Biobeton - Grundlagen und Verfahrensprinzipien für die Herstellung CO2-neutraler und ressourceneffizienter Bauteile

ZukunftBau

Beton ist einer der wichtigsten Baustoffe der Gegenwart. Jedoch verursacht das Brennen des benötigten Zements 8 % der globalen klimaschädlichen CO2 -Emissionen. Die Nutzung natürlicher mikrobiologischer Prozesse zur Verfestigung von Gesteinskörnung zu sogenanntem Biobeton stellt eine vielversprechende und potenziell CO2-neutrale Alternative zu zementgebundenem Beton dar.

Gewisse Bakterien, die ein Ureaseenzym besitzen, sind in der Lage bei Bereitstellung der notwendigen Stoffe die Bildung von Calciumcarbonatkristallen zu initiieren. Der Prozess ist als mikrobiologisch induzierte Calcitausfällung (engl. kurz MICP) bekannt. Als Biobeton wird ein Baustoff bezeichnet, bei dem Gesteinskörnung durch die gebildeten Calciumcarbonatkristalle gebunden und verfestigt wird. 

Biobeton kann bereits in einigen Bereichen des Bauwesens genutzt werden, wie z.B. beim Verschließen von Rissen in Beton, bei der Befestigung sandiger Böden und bei der Herstellung von Ziegelsteinen. Bislang existieren jedoch keine Verfahren, mit denen Biobeton zur Herstellung großformatiger tragender Bauteile eingesetzt werden kann. Dabei ist Stahlbeton der mit Abstand meistverwendete Baustoff in Deutschland. Mit der Entwicklung von Konzepten zur Herstellung bewehrter tragender Bauteile aus Biobeton besteht hier ein großes Potenzial zur CO2-Einsparung. Am ILEK werden deshalb Verfahrensprinzipien zur Herstellung von Bauteilen aus Biobeton entwickelt, die dessen Anwendung in der Bauindustrie erweitern sollen.

Neben geeigneten Mischungszusammensetzungen und Bauteilgeometrien, wird hierzu die Integration von Basaltfasern zur Herstellung rein mineralischer bewehrter Bauteile aus Biobeton untersucht.

In Kooperation mit dem Institut für Mikrobiologie der Universität Stuttgart (IMB) wurde bereits ein Verfahren zur additiven Fertigung poröser Bauteile entwickelt, das eine homogene Zementierung ermöglicht.

In dem laufenden Forschungsprojekt „Biobeton - Grundlagen und Verfahrensprinzipien für die Herstellung CO2-neutraler und ressourceneffizienter Bauteile“ untersucht das ILEK gemeinsam mit dem IMB und dem Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universität Stuttgart weitere Ansätze zur Bauteilherstellung.

M.Arch.

Christoph Nething

Akademischer Mitarbeiter

M.Sc.

Maiia Smirnova

Akademische Mitarbeiterin

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