Erfindung des „selbstheilenden“ Betons

Phát minh loại bê tông 'tự vá' - Ảnh 1. — Bei großflächiger Anwendung kann selbstflickender Beton die Instandhaltungskosten von Bauwerken deutlich senken – Foto: Quantum News

Laut The Brighter Side of News ist die Erfindung des selbstflickenden Betons einem Forschungsteam der University of Nebraska-Lincoln (USA) zu verdanken und wird für ihre praktische Anwendung nicht nur in der Bauindustrie hochgeschätzt.

Warum ist das Reißen im Beton ein ernstes Problem?

Beton ist der weltweit am häufigsten verwendete Baustoff. Allerdings ist er aufgrund von Hitze, Schrumpfung oder hoher Belastung anfällig für Mikrorisse.

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 dies sogar zum Einsturz führen.

In den USA kostet das Aufspüren und Reparieren von Betonrissen jährlich mehrere zehn Milliarden Dollar. Es handelt sich um einen schwierigen Prozess, bei dem die genaue Stelle des Schadens ermittelt und kostspielige Reparaturen durchgeführt werden müssen.

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 Calciumcarbonatmineralien zu produzieren, eine Substanz, die hilft, Risse im Beton zu versiegeln, ohne dass wie bei früheren Methoden Nährstoffe von außen hinzugefügt werden müssen.

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

Experimente haben gezeigt, dass dieser symbiotische Mikroorganismus in nährstoffarmen, feuchtigkeitsarmen und pH-reichen Umgebungen wie Beton gedeiht, wo viele andere Bakterien nicht gedeihen können. Tests haben außerdem bestätigt, dass die Rissheilungsrate 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 verwendet wird, 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 Faktoren werden ebenfalls berücksichtigt, um Sicherheit und gesellschaftliche Akzeptanz zu gewährleisten.

Die Wissenschaftlergruppe beschränkte sich nicht nur auf das theoretische Modell, sondern schuf auch 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