Die Herstellung von Bio-Beton basiert auf dem Verfahren der mikrobiell induzierten Calciumcarbonatausfällung (MICP), bei dem Calciumcarbonat (CaCO3) als Bindemittel gebildet wird. Bio-Beton ist eine potenziell CO2-neutrale Alternative zu konventionellem Beton auf Portlandzementbasis, da bei der Biomineralisierung keine prozessbedingten Kohlendioxidemissionen entstehen. Außerdem wird das CO2 in Form von Karbonat gebunden. Eine große Herausforderung in der MICP-Forschung ist jedoch das Erreichen von Druckfestigkeitswerten, die mit denen von herkömmlichem Beton vergleichbar sind, in Kombination mit einer ausreichenden Bauteiltiefe. In der vorliegenden Studie wurde eine Kombination von Methoden angewandt, darunter die Verwendung von ureaseaktivem Kalziumkarbonatpulver (UACP) anstelle von freien Bakterienzellen, die Optimierung der Packungsdichte der Gesteinskörnung und die Anwendung einer automatisierten Stop-Flow-Druckinjektionsmethode.
Eine Vielzahl von Zementierungsparametern wurde getestet, um die optimalen Bedingungen für die Herstellung von homogen zementiertem hochfestem Bio-Beton zu ermitteln. Zusätzlich wurden Reproduzierbarkeits- und Optimierungsstudien mit ausgewählten Parameterkombinationen durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass die Erzielung einer homogenen Verdichtung mit einer ausreichenden Packungsdichte der Gesteinskörnung eine entscheidende Rolle bei der Erzielung gleichmäßiger und hochwertiger Zementierungsergebnisse spielt. Es wurde eine Kombination aus einer sehr hohen Druckfestigkeit von 52,5 MPa und einer Zementationstiefe von 140 mm erreicht, was in früheren Veröffentlichungen nicht berichtet wurde. Diese Ergebnisse könnten neue Möglichkeiten für den Einsatz von Bio-Beton bei der Herstellung von vorgefertigten tragenden Bauteilen eröffnen, wo er traditionellen Beton teilweise ersetzen könnte.
Smirnova, M.; Nething, C.; Stolz, A. et al. (2023) High strength bio-concrete for the production of building components. npj Mater. Sustain. 1, Article 4. https://doi.org/10.1038/s44296-023-00004-6