Lebende (Bau-)Materialien (LBM) stellen eine innovative Lösung dar, indem sie gezielt CO2 aufnehmen und dieses in Calciumcarbonat, also Kalk, umwandeln. Dieses CO2 kann sowohl aus der Atmosphäre als auch aus industriellen Prozessen gewonnen werden. In den LBM befinden sich Mikroorganismen, wie Cyanobakterien, die durch den Prozess der mikrobiell induzierten Calciumcarbonat-Präzipitation (MICP) das CO2 zur Mineralisierung von Kalk nutzen. Diese Bakterien sind in verschiedenen Umgebungen wie Feuchtböden, Süß- und Salzwasser sowie auf Steinen und Baumrinden zu finden und lassen sich leicht sammeln.
Wenn Cyanobakterien sterben, bilden sie feste Kalksteinstrukturen, ähnlich den porösen Sedimentgesteinen an Küsten. Forschungen des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS und des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben zur Entwicklung des „BioCarboBeton“-Projekts geführt, einem umweltfreundlichen Verfahren zur Herstellung von biogenen Baumaterialien, das aktiv CO2 bindet. Voraussetzung für die Kalkmineralisierung sind ausreichend Licht und Feuchtigkeit, damit die Mikroorganismen Photosynthese betreiben können.
Der biogene Kalk fungiert als Bindemittel zwischen ausgewählten Füll- und Zuschlagstoffen, was die Grundlage für nachhaltige Bau- und Konstruktionsmaterialien bildet. Diese können in verschiedenen Umgebungen, wie zu Land oder zu Wasser, und perspektivisch auch im Weltraum eingesetzt werden. Die Forschung im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts „BioCarboMin“ und des Fraunhofer-internen Projekts „BioCarboBeton“ hat es ermöglicht, biogen verfestigte Strukturkörper mittels Techniken wie Gefrierschäumung, Gussverfahren oder additiver Fertigung herzustellen. Diese Technologien erhalten das Leben der Mikroorganismen in den Strukturen, was durch ihre Grünfärbung belegt wird.
Die entwickelten biogenen Komponenten bieten eine nachhaltige Alternative zu konventionellen Zement- und Betonmischungen, die üblicherweise große Mengen an CO2 erzeugen. Durch die gezielte Auswahl der Materialien und Steuerung der Prozessparameter können vielfältige Produkte, von Dämmmaterialien bis hin zu Mörtel und Fassadenputz, produziert werden. Das Verfahren bietet der Bauwirtschaft die Möglichkeit, einen bedeutenden Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft zu machen. Matthias Ahlhelm und Ulla König vom Fraunhofer IKTS und FEP sehen großes Potenzial in der Biologisierung der Technik und dessen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung.