Betonsanierung 06.12.2023, 13:25 Uhr

„Selbstheilender Beton”: Wie Bakterien Risse wieder schließen können

An der Hochschule München wurde durch innovative Forschung ein kostengünstiges Verfahren entwickelt, um selbstheilenden Beton mithilfe von kalkbildenden Bakterien effizient zu produzieren.

Beton und Bakterien

Bakterien für selbstheilenden Beton: Hochschule München entwickelt effizientes Kultivierungsverfahren zur kostengünstigen Produktion von kalkbildenden Mikroorganismen.

Foto: Johanna Weber

Die Instandsetzung von bröckelndem Beton verursacht erhebliche Kosten. In den kommenden Jahren werden Milliarden Euro benötigt, allein für die Sanierung von Brücken auf Autobahnen und Bahnstrecken. Was wäre aber, wenn sich Risse wie von selbst schließen könnten? Forscherinnen und Forscher aus München haben einen außergewöhnlichen Ansatz gefunden, um dieses Problem zu lösen.

Effizientes Kultivierungsverfahren entwickelt

Das Bakterium, das die Fähigkeit besitzt, Calciumcarbonat (Kalk) auf Oberflächen abzulagern, wird als Sporosarcina pasteurii bezeichnet. Wenn diese Mikroorganismen direkt in den Beton eingemischt werden, haben sie die Fähigkeit, Risse zu schließen, was zu einem „selbstheilenden Beton“ für Bauwerke führt. Dieses Konzept wurde bereits erfolgreich getestet. Allerdings war die kommerzielle Anwendung bisher herausfordernd, da die Produktion großer Mengen dieser Bakterien zeitaufwendig und kostspielig war. Im Rahmen seiner kürzlich abgeschlossenen Promotion hat Dr. des. Frédéric Lapierre ein effizientes Kultivierungsverfahren entwickelt, um dieses Problem zu überwinden.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Ingenieur:in Anlagentechnik Auftragsprüfung / Klärwerk Wansdorf (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Schönwalde-Glien Zum Job 
GWH Wohnungsgesellschaft mbH Hessen-Firmenlogo
Technischer Projektmanager Versorgungstechnik / TGA (m⁠/⁠w⁠/⁠d) GWH Wohnungsgesellschaft mbH Hessen
Frankfurt am Main Zum Job 
Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH-Firmenlogo
Teamleitung Planung Verkehrsinfrastruktur (d/m/w) Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH
Frankfurt am Main Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Cost Engineer (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Qualitätsingenieur/APQP (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Produktingenieur (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
LVR-Klinikum Düsseldorf - Kliniken der Heinrich-Heine-Universität-Firmenlogo
Meisterin / Meister (m/w/d) Elektrotechnik LVR-Klinikum Düsseldorf - Kliniken der Heinrich-Heine-Universität
Düsseldorf Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Qualitätstechniker/Supplier Quality Assurance (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
TB & C hybrid technologies GmbH-Firmenlogo
Program Manager (m/w/d) TB & C hybrid technologies GmbH
Herborn Zum Job 
Stadtwerke Augsburg Energie GmbH-Firmenlogo
Leiter / Ingenieur (m/w/d) Heizkraftwerke Peripherie Stadtwerke Augsburg Energie GmbH
Augsburg Zum Job 
swa Netze GmbH-Firmenlogo
Geschäftsbereichsleiter (m/w/d) Leitstelle und Technik swa Netze GmbH
Augsburg Zum Job 
abberior Instruments GmbH-Firmenlogo
Physiker / Ingenieur (m/w/d) im Bereich Service Mikroskope abberior Instruments GmbH
Göttingen Zum Job 
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.-Firmenlogo
Ingenieur/in Maschinenbau, Verfahrenstechnik o. ä. (w/m/d) Co-Abteilungsleitung Konzentrierende Solartechnologien Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Stuttgart Zum Job 
Stadt Winnenden-Firmenlogo
Stellvertretende Amtsleitung und Sachgebietsleitung (m/w/d) Straßenbau Stadt Winnenden
Winnenden Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* / Techniker* für passive Systeminfrastruktur DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Fachexperte für die Straßenverwaltung (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Firmengruppe Max Bögl-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Elektrotechnik für Magnetbahnen Firmengruppe Max Bögl
Sengenthal bei Neumarkt in der Oberpfalz Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Fachrichtung Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Darmstadt Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Teamleitung (m/w/d) Straßenbau in unserer Außenstelle Darmstadt Die Autobahn GmbH des Bundes
Darmstadt Zum Job 

Durch den Stoffwechsel der Bakterienart Sporosarcina pasteurii wird, wie bereits erwähnt, das Mineral Kalk auf Oberflächen abgelagert. Diese Fähigkeit kann vielseitig genutzt werden, beispielsweise für die Reparatur von Rissen im Beton, zur Kontrolle von Staub in Tagebauen oder zur Bindung von Schwermetallen im Boden, um deren Eintrag ins Grundwasser zu verhindern.

48 Bakterienkulturen analysiert

In seiner Forschungsarbeit identifizierte Lapierre verschiedene Bedingungen, unter denen die Bakterien besonders effektiv wuchsen. Hierfür nutzte er eine Hochdurchsatz-Kultivierungsplattform mit Online-Überwachung, die es ihm ermöglichte, vollautomatisiert und parallel 48 Bakterienkulturen in unterschiedlichen Nährmedien zu analysieren. Diese Methode erwies sich als äußerst effizient und ermöglichte eine schnelle Identifizierung der „erfolgreichsten“ Kulturen, heißt es in der entsprechenden Pressemitteilung. Auf dieser Grundlage entwickelte Lapierre ein leicht umsetzbares Verfahren, das die Produktion der Mikroorganismen im Vergleich zu herkömmlichen Protokollen um das Fünffache steigerte.

Durch das effiziente Kultivierungsverfahren lassen sich die Bakterien kostengünstiger für den Einsatz in „selbstheilendem Beton“ und anderen potenziellen Anwendungsbereichen produzieren. Lapierre erklärt: „Durch die gesunkenen Herstellungskosten wollen wir einen wichtigen Beitrag zur Industrialisierung der Biozementierung schaffen, um nachhaltige Anwendungen in der Bauindustrie und der Umwelttechnik zu etablieren.“

Forschungsprojekt „MicrobialCrete“

Frédéric Lapierres Arbeit ist Teil des interdisziplinären Forschungsprojekts „MicrobialCrete“, das sich unter anderem das Ziel gesetzt hat, neue biobasierte Baustoffe für die Bauwerksinstandsetzung und andere bautechnische Anwendungen zu entwickeln. An dem Projekt beteiligen sich Forscherinnen und Forscher der Fakultäten für Wirtschafts- und Bauingenieurwesen der HM sowie drei Industriepartner. Die Finanzierung des Projekts erfolgt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderlinie FHProfUnt.

In der Forschung und ersten Praxisanwendungen wird das Bakterium S. pasteurii für die Biozementierung verwendet. Dieser Mikroorganismus ist natürlicherweise in Böden weltweit vorhanden und für den Menschen ungefährlich. Der Einsatz von Bakterien in diesen Anwendungen ist umweltfreundlicher im Vergleich zu etablierten Methoden, da er vorwiegend auf nachhaltigen Rohstoffen basiert.

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.