Selbstheilende Ziegel fressen CO2!

Forscher der CU Boulder entwickeln selbstheilende Ziegel aus Bakterien, die bei ihrer Herstellung obendrein CO2 fressen.

Biologische Materialien wie Holz sind zunehmend gefragt. Wenn wir sie verwenden, sind sie allerdings bereits tot. Doch was wäre, wenn wir lebendige Baustoffe nutzen und die Natur quasi für uns arbeiten lassen könnten? Dieser Frage geht derzeit eine Forschergruppe der University of Colorado Boulder nach. Das Team des Department of Civil, Environment and Architectural Engineering (CEAE) entwickelt einen zementartigen Stoff, der nicht nur der Luft CO2 entzieht, sondern sich sogar heilt und fortpflanzt.

Man nehme Cyanobakterien, Sand und Gelatine, und – voilà – fertig ist das Gemisch für einen der spannendsten Baustoffe, an denen derzeit geforscht wird. Ganz so einfach ist es vermutlich nicht, doch stellt die Forschergruppe um Will Srubar an der CU Boulder aus diesen Zutaten tatsächlich Ziegel her. Die Bakterien absorbieren dabei CO2 aus der Luft und produzieren daraus Kalziumcarbonat – den wichtigsten Bestandteil sowohl von Kalkstein als auch von Zement. Dieser Stoff wiederum mineralisiert die Gelatine, die den Sand bindet.

Das Großartige an dieser Art von Ziegel ist, dass sie CO2, statt es bei seiner Produktion zu emittieren, aus der Luft bindet. Doch damit nicht genug: Die Forscher fanden heraus, dass sich das Material zudem reproduzieren lässt. Bricht man einen Ziegel entzwei, können aus beiden Hälften jeweils ein komplett neuer entstehen. Entscheidend ist dabei natürlich, dass die Bakterien am Leben bleiben. In dieser Hinsicht sind die bisherigen Forschungsergebnisse vielversprechend: In dem speziellen Sand- Gelatine-Gemisch lebten neun bis 14 Prozent der Bakterien noch nach 30 Tagen. In einem Experiment, bei dem die Mikroben als selbstheilendes Additiv in Beton hinzugegeben wurde, waren es weniger als ein Prozent.

Ist das Überleben der Bakterien einmal gewährleistet, wären sie ein produktionstechnischer Traum. „Wir wissen, dass sich Bakterien exponentiell vermehren“, sagt Srubar. „Das ist anders, als wenn wir beispielsweise einen Stein 3D-drucken oder einen Ziegel herstellen. Wenn wir allerdings unsere Materialien biologisch kultivieren können, können wir sie in einem exponentiellen Maß herstellen.“

Noch steht der neue Baustoff erst am Anfang. Das größte Problem ist, dass die Cyanobakterien zum Überleben ein feuchtes Milieu benötigen. In trockenen Regionen wäre der Einsatz des Materials daher momentan noch ausgeschlossen. Srubar und sein Team arbeiten jedoch daran, Bakterien zu züchten, die resistenter gegen Austrocknung sind. Sind solche Hürden allerdings erst einmal beseitigt, wäre das Potential groß. Wil Srubar stellt sich fertige Mischungen vor, die in Säcken angeliefert werden und denen man nur noch Wasser zugeben muss.

Neben der Selbstheilung träumen die Ingenieure bereits von weiteren Eigenschaften, mit denen die organischen Ziegel ausgestattet werden könnten, wie etwa der Absorption von Giftstoffen aus der Luft oder Leuchten auf Befehl.