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Wissenschaftler entwickeln Bakterien wie Korallen für eine nachhaltige Zementproduktion

Als einer der größten Industriezweige der Erde hat die Bauindustrie einen erheblichen Klima-Fußabdruck. Um dem entgegenzuwirken, werden korallenähnliche Mikroben entwickelt, die kohlenstoffneutralen Zement herstellen sollen.


Wenn man bedenkt, dass die Bauindustrie einen der größten globalen CO2-Fußabdrücke hat, gibt es wenig zu feiern, wenn neue Gebäude fertiggestellt werden. Allein die Zementproduktion in der Branche setzte 2021 2,9 Milliarden Tonnen CO2 frei, das sind mehr als 7 % aller CO2-Emissionen weltweit. Beim Erhitzen von Zement kommt es zu Emissionen, da die Freisetzung von CO2 bei hohen Temperaturen erfolgt.


Nachhaltige Zementherstellung


"Meereskorallen können auch in der Natur CO2 binden, aber der Prozess kann sehr lange dauern. Mit unserem Enzym dauert es nur ein paar Minuten", sagt Manyumwa.


Die Forschungsgruppe versucht derzeit, die Produktionseffizienz des Enzyms zu erhöhen. Sie könnten möglicherweise kohlenstoffneutralen Zement herstellen, wenn sie ihre Technologie in größerem Maßstab in der Industrie anwenden. Um sicherzustellen, dass das emittierte CO2 absorbiert wird und nicht in die Atmosphäre gelangt, müssen die Zementhersteller über einen ordnungsgemäß gebauten Bioreaktor mit den Bakterien verfügen, der auch als Zellfabrik bezeichnet wird.


Der Prozess ähnelt einem grünen Kreis: Die Fabrik setzt beim Erhitzen CO2 frei, wir fangen es im Bioreaktor ab, wo es sich an Kalziumkarbonat bindet, die Fabrik erhitzt das Kalziumkarbonat erneut, um frischen Zement herzustellen, und wir fangen das freigesetzte CO2 erneut ab.


Da die Lösung bisher nur im Labor getestet wurde, sind weitere Tests und Ergebnisse erforderlich, bevor die Forscher zu einem echten Scale-up übergehen und davon ausgehen können, dass sie kohlenstoffneutralen Zement herstellen können.


Das Hauptproblem besteht darin, die Bakterien so widerstandsfähig zu machen, dass sie den rauen Bedingungen und hohen Temperaturen, denen sie in der Industrie ausgesetzt wären, standhalten. Das Potenzial ist riesig, wenn die Forscher, die auch mit den Zielen der globalen Gesellschaft übereinstimmen, mit ihrem Unterfangen erfolgreich sind.


"Wir haben eine Lösung entwickelt, die sich zunächst für den Bausektor als sehr nützlich erweisen könnte. Da unsere Bakterien jedoch Kalziumkarbonat produzieren können, könnten sie auch andere Karbonate herstellen, die zum Beispiel bei der Papierherstellung oder in der Pharmaindustrie verwendet werden können. Das Potenzial ist ziemlich groß", sagt Manyumwa.

Obwohl der Weg von den Labormikroben bis zum Endergebnis noch weit ist, ist er von dem Potenzial seiner Forschung begeistert.


Die Entwicklung von kohlenstoffneutralem Zement durch den Einsatz mikrobieller Technologie hat das Potenzial, durch die Verringerung der Kohlenstoffemissionen und die Förderung nachhaltiger Infrastrukturen und Innovationen erheblich zur Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung, insbesondere SDG 13 (Klimaschutz) und SDG 9 (Industrie, Innovation und Infrastruktur), beizutragen.





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