Biogene Materialgewinnung durch Mikroorganismen
Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in Dresden erforscht zukunftsweisende Technologien, um die Bauindustrie nachhaltiger zu gestalten. Durch Elektronenstrahl-unterstützte Prozesse wird die biogene Kalksynthese mittels phototropher Mikroorganismen optimiert. Ziel ist es, fossilen Kalkstein durch emissionsarme Alternativen zu ersetzen und den CO₂-Fußabdruck von Zement erheblich zu reduzieren.
Die Rolle von Lebenszyklusbetrachtungen im Bauwesen
Zement ist das weltweit am häufigsten produzierte Baumaterial und unverzichtbar für die Bauindustrie. Aufgrund des wachsenden globalen Zementverbrauchs, angetrieben durch Urbanisierung und Infrastrukturausbau, ist die Zementindustrie einer der größten Verursacher von Treibhausgasemissionen. Die Forschungen am Fraunhofer FEP zielen darauf ab, durch biogene Prozesse CO₂-reduzierte Baustoffe zu entwickeln, die nicht nur klimaneutral, sondern auch integraler Bestandteil einer Kreislaufwirtschaft sind.
Biogene Kalksynthese als Schlüsseltechnologie
Die Gruppe Biokompatible Materialien unter der Leitung von Dr. Ulla König arbeitet intensiv an der biogenen Materialentwicklung. Phototrophe Mikroorganismen fixieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre und wandeln es durch Photosynthese in Kalkstein um. Dieser Prozess, inspiriert von natürlichen Vorgängen, wird durch den Einsatz niederenergetischer Elektronenstrahltechnologie weiterentwickelt. Ziel ist es, den mikrobiellen Biomineralisierungsprozess großtechnisch nutzbar zu machen und seine Effizienz zu steigern.
Elektronenstrahltechnologie als biostimulierendes Werkzeug
Die Forschenden des Fraunhofer FEP setzen Elektronenstrahlen ein, um die Stoffwechselvorgänge von Mikroorganismen zu stimulieren. Durch diese biopositive Wirkung wird die Effektivität der biogenen Kalksynthese erhöht, was die Produktion nachhaltiger Baustoffe beschleunigt. Dr. König erklärt: „Unsere Methode nutzt das Potenzial niederenergetischer, nicht-thermischer Elektronenstrahlen, um die Produktivität und Wirtschaftlichkeit der biogenen Kalksynthese entscheidend zu verbessern.“
Zukunftsperspektiven: Kreislaufwirtschaft und nachhaltige Baustoffe
In Kooperation mit Partnern plant das Fraunhofer FEP den nächsten Entwicklungsschritt: die Integration zirkulärer Herstellungsverfahren. Dabei sollen Abfall- und Reststoffe recycelt und in die Produktion nachhaltiger Baumaterialien eingebunden werden. Langfristig könnten so emissionsarme Baustoffe entstehen, die CO₂ dauerhaft binden und die Bauindustrie klimaneutraler machen.
Beitrag zur Dekarbonisierung der Zementindustrie
Die entwickelten Technologien könnten einen bedeutenden Beitrag zur Dekarbonisierung der Zementindustrie leisten. Durch die Kombination biogener Prozesse mit fortschrittlicher Elektronenstrahltechnologie wird eine Grundlage für emissionsarme Baustoffe geschaffen, die den Anforderungen einer klimafreundlichen Bauwirtschaft gerecht werden.
