_Mauerwerk

Beton gilt als einer der wichtigsten Baustoffe der Gegenwart, er ist günstig, statisch fast unschlagbar und – ob klassisch gegossen oder als Betonmauerwerk – einfach zu verbauen. Diese Eigenschaften verdankt der Beton dem Bindemittel Zement. Der energieintensive Brandprozess von Zement verantwortet allerdings bereits heute bis zu acht Prozent der menschenverursachten CO₂-Emissionen weltweit. Durch den enormen Bevölkerungszuwachs von bis zu 2,5 Milliarden Menschen innerhalb der nächsten dreißig Jahre wird der Bedarf an Zement drastisch steigen – und damit auch die bei seiner Herstellung entstehenden Emissionen.  

Um die ökologische Bilanz des Bausektors ohne Unterbrechung der Materialversorgung zu verbessern, sind ressourcenschonende und emissionsarme Lösungen gefragt, die den Einsatz von herkömmlichem Beton mit gleichwertigen, klimaneutralen Bauteilen ablösen. Um das zu erreichen, arbeiten Architekt*innen, Forschende und Akteur*innen aus der Designbranche an alternativen Bindungsprozessen und neuen Baustoffen, die den Zementgebrauch verringern oder ihn gar ersetzen können. Neben zementarmen Lösungen, die durch das Beimischen von Ersatzprodukten wie gebrannten Ölschiefer oder Kalkstein nur halb so viel Zement benötigen, gibt es mittlerweile auch mikrobiologischer Prozesse, die einen gänzlichen Verzicht auf den Baustoff ermöglichen.  

Lebende Baustoffe 

Mithilfe photosynthetischer Mikroorganismen – etwa Cyanobakterien, Mikroalgen, sulfatreduzierenden Bakterien oder Mikroorganismen, die am Stickstoffkreislauf beteiligt sind – wird der Harnstoff Urea abgebaut und Calciumcarbonat, also Kalk hergestellt. Dieser Prozess wird auch mikrobiologisch induzierte Calcit-Ausfällung (engl. kurz MICP) genannt. Unter Beimischung von Gesteinen, Sand oder Ziegelresten entsteht ein Material, das sowohl optisch als auch mechanisch, physikalisch und chemisch den Eigenschaften von Sandstein ähnelt. Das weiße bis bräunliche Gestein ist matt und opak. Innen ist es porös, wobei dies ebenso wie die Abriebfestigkeit je nach beigemischter Sandkorngröße variiert. Abhängig von der gewünschten Festigkeit des Biozements kann die Materialbeschaffenheit angepasst werden.

Potenziale für die Zukunft 

Schon unter niedrigen Temperaturen und geringem Druck erfolgt die Verfestigung des Materials. So gelingt es die Emissionen einzusparen, die sonst zum Anheizen und Brennen des Kalksteins notwendig wären. Das Ersetzen des Brennvorgangs durch einen mikrobiologischen Wachstumsprozess könnte so in Zukunft jährlich 800 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid einsparen.  

Ablauf des Herstellungsverfahrens 

• Kultivieren von Bakterien (unter stündlicher „Fütterung“) und Aufbereitung der Bakterienlösung 
• Einfüllen des gewählten Sandes in wasserdichte Schalung 
• Zuführen der Bakterienlösung für Verteilung der Bakterien im Sand 
• Herstellen der Zementierungslösung 
• Zuführen der Zementierungslösung 
• Entstehung von Calciumcarbonat 
• Klarspülung mit Wasser zur Entfernung von ungewollten Reststoffen 
• Ausschalung und Trocknung 
• Weiterverarbeitung durch Subtraktion, wenn gewollt 
  

Durch seinen mineralischen Ursprung besitzt der Werkstoff einen hohen Schmelzpunkt und ist somit besonders temperaturbeständig. Anders als reguläre Betonbauteile besitzt Biozement hygroskopische Eigenschaften, was zu einem gesunden Raumklima beiträgt. Als rezyklierbarer Naturwerkstoff lässt sich Biozement einfach zerkleinern und weiterverarbeiten. Das additive Verfahren ermöglicht zudem, anders als bei herkömmlichen Natursteinen, eine freie Formgebung und eine gezielte Varianz des Härtegrads innerhalb eines Objektes.  

Der Biozement kam bereits in mehreren Fallbeispielen erfolgreich zur Anwendung. Bis zur Marktreife benötigt es allerdings noch weitere Forschungen.

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