Erfindung des „selbstheilenden“ Betons

Selbstheilender Beton mithilfe von Licht und Mikroorganismen gilt als revolutionärer Fortschritt, der die Kosten für Bauwerksreparaturen erheblich senken und die Lebensdauer der Infrastruktur um Jahrhunderte verlängern kann.

Bei breiter Anwendung kann selbstheilender Beton die Instandhaltungskosten von Bauwerken erheblich senken – Foto: Quantum News

Laut The Brighter Side of News gehört die Erfindung des selbstheilenden Betons einem Forschungsteam der University of Nebraska-Lincoln (USA) und wird für ihre praktische Anwendung nicht nur in der Bauindustrie hoch geschätzt.

Warum sind Risse im Beton ein ernstes Problem?

Beton ist der weltweit am häufigsten verwendete Baustoff. Er neigt jedoch aufgrund von Hitzeeinwirkung, Schwindung oder hoher Belastung zur Bildung von Mikrorissen.

Durch diese Risse können Wasser, Luft und Chemikalien eindringen, den Stahl korrodieren und die Struktur schwächen. Wenn sie nicht rechtzeitig erkannt und behandelt werden, kann es sogar zum Einsturz kommen.

In den USA kostet die Erkennung und Reparatur von Betonrissen jährlich mehrere zehn Milliarden Dollar. Es handelt sich um einen schwierigen Prozess, der die genaue Schadensstelle ermitteln und kostspielige Reparaturen durchführen muss.

Unter der Leitung von Dr. Congrui Grace Jin ließ sich das Team von Flechten inspirieren, einem symbiotischen Organismus aus Pilzen und Algen/Cyanobakterien, der in rauen Umgebungen überleben kann.

Sie haben dieses symbiotische Modell im Labor nachgebildet, indem sie Fadenpilze (Trichoderma reesei) und Cyanobakterien (Anabaena inaequalis oder Nostoc punctiforme) kombinierten, um ein mikrobielles System zu schaffen, das nur mit Luft, Wasser und Licht überleben kann.

Das Besondere an diesem System ist die Fähigkeit, automatisch Kalziumkarbonatmineralien zu produzieren, eine Substanz, die dabei hilft, Risse im Beton zu versiegeln, ohne dass wie bei früheren Methoden zusätzliche Nährstoffe von außen benötigt werden.

In diesem Mikrobiom nutzen Cyanobakterien Licht zur Photosynthese und absorbieren Kohlendioxid und Stickstoff aus der Luft, um Nährstoffe zu erzeugen. Fadenpilze nutzen diese Nährstoffquelle für ihr Wachstum und bilden Kalziumkarbonatkristalle, um die Risse zu füllen.

Experimente haben gezeigt, dass dieser symbiotische Mikroorganismus in nährstoffarmen, feuchtigkeitsarmen und pH-reichen Umgebungen wie Beton gedeiht, wo viele andere Bakterien nicht überleben können. Tests haben außerdem bestätigt, dass die Rissheilung bis zu 80 % schneller ist als bei herkömmlichen bakteriellen Methoden.

Insbesondere ist diese Methode auch umweltfreundlich, da sie im Gegensatz zu einigen Techniken, bei denen Harnstoff zum Einsatz kommt, keine giftigen Gase erzeugt.

Praktische Anwendungen und Zukunftsaussichten

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

Das Team arbeitet außerdem mit Soziologen zusammen, um die Einstellung der Bevölkerung zum Leben in Häusern mit Mikroben in den Wänden zu verstehen. Rechtliche und ethische Aspekte werden ebenfalls berücksichtigt, um Sicherheit und gesellschaftliche Akzeptanz zu gewährleisten.

Die Wissenschaftlergruppe beschränkte sich nicht auf das theoretische Modell, sondern schuf Betonproben mit Mikroorganismen, die unter simulierten realen Bedingungen wie warmen Temperaturen, durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit und Beleuchtungszyklen wie auf einer Baustelle kultiviert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Mikroorganismensystem ohne genetische Modifikation effektiv wachsen und funktionieren kann und lediglich auf Luft und Licht angewiesen ist.

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

MINH HAI

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