Investitionen in Infrastruktur sind teuer und belasten die Umwelt. Alternde Brücken müssen aufwendig in Stand gehalten und holprige Straßen repariert werden. Forscher der Universität Binghamton in den USA haben eine kostengünstige und umweltschonende Lösung für dieses Problem entdeckt. Durch den Einsatz eines Pilzes kann Beton sich selbst heilen und kleine Risse werden ausgebessert.
Assistenzprofessor Congrui Jin hat sich in ihrer Forschung speziell mit Beton befasst. Dabei hat sie festgestellt, dass das Problem alternder Infrastruktur auf kleinste Risse im Beton zurückzuführen ist. Zuerst entstehen Mikrorisse im Beton, ohne angemessene Behandlung entwickeln sich diese weiter und erfordern schließlich kostspielige Reparaturen. Wenn sich die Mikrorisse weiter ausdehnen und die Stahlverstärkungen erreichen, wird nicht nur der Beton angegriffen, sondern auch der Stahl wird korrodiert, da er Wasser, Sauerstoff, möglicherweise CO2 und Chloriden ausgesetzt ist. Diese Risse können große und manchmal unsichtbare Probleme für die Infrastruktur verursachen. Ein potenziell kritisches Beispiel ist der Fall von Kernkraftwerken, die Beton zur Strahlenabschirmung verwenden können.
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Andere Forscher haben ebenso an einer ähnlichen Lösung gearbeitet. In diesem Ted Talk stellt Erik Schlange von der niederländischen Universität Delft eine ähnlich geartete Lösung vor. Das Team in den USA arbeitet seit 2013 an einem funktionierenden Verfahren, das nun in einem Artikel veröffentlicht wurde.
Alles dreht sich dabei um einen Pilz namens Trichoderma reesei. Wenn dieser Pilz mit Beton vermischt wird, ruht er zunächst – bis der erste Riss auftritt. Die Pilzsporen werden zusammen mit den Nährstoffen während des Mischvorgangs in die Betonmatrix eingebracht. Wenn Risse auftreten, finden Wasser und Sauerstoff ihren Weg. Mit genügend Wasser und Sauerstoff keimen die ruhenden Pilzsporen, wachsen und geben Calciumcarbonat ab, um die Risse zu heilen. Wenn die Risse vollständig gefüllt sind und letztendlich kein Wasser oder Sauerstoff mehr in das Innere gelangen kann, bilden die Pilze wieder Sporen. Wenn die Umweltbedingungen in späteren Stadien günstig werden, könnten die Sporen wieder geweckt werden.
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Die Idee wurde von der wundersamen Fähigkeit des menschlichen Körpers inspiriert, sich von Schnitten, Blutergüssen und Knochenbrüchen zu heilen, erklärte Jin. Für die beschädigten Häute und Gewebe nimmt der Wirt Nährstoffe auf, die neue Ersatzstoffe produzieren können, um die beschädigten Teile zu heilen. Die Forschung befindet sich noch in einem relativ frühen Stadium, wobei das größte Problem die Überlebensfähigkeit des Pilzes in der rauen Umgebung von Beton ist. Ein effizientes selbstheilendes Produkt auf dem Betonmarkt würde die Umweltbelastung deutlich reduzieren.
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