Beton ist ein verbreiteter, beliebter Baustoff und überzeugt mit vielen Vorteilen. Jedoch ist er auch anfällig für Risse. Diese verkürzen die Lebensdauer von Beton erheblich und führen zu teuren Reparaturen. Risse können sowohl im plastischen als auch im ausgehärteten Stadium aus verschiedenen Gründen auftreten, z. B. aus Schalungsbewegungen, plastischen Setzungen, Verwitterung, Trocknungsschrumpfung oder thermischer Belastung. Rissbildungen können also nicht verhindert werden, verschiedene Techniken kommen daher zum Einsatz, um Risse zu reparieren. Einige Methoden, wie die Verwendung von Chemikalien und Polymeren, haben sich als schädlich für die menschliche Gesundheit und Umwelt erwiesen. Alternative Lösungen sind gefragt!
Alternative Rissbehandlung mit mikrobiellem Beton
Eine vielversprechende Alternative kann mikrobieller Beton darstellen. Dem normalen Beton werden Bakteriensporen, Naturfasern als Trägermaterial für die Bakteriensporen und Calciumlactat zugesetzt, damit die Bakteriensporen Calciumcarbonat bilden können. Daher wird das Ganze auch selbstheilender Beton genannt.
Selbstheilender Beton kann strukturelle Mängel im Beton reparieren, indem die Bakterien im Beton mit Calciumlactat Calciumcarbonat bilden. Die Bakterien verstoffwechseln dabei Calciumlactat (C₆H₁₀CaO₆) in Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff zu Calciumcarbonat (CaCO₃), auch bekannt als Kalkstein, und Kohlendioxid (CO₂).
Die durch Bakterien hervorgerufene biologische Reaktion schließt den vorhandenen Riss. So ist mikrobieller Beton eine nachhaltige Lösung zur Reparatur von Betonrissen und eine gute Alternative zu passiven Behandlungen wie chemischen Dichtstoffen, die verschiedene Einschränkungen aufweisen.
Projektziel
Ziel des Projektes ist es, neue biologische und nachhaltige Behandlungsstrategien für Betonrisse in alten Gebäuden zu entwickeln, indem landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Naturfasern und Calciumlactat für die Herstellung von selbstheilendem Beton genutzt und beforscht werden.
Aktivitäten und Ergebnisse
Projektmanagement: Das Kick-off-Meeting für das Projekt zur Entwicklung von selbstheilendem Beton wurde erfolgreich durchgeführt. Im Rahmen des vorhandenen LIN-Netzwerkes wird die Projektidee weiterentwickelt, um Synergien und Kooperationen optimal zu nutzen.
Rohstoffe: In Zusammenarbeit der Partner und Stakeholder wurden bereits Naturfasern ausgewählt, die erforderlichen Bakterienmischungen hergestellt und das notwendige Calciumlactat entweder selbst produziert oder käuflich erworben.
Herstellung Labormuster: Die Betonmischung für das Projekt wurde vom Betonwerk Jungwirth ausgewählt. Anschließend stellte Jungwirth mit Hilfe der Rohstoffe Labormuster her. Schließlich wurden die wissenschaftlichen Untersuchungen zur Überprüfung und Validierung des Labormusters vom OFI durchgeführt, um die Wirksamkeit und Effizienz des selbstheilenden Betons zu gewährleisten. Die Optimierung setzt MO+ und Betonwerk Jungwirth um, die statistische Auswertung der Versuchsplanung übernimmt das OFI.
Wissenschaftliche Untersuchungen: Gemeinsam mit den allen Partnern wird ein Versuchsplan erstellt. Anschließend führt das OFI wissenschaftliche Untersuchungen mit Hilfe von mechanischen, physikalischen, chemischen und mikrobiologischen Methoden durch. Final wird der Versuchsplan mittels statistischer Methoden ausgewertet.
Mehrwert
Das vorliegende Projekt maximiert das regionale Wertschöpfungspotential, indem es landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Naturfasern und Calciumlactat für die Herstellung von selbstheilendem Beton nutzt. Dies fördert die lokale Landwirtschaft, schafft zusätzliche Einnahmequellen und stärkt die regionale Wertschöpfungskette. Durch die Integration von Bioökonomie-Prinzipien wird die Kreislaufwirtschaft unterstützt, was zu einer effizienteren Ressourcennutzung und Abfallvermeidung führt.
Konkrete Effekte
- Reduzierung von Betonabfällen: Durch die längere Lebensdauer des Betons und die Fähigkeit zur Selbstheilung werden weniger Reparaturen und Neubauten erforderlich, was zu einer geringeren Abfallmenge führt.
- Positiver Beitrag zur Recyclingfähigkeit: Durch den Einsatz von natürlichen Rohstoffen kann im Falle eines Hausabbruchs die Recyclingfähigkeit erhöht werden.
- Erhöhung der regionalen Wertschöpfung: Landwirte und lokale Unternehmen profitieren von neuen Geschäftsmöglichkeiten und Einnahmequellen durch die Bereitstellung und Verarbeitung der notwendigen Rohstoffe
Nutzen für KMU im ländlichen Raum
- Wertschöpfung durch Innovation: Die beteiligten Unternehmen können ihre Kompetenzen in einem zukunftsweisenden Technologiefeld ausbauen und sich als innovative Partner im Bereich nachhaltiger Baustoffe positionieren.
- Neue Absatzmärkte: Durch die Entwicklung und Erprobung neuer Anwendungen für bestehende Produkte (z. B. Fasern, Calciumlactat, Bakteriensporen) erschließen sich neue Märkte – etwa in der Bau- und Restaurierungsbranche.
- Stärkung regionaler Kreisläufe: Die Verwendung landwirtschaftlicher Nebenprodukte fördert lokale Rohstoffkreisläufe, reduziert Transportwege und bietet Landwirten sowie Verarbeitungsbetrieben zusätzliche Einnahmequellen.
- Wettbewerbsvorteil durch Nachhaltigkeit: KMU, die ökologische Produkte oder Verfahren anbieten, stärken ihre Marktposition angesichts wachsender Nachfrage nach umweltfreundlichen Bau- und Sanierungslösungen.
Förderung: Fördermaßnahme der GAP-Strategieplan Österreich: Ländliche Innovationssysteme im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaften (77-03): LIP ländlicher Innovationspartnerschaften.
Projektkonsortium / ARGE:
Lead: Betonwerk Jungwirth GmbH
OFI Österreichisches Forschungsinstitut für Chemie und Technik
Landwirtschaftlicher Betrieb: Martha und Johannes Bauer
