.
Foto: Wolfgang Kumm/dpa
Das wirft ein schlimmes Bild auf deutsche Ingenieurskunst: Das Holocaust-Mahnmal in Berlin ist knapp zehn Jahre nach seiner Fertigstellung so marode, dass laut Expertenmeinung zwei Drittel der Betonstelen nicht mehr repariert werden können. Der Beton ist gerissen, die Stelen brechen auseinander.
Meeresbiologe entwickelt selbstheilenden Beton
Schluß damit, sagte nun ausgerechnet ein Meeresbiologe: Hendrik Marius Jonkers von der Technischen Universität Delft in den Niederlanden. Er hat einen Biobeton erfunden, der Selbstheilungskräfte hat. Das klingt zunächst ziemlich esoterisch, ist aber reine Biologie.
Jonkers nutzt für seinen Zauberbeton zwei verschiedene Arten von Bakterien, die normalerweise in alkalischen Seen in der Nähe von Vulkanen leben. Bacillus pseudofirmus und Sporosarcina pasteurii können bis zu 200 Jahre ohne Sauerstoff oder Nährstoffe überleben. Kommen sie in Kontakt mit Wasser, so werden sie aktiv und nutzen Kalziumlaktat als Nahrungsquelle. Als Abfallprodukt entsteht dabei Kalkstein, der dann im Beton die Risse verschließt. Das klappt zuverlässig für beliebig lange Risse, solange diese nicht breiter als 0,8 mm sind.
Hendrik Marius Jonkers forscht an der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geowissenschaften der Technischen Universität Delft an einem speziellen Beton: Er kann sich mithilfe von Bakterien selbst reparieren.
Quelle: Europäisches Patentamt EPO
Für den Menschen sind diese beiden Bakteriengattungen völlig ungefährlich, da sie nur unter den alkalischen Bedingungen innerhalb des Betons überleben können. Jonker hat nun mit seinem Team drei verschiedene Varianten der bakterienhaltigen Betonmischung entwickelt. Es gibt Reparaturmörtel und die flüssige Reparaturlösung, die beide erst bei akuter Beschädigung auf die Betonstellen aufgetragen werden.
Bakterien sind in Tonpellets eingekapselt
Besonders trickreich ist der selbstheilende Beton. Bei diesem werden die inaktiven Sporen der Bakterien in kleine Tonpellets von zwei bis vier Millimeter Größe eingekapselt. Diese Tonpellets werden der Betonmischung mit separat eingeschlossenem Stickstoff, Phosphor und einem Nährstoff auf Kalziumlaktat-Basis beigemischt. Dieses Konzept garantiert, dass die Bakterien in den Tonpellets im Sporenzustand verharren. Und das bis zu 200 Jahre lang. Erst, wenn Risse entstehen und Feuchtigkeit in den Beton eindringt, erwachen die Bakterien wieder zum Leben und produzieren munter den Kalkstein.
Betonproben mit Tonpellets: Im Inneren der Pellets schlummern Bakteriensporen. Wasser aktiviert die Bakterien und sie beginnen mit der Kalksteinproduktion.
Quelle: Europäisches Patentamt EPO
Ein positiver Nebeneffekt der Kalksteinproduktion: Die Bakterien verbrauchen dabei Sauerstoff, was dazu beiträgt, die Korrosion von Stahlbeton im Inneren zu stoppen. Der bakterienhaltige Beton hat in den vergangenen Jahren eine ganze Reihe von Langzeittests unter den verschiedensten äußeren Einflüssen an einem speziell dafür hergerichteten Gebäude im niederländischen Breda durchlaufen. Noch in diesem Jahr will Jonkers seinen selbstheilenden Beton auf den Markt bringen.
Nominiert für den Europäischen Erfinderpreis 2015
Ein Problem ist heute noch der Preis: Der Biobeton ist noch knapp doppelt so teuer wie konventioneller Beton. Das liegt am hohen Preis für den Nährstoff Kalziumlaktat.
Jetzt geht es Jonkers und seinem Team darum, einen Nährstoff auf Zuckerbasis für die anspruchsarmen Bakterien zu entwickeln. Schon jetzt ist der Meeresbiologe mit seiner Erfindung einer von drei Finalisten für den renommierten Europäischen Erfinderpreis 2015 vom Europäischen Patentamt in der Kategorie Forschung. Am 11. Juni 2015 wird die Auszeichnung zum zehnten Mal verliehen.
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