Revolution im Stahlbau – Bakterien stoppen Rost

Japanische Forscher haben in einer Studie herausgefunden, dass ein mit widerstandsfähigen Bakterien versetzter Stahlbeton den Stahl vor Korrosion schützt. Die Bakterien binden Sauerstoff, der durch elektrochemische Reaktionen aus dem Wasser freigesetzt wird. Ungebunden würde dieses Wasser im Stahlbau dafür sorgen, dass Rost entsteht. Ein weiterer Vorteil: Der mit Mikroorganismen versetzte Stahlbeton kann auch kleine Risse im Material selbst reparieren.

Das Bakterium, das im Stahlbau unter Umständen sehr nützlich werden könnte, heißt Bacillus subtilis natto. In Japan wird es unter anderem dafür eingesetzt, ein traditionelles Sojabohnengericht namens Natto zuzubereiten. Im Stahlbau macht man es sich einerseits zunutze, dass diese Bakterien einem hohen Salzgehalt und einem extremen pH-Wert widersteht. Dadurch ist es möglich, dass sie als Beigabe zum Zement in sehr widrigen Umständen überleben. Andererseits nutzt man die Eigenschaft der Bakterien, bei Eindringen von Wasser durch Risse im Beton aktiv zu werden.

Korrosionsschutz im Stahlbau durch reduzierten Sauerstoff

Die Bakterien erzeugt ihre Energie durch den Sauerstoff im Wasser und durch Nährstoffe, die von anderen Mikroorganismen produziert werden. Die japanischen Forscher der Universität Ehime wiesen in ihrer Studie mithilfe diverser Messmethoden nach, dass das Bakterium den Sauerstoff im Stahlbeton deutlich reduziert. Die Menge an gelöstem Sauerstoff dient häufig als bestimmender Faktor für die Geschwindigkeit des Korrosionsprozesses von Stahlstäben in Beton. Eine geringere Menge an Sauerstoff steht dabei für eine höhere Resistenz gegenüber Korrosion. Da die Korrosion von Stahlstäben im Beton zu Rost führt, dient der Korrosionsschutz auch einer verlängerten Haltbarkeit der mit Stahlbeton entstandenen Bauwerke.

Kleine Risse schließen sich von selbst

In der japanischen Studie zeigte sich auch, dass entstehendes Calciumcarbonat bei dem mit Mikroorganismen versetzten Stahlbeton kleinere Risse im Beton schließt. So wird bereits im Vorfeld verhindert, dass Wasser in die Bausubstanz eindringt. Das funktioniert aber tatsächlich nur bei kleineren Rissen. Dagegen müssen Akteure im Stahlbau bei größeren Rissen weiterhin auf klassische Verfahren setzen, bei denen der Stahl entrostet und anschließend mit einer Schutzschicht versehen wird.

Verfahren, bei denen Stahlbeton mit Mikroorganismen versetzt wird, haben das Potenzial, den Stahlbau zu revolutionieren. Sie sind noch relativ neu, aber nicht erst seit dem Jahr 2019 bekannt. So erhielt der niederländische Mikrobiologe Hendrik Marius Jonkers bereits im Jahr 2015 für seinen mit Bakterien versetzten Biobeton den Europäischen Erfinderpreis. Die Bakterien konnten damals bis zu 200 Jahre in der Betonstruktur überleben. Und auch sie waren in der Lage, Risse im Beton mit Kalkstein zu schließen.