Aus dem Labor: Bakterien heilen Beton

Forscher der Hochschule München untersuchten spezielle, stäbchenförmige Bakterien, die durch Biomineralisation unter anderem Betonbauten instand halten können. Dabei handelt es sich um die Bakterienart Sporosarcina pasteurii. Diese ist in der Lage, durch ihren Stoffwechsel das Mineral Kalk auf Oberflächen abzulagern. Dieses Phänomen kann auf verschiedene Weise genutzt werden, zum Beispiel für die Rissheilung im Beton. Im interdisziplinären Forschungsprojekt MicrobialCrete konzentriert sich das Team um Professor Dr. Robert Huber und Doktorand Frédéric Lapierre von der Hochschule München unter anderem auf die Erforschung des Nähstoffbedarfs des Mikroorganismus, um die Kultivierung zu optimieren und es somit effizienter einsetzen zu können.

Das Bakterium wird zurzeit in der Forschung und in ersten Praxisfällen der Biozementierung eingesetzt. Der Mikroorganismus kommt natürlicherweise in Böden auf der ganzen Welt vor und ist für den Menschen ungefährlich. Für die Anwendung ist der Einsatz von Bakterien im Vergleich zu etablierten Methoden umweltfreundlicher, denn er basiert überwiegend auf nachhaltigen Rohstoffen.

Trotz der weltweiten Verbreitung des Bakteriums ist es immer noch ein Exot in der Bioverfahrenstechnik. Bisher gab es zu wenige Erkenntnisse über eine effiziente und kostengünstige Kultivierung. In ihrer aktuellen Studie dokumentieren die Wissenschaftler um Frédéric Lapierre die Steigerung der Produktion der Mikroorganismen um das Fünffache im Vergleich zu publizierten Bioprozessen. Das dabei eingesetzte Verfahren ist in den Nährmedienkosten dagegen nur vier Prozent teurer. Erstmalig gelang den Forschenden nun die genaue Bestimmung der Nährstoffanforderungen der Bakterien. Sie verwendeten dafür eine Hochdurchsatz-Kultivierungsplattform mit Online-Monitoring. „Wir haben gängige Nährmedien zur Zucht der Bakterien mit speziellen Nährstoffen ergänzt, um diesen Fortschritt zu erzielen. Durch die gesunkenen Herstellungskosten wollen wir einen wichtigen Beitrag zur Industrialisierung der Biozementierung schaffen, um nachhaltige Anwendungen in der Bauindustrie und der Umwelttechnik zu etablieren“, erläutert Frédéric Lapierre.