Wenn Sie sich das Bein brechen, knüpft es sich schließlich wieder zusammen. Osteoblastenzellen produzieren Mineralien, die die Struktur eines neuen Knochens erzeugen und Fragmente in ein Ganzes zurückverwandeln.
Warum, dachte der Mikrobiologe Henk Jonkers, können Gebäude nicht dasselbe tun?
Inspiriert vom menschlichen Körper schuf Jonkers, der an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden arbeitet, selbstheilenden Beton. Er bettet den Beton mit Kapseln aus Kalkstein produzierenden Bakterien, entweder Bacillus pseudofirmus oder Sporosarcina pasteurii, zusammen mit Calciumlactat ein . Wenn der Beton Risse, Luft und Feuchtigkeit verursacht, beginnen die Bakterien, sich am Calciumlactat zu fressen. Sie wandeln das Calciumlactat in Calcit um, einen Bestandteil des Kalksteins, und schließen so die Risse ab.
Diese Innovation könnte ein langjähriges Problem mit Beton lösen, dem weltweit verbreitetsten Baustoff. Beton entwickelt während des Bauprozesses häufig Mikrorisse, erklärt Jonkers. Diese winzigen Risse beeinträchtigen nicht sofort die strukturelle Integrität des Gebäudes, können jedoch zu Leckageproblemen führen. Durch Undichtigkeiten können die Stahlbewehrungen des Betons korrodieren, was letztendlich zu einem Zusammenbruch führen kann. Mit der Selbstheilungstechnologie können Risse sofort versiegelt werden, um zukünftige Leckagen und teure Schäden zu vermeiden. Die Bakterien können bis zu 200 Jahre ruhen, weit über die Lebensdauer der meisten modernen Gebäude hinaus.
Jonkers hat den selbstheilenden Beton auf einer Rettungsschwimmerstation getestet, die von Natur aus anfällig für Wind- und Wasserschäden ist. Die Struktur ist seit 2011 wasserdicht geblieben, sagt er. Die Erfindung hat Jonkers kürzlich eine Nominierung für den European Inventors Award eingebracht. Die Gewinner werden bei einer Zeremonie am 11. Juni in Paris bekannt gegeben.
In diesem Jahr kommt die Technologie erstmals auf den Markt. Es wird als drei separate Produkte geliefert: selbstheilender Beton, Reparaturmörtel und flüssiges Reparaturmedium. Leider sind die Kosten für die Technologie immer noch recht hoch: 30 bis 40 Euro pro Quadratmeter. Dies bedeutet, dass es zunächst nur für Projekte realisierbar ist, bei denen Leckage und Korrosion besonders problematisch sind, wie z. B. unterirdische und Unterwasserbauwerke. Der Preis für das Calciumlactat, das die Bakterien zur Herstellung von Calcit benötigen, ist ein Teil des Problems, aber Jonkers und sein Team arbeiten daran, eine billigere Alternative auf Zuckerbasis zu entwickeln. Und wenn die Nachfrage nach Beton steigt, sollte der Preis sinken.
Henk Jonkers, Mikrobiologe an der Technischen Universität Delft. (Technische Universität Delft) „Wir sind derzeit dabei, die Produktion zu erhöhen“, sagt Jonkers. „Wir gehen davon aus, dass wir das Heilmittel bis Mitte 2016 in großen Mengen liefern können.“
Andere Arten von selbstreparierendem Beton befinden sich weltweit in der Entwicklung. In Großbritannien haben Forscher der University of Bath, der Cardiff University und Cambridge ein ähnliches Material wie Jonkers entwickelt, bei dem Bakterien zum Ausfüllen von Spalten verwendet werden, die hoffentlich zur Reparatur von Straßen und anderen Infrastrukturen verwendet werden können. Sie schätzen, dass dadurch die Kosten um bis zu 50 Prozent gesenkt werden könnten. MIT-Wissenschaftler haben an einem konkreten Heilsystem gearbeitet, das Sonnenlicht verwendet, um Polymer-Mikrokapseln zu aktivieren, die Risse verstopfen würden. Ein Ingenieur der Universität von Michigan hat einen Beton mit Mikrofasern entwickelt, der sich biegt, anstatt zu brechen. Treten winzige Risse auf, dehnt sich das Material aus und verstärkt sich mit Calciumcarbonat.
Victor Li, Ingenieur an der Universität von Michigan, sagt, dass der Vorteil solcher Produkte darin besteht, dass sie tatsächlich die ursprüngliche Tragfähigkeit des Betons wiederherstellen können, anstatt einfach die Lücken mit Heilmitteln zu füllen.
"Ich gehe davon aus, dass in den nächsten Jahren selbstheilender Beton zum Einsatz kommen wird", sagt er.
Die Betonproduktion macht 5 Prozent der weltweiten Kohlenstoffemissionen aus, und die weltweite Nachfrage nach Beton hat sich in den letzten zehn Jahren hauptsächlich aufgrund der zunehmenden Verstädterung verdoppelt. Jede Technologie, die Betonkonstruktionen dauerhafter macht, hat das Potenzial, nicht nur Kosten zu senken, sondern auch unseren CO2-Fußabdruck zu verringern. Die Zukunft des grünen Bauens scheint grau zu sein.
