Projekt 1: Biobeton

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. In Biobeton wird die Gesteinskörnung anstelle von Zement durch Calciumcarbonat-Kristalle gebunden, die durch die Aktivität von Bakterien ausgefällt werden. Der Prozess ist als mikrobiologisch induzierte Calcitausfällung (MICP) bekannt. Biobeton wird bereits in einigen Bereichen des Bauwesens angewandt, wie z.B. beim Verschließen von Rissen in Beton, bei der Befestigung sandiger Böden und bei der Herstellung von Ziegelsteinen und Fliesen. Bislang existieren jedoch keine Verfahren, mit denen Biobeton zur Herstellung großformatiger Bauteile eingesetzt werden kann. In eigenen Vorarbeiten wurden Probekörper aus Biobeton mit einer Druckfestigkeit von bis zu 50 MPa hergestellt. Die besten Ergebnisse bezüglich Zementierungstiefe, Homogenität und Festigkeit konnten mit einer Herstellungsmethode erzielt werden, bei der das Sand-Bakterien-Gemisch unter Druck mit der Zementierungslösung durchströmt wird. Die Zementierung dauerte 3 bis 5 Tage.

In diesem Projekt soll diese Herstellungsmethode für ein Upscaling und die Herstellung großmaßstäblicher Bauteile optimiert werden. Dabei soll die Zementierung von Probekörpern mit verschiedenen Analysemethoden begleitet werden. Ziel dabei ist, eine möglichst homogene und tiefe Zementierung mit optimaler Kristallmorphologie und -verteilung zu erreichen.