Geosystems Spezialbaustoffe erforscht Anwendung von Biozementierung im Bauwesen

Rohrdorf, 12. Dezember 2022 – Die Geosystems Spezialbaustoffe GmbH, ein Unternehmen von Rohrdorfer, erforscht zusammen mit der Hochschule München und weiteren Partnern, wie biobasierte Baustoffe für bautechnische Anwendungen genutzt werden können. Im interdisziplinären Forschungsprojekt „MicrobialCrete“ wird eine Methode entwickelt, bei der Mikroorganismen unter bestimmten Bedingungen Calciumcarbonat-Ausfällungen erzeugen können. Das Phänomen wird als mikrobiell induzierte Calcit-Präzipitation (MICP) oder auch Biozementierung bezeichnet.

Mögliche Anwendungsgebiete

Das durch die MICP ausgefällte Calciumcarbonat, besser bekannt als Kalk, dient zum Verschluss von (Mikro-)Rissen und Poren und wird im Rahmen des Forschungsprojekts zur Bauwerksinstandsetzung in Beton und Mauerwerksbauten erprobt. Die Biozementierung wird zudem zur Bodenverfestigung, Immobilisierung von Schadstoffen und zur Staubkontrolle im Tagebau erforscht und mit den Anwendungspartnern optimiert.

Umweltfreundliches Verfahren

Der letztlich entstehende „Biozement“ basiert auf den mineralischen Ausscheidungen der Mikroorganismen sowie überwiegend nachhaltigen Rohstoffen. Gegenüber klassischen Verfahren, die größtenteils kunststoffmodifizierte Instandsetzungsmaterialien verwenden, ist diese Methode daher deutlich umweltfreundlicher.

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer mit Bakterien verfestigten Sandprobe mit zwei unterschiedlichen Vergrößerungen. Dabei lässt sich das Gerüst aus gefällten Calcit-Kristallen erkennen, die sich um die Sandkörner hüllen und einen Verbund bilden.

Herausforderung für die Forscher

Ein Problem der MICP-Anwendung stellt das mangelnde Verständnis der Zementierung selbst und der Kultivierung der eingesetzten Mikroorganismen dar. Für die Kultivierung müssen geeignete Bakterien entsprechend den Anforderungen der verschiedenen Anwendungen ausgewählt und untersucht werden. Eine solche Anforderung ist etwa Stabilität bei hohen pH-Werten oder schwankende Schadstoffkonzentrationen bei Immobilisierung. Ein zentrales Ziel des Forschungsprojekts ist daher, durch Hochdurchsatz-Technologien, wie automatisierten Mikrobioreaktoren, schneller geeignete biozementierende Mikroorganismen auszuwählen, um Bioprozesse effizienter und kostengünstiger entwickeln zu können. Das Projekt soll im Frühjahr 2023 abgeschlossen werden.