Selbstheilender Bio-Beton – Das Baumaterial der Zukunft

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Hendrik Marius Jonkers könnte mit seinem neu entwickelten Bio-Beton die Baubranche in Aufruhr bringen. Wie er das schafft? Der Mikrobiologe entwickelte zusammen mit Forschungsgruppen der Technischen Universität Delft einen selbstheilenden Bio-Beton, der Risse mit Hilfe von Bakterien selbst kitten kann. Jetzt ist die patentierte Erfindung für den Europäischen Erfinderpreis 2015 nominiert.

 

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Mehr Nachhaltigkeit auf dem Bau

„Bio-Beton“, bei diesem Begriff denkt man zunächst an eine ökologisch nachhaltige Variante des Betons und liegt damit nicht ganz falsch. Ein Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit hat ebenso in der Baubranche stattgefunden: Nicht nur Autos werden immer Spritsparender, die Energiegewinnung immer grüner, auch beim Thema Bau haben sich Wissenschaftler, Ingenieure und Architekten Gedanken gemacht, wie ressourcenschonender gebaut werden kann. Unter „Bio-Beton“ versteht man verschiedene Definitionen: Zum einen wäre hier Polymerbeton, welchem ein Bindemittel aus Kunststoff beigemischt wird. Dieses macht den Beton elastischer und er kann beispielsweise Erdbeben besser standhalten. Gleichzeitig treten bei dieser Betonart weniger Korrosionsschäden auf, sie ist extrem langlebig. Polymerbeton ist auch deshalb so umweltschonend, da er vollständig recycelt werden kann und somit keine Ressourcen verschwendet werden.

Eine weitere innovative Möglichkeit ist die Entwicklung eines Betons, der grüne Fassaden ermöglicht. Durch eine spezielle Schichtung einzelner Betonlagen können sich Pflanzen auf die Oberfläche des Betons setzen und vermehren. In das Gebäude selbst kann durch die Lagen kein Wasser dringen, die Pflanzen werden jedoch außen hinreichend und natürlich bewässert. Diese Form des Bio-Betons ermöglicht es uns, in Zukunft die Betonwüsten in Städten in grüne Oasen zu verwandeln und die CO2-Emissionen deutlich zu senken. Hinzu kommen der optische Aspekt und die zahlreichen neuen Gestaltungsmöglichkeiten, die sich für Designer und Architekten eröffnen. Das Stichwort lautet hier: „Vertikale Gärten“.

 

Hendrik Marius Jonkers‘ Bio-Beton

Hendrik Marius Jonkers

Hendrik Marius Jonkers, Quelle epo.org

 

Die Baubranche komplett verändern könnte die Erfindung des niederländischen Wissenschaftlers Hendrik „Henk“ Marius Jonkers. „Wir denken, dass unser Beton die Art und Weise wie wir bauen revolutionieren wird, weil wir uns von der Natur inspirieren lassen haben“, so Jonkers in einem Interview. Beton ist der am meisten verwendete Baustoff der Welt. Allein in diesem Jahr wird der Umsatz der Branche zur Herstellung von Erzeugnissen aus Beton, Zement und Kalksandstein in Deutschland auf über 600 Millionen Euro geschätzt. Durch die Entwicklung des Mikrobiologen können zukünftig spannungsbedingte Risse im Beton von selbst repariert werden. Dafür sorgen Bakterien im Beton, die beim Eindringen von Wasser aktiv werden und Kalkstein produzieren. Dieser dient dann als Kitt für die Risse. Da die Bakterien von der Gattung Bacillus pseudofirmus und Bacillus cohnii bei diesem Reparaturvorgang Sauerstoff verbrauchen, kann auch der Korrosion im Inneren des Betons vorgebeugt werden. Zur Herstellung des Kalks wird Wasser verwendet, ein Vorgang der nur zwei Tage dauert, sodass die im Beton vorhandenen Baustahlteile vor Rost geschützt sind. Trotz des Namens der Bakterien, der eher an Krankheitserreger erinnert, sind diese für den Menschen völlig unschädlich. Ganz im Gegensatz zu den noch heute in alten Bauteilen enthaltenen toxischen Asbestmineralen. Bio-Beton hält der Witterung stand und eignet sich somit hervorragend für Bauten, die Kälte oder großer Hitze ausgesetzt sind.

Die Selbstheilungskräfte der Natur

Als Vorbild nahm sich der Wissenschaftler der Technischen Universität Delft die Knochen des Menschen, die nach einem Bruch fähig sind, selbstständig wieder zusammenzuwachsen. Als Mikrobiologen, der bereits als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen arbeitete, faszinierten Jonkers die Selbstheilungskräfte der Natur. Im Jahr 2006 wurde Jonkers als Experte für Bakterienverhalten an die Fakultät für Geowissenschaften und Bauingenieurwesen der technischen Universität Delft berufen. Hier gelang es ihm seine Forschung voranzutreiben und den Brückenschlag zwischen Mikrobiologie und Bauingenieurwesen zu vollziehen.

 

Sanierungskosten senken und Ressourcen schonen

Risse in der Fassade,  Sanierungskostensenken mit Biobeton

Risse in der Fassade, Quelle: Flickr

Bröckelnde Fassaden

Bröckelnde Fassaden, Quelle Flickr

Die Bakterien können bis zu 200 Jahre im Beton überleben und dadurch die Sanierungskosten drastisch senken. Selbstheilender Bio-Beton verlängert die Lebensdauer von allem was uns aus Beton umgibt. Ein zusätzlich zum selbstheilenden Beton entwickelter Reparaturmörtel kann für Renovierungen an bereits bestehenden Bauten verwendet werden. Die Medien berichten immer wieder über marode Infrastruktur und Gebäude. Bund und Deutsche Bahn führen hitzigen Diskussionen darüber, wer für die Milliarden aufkommen soll, die für eine Sanierung von teilweise schon lebensgefährlich beschädigten Eisenbahnbrücken aufkommen soll. Ähnliches gilt für den Straßenverkehr und öffentliche Gebäude wie Schulen, Universitäten oder Rathäuser. Insgesamt fallen pro Jahr etwa sechs Milliarden Euro an Sanierungskosten in den EU-Staaten an. Jonkers Entwicklung könnte diese Kosten in Zukunft deutlich verringern. Insgesamt würden Betonbauten langlebiger und auch die Betonherstellung könnte gedrosselt werden. Denn durch diese Produktion entstehen acht Prozent aller CO2-Emissionen. Um einen Bau stabiler zu gestalten, verwenden Ingenieure oft zusätzlichen Stahl innerhalb des Betons. Auch hier können in Zukunft wertvolle Ressourcen eingespart werden. Alles in allem würde das Bauen um einiges nachhaltiger. „Hendrik Jonkers bakterienhaltiger Bio-Beton verlängert die Lebensdauer von Brücken, Straßen und anderen Bauwerken, und eröffnet völlig neue Perspektiven für die Betonproduktion“, lobt Benoit Battistelli, Präsident der Europäischen Patenorganisation.

Die Europäische Union erkennt die Perspektiven, die diese Erfindung eröffnet. Zurzeit ist Henk Jonkers für den Europäischen Erfinderpreis 2015 in der Kategorie „Forschung“ nominiert und hat es unter die letzten drei Finalisten geschafft. Jonkers hofft, seine Erfindung durch die Nominierung noch bekannter zu machen und ein Bewusstsein für nachhaltiges Bauen zu schaffen.

Die Markteinführung der selbstheilenden Bio-Betonlösung für nachträgliche Reparaturen ist noch für dieses Jahr geplant und wird von der Baubranche mit Spannung erwartet. Der selbstheilende Bio-Beton soll spätestens nächstes Jahr folgen. Voraussichtlich wird die Herstellung ungefähr 100 Euro pro Kubikmeter kosten. Bei herkömmlichen Beton belaufen sich die Kosten auf ca. 80 Euro pro Kubikmeter. Die langfristigen Einsparungen rechtfertigen jedoch den höheren Herstellungspreis.

 

Videos zum Thema

EU: http://www.epo.org/news-issues/press/releases/archive/2015/20150421i_de.html

Fassadenkongress 2015 auf Vimeo: http://vimeopro.com/baunetz/fassadenkongress2015/video/123604557

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