Korallen als Vorbild 09.03.2016, 14:34 Uhr

Bakterien bauen klimafreundliche Ziegelsteine aus Sand

Bevor diese neuen Bausteine vermauert werden können, haben unzählige Mikroorganismen bereits ihre Arbeit getan. Die Ziegelsteine des amerikanischen Start-ups bioMason werden nicht im Feuer gehärtet sondern von Bakterien aus Sand gebaut – ohne CO2-Ausstoß.

bioMason züchtet Ziegel aus Sand mit der Hilfe von Bakterien.

bioMason züchtet Ziegel aus Sand mit der Hilfe von Bakterien.

Foto: bioMason

Der Ziegel, eines der ältesten oder gar das älteste vorgefertigte Bauelement, wird gerade neu erfunden. Statt aus tonhaltigem Lehm, der bei über 2000 °C in Öfen gebrannt wird, besteht der biotechnologisch inspirierte Ziegel, den ein junges Unternehmen in North Carolina herstellt, aus Sand. Der wird nicht gebrannt, sondern von Mikroorganismen zu einem steinharten Material verarbeitet. Ginger Krieg Dosier, die Geschäftsführerin von bioMason, will damit eine klimafreundliche Alternative zum herkömmlichen Tonziegel liefern.

Ziegelproduktion: Pro Jahr 800 Millionen Tonnen CO2-Ausstoß

Jährlich würden weltweit rund 1,23 Billionen Ziegel produziert, wobei 800 Millionen Tonnen CO2 ausgestoßen würden, rechnet Ginger Krieg Dosier vor. Die 37-jährige Architektin suchte nach alternativen Baumaterialien, für deren Herstellung keine hohen Temperaturen notwendig waren. Fündig wurde sie bei den Korallen und deren gewachsenen Strukturen. Der in der Natur extrem langsame Vorgang, bei dem durch Kalkablagerungen neue Formationen entstehen, musste allerdings wesentlich beschleunigt werden, um ein Baumaterial für die praktische Anwendung zu erhalten.

In der Ziegelfabrik von bioMason können wöchentlich 1500 Ziegel produziert werden. 

In der Ziegelfabrik von bioMason können wöchentlich 1500 Ziegel produziert werden. 

Foto: bioMason

Sie habe mit vielen Wissenschaftlern und Mikrobiologen gesprochen, sagt Krieg Dosier und alle hätten ihr versichert, dass sie mit ihrer Idee nicht komplett daneben liege. Investoren sahen das ähnlich und die Architektin konnte mit umgerechnet etwa 2,5 Mio. Euro, darunter auch Preisgelder, ihr Konzept vom Bio-Ziegel weiter entwickeln.

Bakterien verarbeiten das Kalzium zu einem biologischen Zement

Der Prozess beginnt mit Sand, der in eine Form gefüllt wird. Dann werden Bakterien (Sporosarcina pasteurii) untergemischt, die mit Kalzium angereichertem Wasser versorgt werden. Die Kalziumionen heften sich an die Zellwände der Bakterien und umhüllen die Sandkörner, die aneinander haften und die Lücken zwischen den Körnern immer weiter füllen. Es entsteht eine Art biologischer Zement.

Ein bakteriell gefertigter Ziegelstein braucht zwei bis fünf Tage bis er fertig ist, was in etwa vergleichbar lange dauert wie ein im Feuer gebrannter Ziegel. Die Bakterienziegel seien stark genug, um in Häusern, kommerziell genutzten Gebäuden oder anderen Bauten verarbeitet zu werden, betonen die Hersteller.

Mikroorganismen verarbeiten bei bioMason Sand zu einem steinharten Material. Daraus werden Ziegel hergestellt. Im Gegensatz zum üblichen Verfahren, tonhaltigen Lehm bei über 2000 °C in Öfen zu brennen, wird so CO2-Ausstoß vermieden. 

Mikroorganismen verarbeiten bei bioMason Sand zu einem steinharten Material. Daraus werden Ziegel hergestellt. Im Gegensatz zum üblichen Verfahren, tonhaltigen Lehm bei über 2000 °C in Öfen zu brennen, wird so CO2-Ausstoß vermieden. 

Foto: bioMason

2012 gründeten Ginger Krieg Dosier und ihr Ehemann Michael die Firma bioMason in Raleigh, North Carolina. Inzwischen gibt es 20 Angestellte und in der Ziegelfabrik können wöchentlich 1500 Ziegel produziert werden. Durch den Umzug in eine größere Anlage soll die Kapazität auf 5000 Ziegel alle zwei Tage erhöht werden. Das ist immer noch recht wenig im Vergleich zur Ziegelstein-Industrie, aber Ginger Krieg Dosier und ihr Team erwarten weitere Produktivitätssteigerungen.

Konkurrenz durch 3D-Druckverfahren

Nun muss bioMason auch in der Praxis zeigen, dass die bakteriell hergestellten Ziegel genauso stark und beständig sind wie herkömmliche Ziegel. Die Konkurrenz ist hart und bekommt auch von anderer Seite Zulauf. So werden inzwischen etliche Baumaterialien im 3D-Druckverfahren produziert.

Der 3D-Drucker druckt die Ziegel mit einer Tonmischung. Durch die Gitterstruktur sind sie nicht nur leicht, sondern auch besonders stabil. Vor Ort lassen sie sich ohne Mörtel zusammenstecken.  

Der 3D-Drucker druckt die Ziegel mit einer Tonmischung. Durch die Gitterstruktur sind sie nicht nur leicht, sondern auch besonders stabil. Vor Ort lassen sie sich ohne Mörtel zusammenstecken.  

Foto: Cornell University

Auch mit Ziegeln wird experimentiert. Forscher der Cornell University entwickelten so genannte Polybricks aus einer Tonmischung, mit denen ganze Gebäude in individuell berechneter Passform wie in einem Puzzle zusammengesetzt werden können.

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