{"id":147871,"date":"2024-07-12T07:05:00","date_gmt":"2024-07-12T05:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=147871"},"modified":"2024-07-10T11:42:04","modified_gmt":"2024-07-10T09:42:04","slug":"biobeton-und-biogene-baumaterialien-mit-cyanobakterien","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/biobeton-und-biogene-baumaterialien-mit-cyanobakterien\/","title":{"rendered":"Biobeton und biogene Baumaterialien mit Cyanobakterien"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Photobioreaktor
Photobioreaktor des Fraunhofer FEP im Laborma\u00dfstab zur Kultivierung von Cyanobakterien unter definierten Licht-, Temperatur- und Gasbedingungen. \u00a9 Fraunhofer FEP<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Fraunhofer-Forschende haben ein Verfahren entwickelt, bei dem biogene Baumaterialien auf Basis von Cyanobakterien entstehen. Diese vermehren sich in einer N\u00e4hrl\u00f6sung durch Fotosynthese. Werden Zusatz- und F\u00fcllstoffe wie Sand, Basalt oder nachwachsende Rohstoffe dazugegeben, bilden sich gesteinsartige feste Strukturen. Im Gegensatz zur klassischen Betonherstellung wird dabei kein klimasch\u00e4dliches Kohlenstoffdioxid emittiert, sondern im Material gebunden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Bauindustrie hat ein Problem. Zement, die Hauptkomponente f\u00fcr Beton, dem vermutlich meistgenutzten Baustoff unserer Zeit, ist ein Klimakiller. Bei der Herstellung wird sehr viel CO2<\/sub> emittiert. Nach Angaben des Umweltbundesamts entstanden 2018 so allein in Deutschland etwa 20 Millionen Tonnen CO2<\/sub>. Das entspricht rund zehn Prozent der Industrieemissionen.<\/p>\n\n\n\n

Forschende des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Keramische Technologien und Systeme IKTS und des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP stellen nun im Projekt \u00bbBioCarboBeton\u00ab ein umweltfreundliches, biologisch induziertes Verfahren zur Herstellung von biogenen Baumaterialien vor. Dabei f\u00e4llt nicht nur kein Kohlenstoffdioxid an, im Gegenteil: Das klimasch\u00e4dliche Gas wird f\u00fcr den Prozess genutzt und im Material gebunden.<\/p>\n\n\n\n

Grundlage des Verfahrens sind Cyanobakterien, auch Blaugr\u00fcnbakterien genannt. Diese zur Fotosynthese f\u00e4higen Bakterienkulturen bilden im Wechselspiel von Licht, Feuchtigkeit und Temperatur Kalkstein aus und formen dabei Stromatolithen. Die gesteinsartigen Strukturen gab es schon vor 3,5 Milliarden Jahren, was die Robustheit dieses biologischen Prozesses zeigt. Wie schon damals wird beim Prozess der Mineralisierung CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re fixiert und im biogenen Gestein gebunden.<\/p>\n\n\n\n

Den Fraunhofer-Forschenden ist es gelungen, diesen nat\u00fcrlichen Prozess in einem technischen Verfahren nachzubilden. Unter der Projektleitung des Initiators und Ideengebers Dr. Matthias Ahlhelm erfolgt am Fraunhofer IKTS die Entwicklung von Materialien und Prozessen, die Auswahl m\u00f6glicher F\u00fcll- und Bindestoffe sowie die Form- und Strukturgebung.<\/p>\n\n\n\n

Am Fraunhofer FEP wird unter Leitung von Dr. Ulla K\u00f6nig die Kultivierung der Cyanobakterien, die komplement\u00e4re mikrobiologische Analytik sowie die Skalierung der zu gewinnenden Biomasseproduktion etabliert.<\/p>\n\n\n\n

Aus Bakterienl\u00f6sung wird Feststoff<\/h3>\n\n\n
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\"\u00bbLebendes\u00ab
\u00bbLebendes\u00ab Baumaterial. Gr\u00fcn entsteht durch das Chlorophyll der lebenden Bakterien. \u00a9 Fraunhofer IKTS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Im ersten Schritt werden zur Erzeugung von Biomasse die lichtsensitiven Cyanobakterien in einer N\u00e4hrl\u00f6sung kultiviert, wobei die Intensit\u00e4t und Farbe der eingesetzten Lichtquelle deren Fotosynthese und Stoffwechsel beeinflussen. Damit es in der Bakterienl\u00f6sung zur Mineralisierung nach dem Vorbild der Stromatolithen kommen kann, werden Calciumlieferanten wie Calciumchlorid zugegeben. Dann stellen die Forschenden eine Mischung aus Hydrogelen und verschiedenen F\u00fcllstoffen her, beispielsweise unterschiedliche Sandsorten wie etwa Meer- oder Quarzsand. Zus\u00e4tzliches Einspeisen von CO2<\/sub> erh\u00f6ht den Gehalt an gel\u00f6stem Kohlendioxid und unterst\u00fctzt den Prozess.<\/p>\n\n\n\n

Das homogen verr\u00fchrte Bakterien-Mischmaterial wird nun in Struktur gebracht, indem es beispielsweise in Formen gef\u00fcllt wird. Diese sind vorzugsweise lichtdurchl\u00e4ssig, damit Stoffwechsel und Fotosynthese der Bakterien weitergehen k\u00f6nnen. Die anschlie\u00dfende Mineralisierung f\u00fchrt dann zur finalen Verfestigung. Die Bakterien-Mischmasse kann auch mittels Aufspr\u00fchens, Sch\u00e4umens, Strangpressens oder additiver Fertigung in die Form gebracht werden, in der sie dann ausmineralisiert.<\/p>\n\n\n\n

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Alternativ lassen sich auch por\u00f6se Substrate herstellen, die nachtr\u00e4glich mit der Cyanobakterienkultur behandelt werden: \u00bbDer entstehende Festk\u00f6rper ist w\u00e4hrend des Prozesses noch por\u00f6s, so dringt Licht ins Innere ein und treibt die CO2<\/sub>-Fixierung durch Kalkstein-Mineralisierung voran. Durch Entzug von Licht und Feuchtigkeit oder durch \u00c4nderung der Temperatur stoppen wir den Prozess\u00ab, erkl\u00e4rt Matthias Ahlhelm.<\/strong> <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Alle Bakterien sterben dann vollst\u00e4ndig ab. So entsteht ein Festprodukt auf Basis von biogenem Calciumcarbonat und F\u00fcllstoffen, das beispielsweise als Ziegel benutzt werden kann. Die Bio-Baustoffe aus Cyanobakterien enthalten keine giftigen Substanzen.<\/p>\n\n\n\n

Ein Ziel des \u00bbBioCarboBeton\u00ab-Projekts ist es, die m\u00f6glichen Material- und Festigkeitseigenschaften der herzustellenden Festk\u00f6rper zu bestimmen und Prozesse aufzuskalieren. Dabei denken die Forschenden bereits an eine Kreislauf-Prozessf\u00fchrung. So k\u00f6nnten die Quellen f\u00fcr Kohlendioxid beispielsweise aus industriellen Abfallgasen bezogen werden. Aktuell wird mit Biogas gearbeitet. Als Calciumquellen k\u00f6nnten Basalte und Minenabf\u00e4lle dienen, aber auch Milchreste aus Molkereien. Und als F\u00fcllstoff sind neben Sand auch zerkleinerter Bauschutt oder nachwachsende Ressourcen verwendbar.<\/p>\n\n\n

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\"Mineralisierter
Mineralisierter fester \u00bbPorenstein\u00ab \u00a9 Fraunhofer IKTS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Vom D\u00e4mmmaterial bis zum M\u00f6rtel<\/h3>\n\n\n\n

Durch die gezielte Auswahl der F\u00fcllstoffe und die Steuerung der Prozess- und Mineralisierungsparameter lassen sich Produkte f\u00fcr unterschiedliche Anwendungsszenarien erzeugen. Diese reichen potenziell vom D\u00e4mmmaterial \u00fcber Ziegel und Verschalungsverf\u00fcllung bis hin zum M\u00f6rtel oder Fassadenputz, der nach dem Auftragen aush\u00e4rtet.<\/p>\n\n\n\n

Nachdem das Team der Forschenden den Prozess am Fraunhofer IKTS und am Fraunhofer FEP etabliert und erprobt hat, arbeitet es nun an der Skalierung der Mengen und Bestimmung der gew\u00fcnschten Festk\u00f6rpereigenschaften. Ziel ist es, den Herstellern zu erm\u00f6glichen, die umweltfreundlichen Bio-Baustoffe schnell und wirtschaftlich in den erforderlichen Mengen zu produzieren.<\/p>\n\n\n\n

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Matthias Ahlhelm und Ulla K\u00f6nig<\/strong> sind \u00fcberzeugt: \u00bbDas Verfahren zeigt, welch enormes Potenzial in der Biologisierung der Technik liegt. Insgesamt bietet unser Projekt \u203aBioCarboBeton\u2039 nicht nur f\u00fcr die Bauwirtschaft die Chance, einen gro\u00dfen Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft zu tun.\u00ab<\/p>\n<\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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