Teflon-Mörtel: Bakterien schützen Mauern vor Wasserschäden

Teflon-Mörtel: Bakterien schützen Mauern vor Wasserschäden

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Die Oberflächenstruktur des mit Biofilm angemischten Mörtels (links) erzeugt einen Lotuseffekt. Rechts der unbehandelte Mörtel. (Grafik: Stefan Grumbein / TUM)

von Wolfgang Kempkens

Mörtel wäre ein ideales Baumaterial, würde Wasser ihm nicht so zusetzen. Ein deutscher Forscher entwickelt deshalb Mörtel und Beton mit Lotus-Effekt.

Zahnbelag ist wissenschaftlich gesehen ein Biofilm, den Bakterien bilden. Ein glibbriger, eklig aussehender Biofilm bildet sich auch auf der Innenseite von Abflussrohren. Beides begeistert kaum jemanden - außer Oliver Lieleg. Der Professor für Biomechanik am Zentralinstitut für Medizintechnik der TU München nutzt solche Biofilme nämlich, um Trockenmörtel zu imprägnieren. Das macht den Mörtel, der etwa zum Mauern oder Verputzen von Wänden genutzt wird, nach dem Abbinden wasserdicht.

Das sorgt für praktisch unbegrenzte Haltbarkeit. In die Poren von normalem Mörtel dringt Wasser ein. Bei Frost entsteht Eis, dessen Volumen größer als das des Wassers ist. Der Mörtel wird praktisch gesprengt. Es entstehen Risse, sodass noch mehr Wasser eindringen kann. Letztlich bröckelt der Putz ab und muss erneuert werden.

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Den Biofilm produziert ein Bakterium namens Bacillus subtilis. "Bacillus subtilis lebt normalerweise in Böden und ist sehr weit verbreitet", sagt Lieleg. "Wir haben für unsere Experimente einen einfachen Laborstamm genutzt, der sich gut vermehren lässt, viel Biomasse bildet und völlig ungefährlich ist.“ Auf dem fertigen Mörtel bildeten sich, wenn man ihn benetzte, kugelförmige Tropfen, ein Zeichen dafür, dass das Wasser nicht eindringt. Ähnliche Tropfen lassen sich auf der Bratpfannenbeschichtung Teflon beobachten.

Hybridmörtel im Test

Unter dem Elektronenmikroskop wird der Grund für die Versiegelung sichtbar. Aus der Oberfläche ragen winzige Stacheln, die verhindern, dass Wasser sich flächig auf dem Material verteilt. Die Stacheln balancieren gewissermaßen Wassertropfen, sodass sie nicht in die Oberfläche einsickern können. Auch im Inneren des Mörtels lassen sich die Stacheln beobachten. Hier verringern sie die Kapillarkräfte, die Wasser entgegen der Schwerkraft hochtransportieren.

Derartige Stacheln bilden sich auch auf und in unbehandeltem Putz, aber in so geringer Zahl, dass sie das Eindringen und Emporsteigen von Wasser nicht verhindern können. Erst der beigemischte Biofilm, vermuten die Wissenschaftler um Lieleg, regt das Wachstum der Stacheln an.

Um herauszufinden, ob der Hybridmörtel widerstandsfähig genug ist, um tatsächlich im Bau verwendet zu werden, wird er derzeit am Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Professor Christian Große geprüft. Große arbeitet selbst an Techniken, die Risse in Putz und Beton selbstständig verschließen. Er mischt Bakterien unter. Wenn sie nass werden produzieren sie Mineralien, die den Riss schließen.
"Wenn der Mörtel tatsächlich geeignet ist, sehe ich wenig Probleme, ihn im großen Stil herzustellen", sagt Lieleg. Denn der Biofilm lässt sich auch gefriertrocknen. Das Pulver lasse sich leicht transportieren und unter den Trockenmörtel mischen. Jetzt prüft Lieleg, ob sich die Methode auch für Beton eignet.

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