Anwendung von Biozementierung im Bauwesen (MicrobialCrete)

Im Projekt MicrobialCrete (Anwendung von Biozementierung im Bauwesen) will die Hochschule München gemeinsam mit Projektpartnern bakterielle Kalkablagerungen technisch nutzen; diese ermöglichen zum Beispiel die Rissheilung in Betonstrukturen oder die Verfestigung von Sand. Die Anwendungen gelten gegenüber klassischen Verfahren aus der Bauindustrie als umweltfreundlich, da sie auf überwiegend nachhaltigen Rohstoffen basieren. Das Projekt wird von Prof. Dr. Robert Huber geleitet.

Herausforderung

Im Baubereich werden bisher überwiegend kunststoffmodifizierte Materialien eingesetzt, um Gebäude instand zu setzen. Der nach der Nutzungsphase entstehende mineralische Bauschutt ist mit dem Kunststoff aus diesen modifizierten Mörteln verunreinigt und lässt sich nur mit höherem Aufwand weiterverarbeiten. Um einen rein mineralischen Baustoff auch für die Instandsetzung zu erzeugen, könnten spezielle Materialien eingesetzt werden, die von bestimmten Mikroorganismen abgeschieden werden. Dieses Phänomen ist als mikrobiell induzierte Calcit-Präzipitation (MICP) oder auch Biozementierung schon länger bekannt. Obwohl es jedoch viele potenzielle Anwendungsgebiete und auch eine wachsende Anzahl Forschungsvorhaben zur Biozementierung gibt, wurde das Prinzip in der Bauindustrie bislang kaum umgesetzt: Sowohl auf der Ebene der Mikroorganismen und deren Kultivierung als auch auf der Ebene der Zementierung und der Übertragung auf den Größenmaßstab einer Baustelle bestehen noch zu viele offene Fragen.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projekts MicrobialCrete ist die Weiterentwicklung und Einführung neuer, biobasierter Baustoffe für die Bauwerksinstandsetzung und andere Anwendungen im Bauwesen. Basis der neuen Baustoffe sind spezielle Mikroorganismen, die verfestigende Calciumcarbonat-Ausfällungen erzeugen. Um das Projektziel zu erreichen, werden zunächst gemeinsam mit den beteiligten Industrie- und Forschungspartnern die spezifischen Anforderungen für die jeweiligen MICP-Anwendungen erarbeitet. Des Weiteren müssen geeignete biozementierende Mikroorganismen für verschiedene Anwendungen ausgewählt werden. Dafür werden Hochdurchsatz-Kultivierungsprozesse untersucht und entwickelt, mit denen die Mikroorganismen kostengünstig bereitgestellt werden können. Abschließend werden die jeweiligen Zementierungsprozesse für den Baubereich getestet, analysiert und optimiert. Dies geschieht zunächst im Labormaßstab und dann unter realen Bedingungen in einem Pilotprojekt zusammen mit den Projektpartnern.

Innovationen und Perspektiven

Durch den Einsatz von Hochdurchsatz-Kultivierungsplattformen und die Nutzung neuer Analysetechnik soll eine Beschleunigung der Prozess- und Produktentwicklung ermöglicht werden. Die im Projekt MicrobialCrete erwarteten Ergebnisse haben über die Instandsetzung von Gebäuden hinaus Anwendungs- und Marktpotenzial, beispielsweise für die Bodenstabilisierung, die Immobilisierung von Schwermetallen aus Böden oder die Herstellung von Baumaterialien. Die wirtschaftliche Verwertung der Entwicklungen wird direkt mit den beteiligten Industriepartnern erfolgen. Die Resultate sollen wegen ihrer hohen Relevanz für die Biozementierung und die Bio- und Bautechnik in verschiedenen Fachzeitschriften publiziert und auf Fachkonferenzen verbreitet werden.