Die Erfindung des „selbstheilenden“ Betons.

Selbstheilender Beton, der sich mithilfe von Licht und Mikroorganismen selbst repariert, gilt als revolutionärer Durchbruch, der die Kosten für Baureparaturen drastisch senken und die Lebensdauer der Infrastruktur um Jahrhunderte verlängern könnte.

Bei breiter Anwendung könnte selbstheilender Beton die Instandhaltungskosten von Gebäuden deutlich senken – Foto: Quantum News

Laut The Brighter Side of News stammt die Erfindung des selbstheilenden Betons von einem Forschungsteam der University of Nebraska-Lincoln (USA) und wird für ihre praktischen Anwendungsmöglichkeiten nicht nur in der Bauindustrie hoch gelobt.

Warum stellen Risse in Beton ein ernstes Problem dar?

Beton ist der weltweit am häufigsten verwendete Baustoff. Allerdings neigt er aufgrund von Hitzeeinwirkung, Schwindung oder hohen Belastungen zur Bildung kleiner Risse.

Durch diese Risse können Wasser, Luft und Chemikalien eindringen, was zu Korrosion des Bewehrungsstahls und einer Schwächung der Konstruktion führt und im schlimmsten Fall zum Einsturz führen kann, wenn dies nicht rechtzeitig erkannt und behandelt wird.

In den Vereinigten Staaten kostet die Erkennung und Reparatur von Betonrissen jährlich zig Milliarden Dollar. Dies ist ein schwieriger Prozess, der die genaue Lokalisierung des Schadens und die Durchführung kostspieliger Reparaturmaßnahmen erfordert.

Unter der Leitung von Dr. Congrui Grace Jin ließ sich das Forschungsteam von Flechten inspirieren, einem symbiotischen Organismus zwischen Pilzen und Algen/Cyanobakterien, der in der Lage ist, in rauen Umgebungen zu überleben.

Dieses symbiotische Modell wurde im Labor nachgebildet, indem filamentöse Pilze (Trichoderma reesei) und Cyanobakterien (Anabaena inaequalis oder Nostoc punctiforme) kombiniert wurden, um ein mikrobielles System zu schaffen, das allein mit Luft, Wasser und Licht überleben kann.

Das Besondere an diesem System ist seine Fähigkeit, automatisch Calciumcarbonat zu produzieren, ein Mineral, das Risse im Beton abdichtet, ohne dass – anders als bei früheren Methoden – eine zusätzliche Nährstoffzufuhr von außen erforderlich ist.

In diesem mikrobiellen Ökosystem nutzen Cyanobakterien Licht zur Photosynthese, indem sie Kohlendioxid und Stickstoff aus der Luft aufnehmen und daraus Nährstoffe gewinnen. Fadenpilze nutzen diese Nährstoffe zum Wachsen und bilden Kalziumkarbonatkristalle, die Risse füllen.

Experimente haben gezeigt, dass dieses symbiotische mikrobielle System in nährstoffarmen, trockenen und pH-neutralen Umgebungen wie Beton gedeiht – etwas, das vielen anderen Bakterien nicht gelingt. Tests bestätigten zudem eine bis zu 80 % schnellere Rissheilung im Vergleich zu herkömmlichen bakteriellen Methoden.

Dieses Verfahren ist insbesondere auch umweltverträglich, da es im Gegensatz zu einigen Verfahren, die Harnstoff verwenden, keine giftigen Gase erzeugt.

Praktische Anwendungen und Zukunftsperspektiven

Bei breiter Anwendung könnte selbstheilender Beton die Instandhaltungskosten erheblich senken, die Lebensdauer von Brücken, Straßen, Gebäuden und sogar von Weltraumstrukturen auf dem Mond oder Mars verlängern, wo Reparaturen nahezu unmöglich sind.

Das Forschungsteam arbeitet derzeit auch mit Soziologen zusammen, um die öffentliche Wahrnehmung des Lebens in Häusern mit in den Wänden „versteckten“ Mikroorganismen zu verstehen. Rechtliche und ethische Aspekte werden ebenfalls berücksichtigt, um Sicherheit und gesellschaftliche Akzeptanz zu gewährleisten.

Das Wissenschaftlerteam beschränkte sich nicht auf theoretische Modelle, sondern stellte konkrete Proben mit Mikroorganismen her und kultivierte diese unter Bedingungen, die realen Gegebenheiten wie warmen Temperaturen, durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit und Lichtzyklen, wie sie auf einer Baustelle vorkommen, nachempfunden waren. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses mikrobielle System ohne Genmanipulation, allein durch Luft und Licht, effektiv wachsen und funktionieren konnte.

Bei einer Kommerzialisierung könnte diese Technologie die globale Bauindustrie revolutionieren und Städte nachhaltiger, emissionsärmer und sicherer für alle machen.

MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/phat-minh-loai-be-tong-tu-va-20250623113630787.htm