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26.07.2016 | Baustoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Bakterielle Biofilme für Mörtel

Autor:
Christoph Berger

Um Feuchtigkeit erst gar nicht in Mörtel eindringen zu lassen, mischen Forscher der Technischen Universität München dem Baustoff schon beim Anrühren Biofilme zu.

Statt Risse im Mörtel im Nachhinein zu flicken, mischen Wissenschaftler um Prof. Oliver Lieleg vom Zentralinstitut für Medizintechnik der Technischen Universität München (TUM) schon beim Anrühren von Mörtel den feuchten Biofilm des Bakteriums Bacillus subtilis zu. So entsteht ein Hybridmörtel, der von Beginn an besonders resistent gegen Feuchtigkeit ist.

Sichtbar sind die positiven Eigenschaften laut den Forschern nur unter dem Elektronenmikroskop. So bestimmten die Wissenschaftler den Kontaktwinkel, den ein Wassertropfen zur Oberfläche hat: Je steiler der Winkel, desto kugelförmiger der Tropfen. Und: Desto weniger sichert er in das jeweilige Material ein. Bei unbehandeltem Mörtel beträgt der Winkel 30 Grad oder weniger. Bei dem neuentwickelten Hybridmörtel ist er etwa dreimal so steil.

Mineralische Baustoffe aus Beton, Ziegel und Mörtel haben ein ausgeprägtes Porensystem, welches Wasser in beiden Aggregatzuständen (flüssig und gasförmig) transportiert.
(Aus dem Kapitel "Abdichtungskonzept und Wirksamkeitsnachweis in der Baupraxis" des Springer-Fachbuchs "Bauwerksabdichtung in der Altbausanierung")

Wassertropfen perlen ab

Zudem bilden sich an der Oberfläche des Hybridmörtels winzige kristalline Stacheln, durch die es zum sogenannten Lotus-Effekt kommt. Diese Oberflächenstruktur sorgt dafür, dass nur ein kleiner Teil der Oberfläche eines Wassertropfens die eigentliche Oberfläche des Blattes überhaupt berührt. So wird die Oberflächenspannung des Tropfens stärker als die Kräfte, die ihn am Blatt haften lassen. Dies hat zur Folge, dass er kugelförmig wird und abperlt. Zur Lotusblume heißt es im Kapitel "Produkte und Architektur – Beispiele der Bau-Bionik" im Springer-Fachbuch "Bau-Bionik": "Die Blätter des Lotos sind flüssigkeitsabweisend, wodurch Wasser abperlt und dabei Schmutz abgewaschen wird. Wegen dieser Eigenschaften können keine Pilze oder andere Organismen auf den Pflanzen haften."

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Die kristallinen Strukturen sind außerdem auch innerhalb des Mörtels gleichmäßig verteilt. Dadurch werden Kapillarkräfte verringert, die das Wasser normalerweise in dem Mörtel emporsteigen lassen, wenn ein Teil in Flüssigkeit steht.

Etabliert und kostengünstig

Professor Christian Große, Inhaber des Lehrstuhls für Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung an der TUM, prüft derzeit, ob der Hybridmörtel widerstandsfähig genug ist, um tatsächlich im Bau verwendet zu werden. Sollte dies der Fall sein, sieht Große wenig Probleme darin, den neuen Mörtel in großem Stil herzustellen. Die Nährböden seien etabliert und kostengünstig, zudem lasse sich der Biofilm auch gefriergetrocknet nutzen. Er sagt: "In Pulverform lässt sich das biologische Material sehr viel leichter lagern, transportieren und dosieren." Und Lieleg fügt an: "Wir haben für unsere Experimente einen einfachen Laborstamm genutzt, der sich gut vermehren lässt, viel Biomasse bildet und völlig ungefährlich ist." Außerdem soll nun geprüft werden, ob sich auch Beton mithilfe des Biofilms gegen Wasser schützen lässt.

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