Blaualgen verwandeln CO2 in Häusermauern: Energie aus der Sonne, Nahrung aus dem Meer

Das Objekt ähnelt einer Ananas, ist grün und wird immer fester. Letztlich ist es so hart wie Beton. Und es soll helfen, das Klima zu retten, indem es Kohlenstoffdioxid (CO₂) für immer, oder wenigstens für eine lange Zeit bindet, und immer noch mehr von diesem Klimagas in seine Struktur einbaut. Im Inneren der Ananas wachsen Cyanobakterien, die früher Blaualgen hießen. Sie haben die Fähigkeit, mittels Photosynthese CO₂ zu binden und in Karbonate umzuwandeln. Zu dieser Gruppe von Gesteinen zählt beispielsweise Marmor.

Das Ziel sind umweltfreundliche Steine

Die Ananas ist nur als spektakuläres Demonstrationsobjekt gedacht. Die Entwickler der Technik, ein Team um Mark Tibbitt, Professor für Makromolekulares Engineering an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, will aus dem neuen Material per 3D-Druck Steine und größere Bauteile herstellen. Anfangs sind sie weich, doch mit der Zeit wird immer mehr aufgesaugtes CO2 in Karbonate umgewandelt, sodass sie immer fester werden. Nach 400 Tagen haben sie ihre Endhärte erreicht. Als „Zusatznahrung“ benötigen die Bakterien lediglich Meerwasser.

Hydrogel als Trägermaterial

Das Besondere daran: Das lebende Material nimmt viel mehr CO₂ auf, als es durch organisches Wachstum bindet. „Das liegt daran, dass das Material CO₂ nicht nur in Biomasse, sondern auch in Form von Mineralien speichern kann, eine besondere Eigenschaft der Blaualgen“, so Tibbitt.

Beim Trägermaterial, das die Blaualgen beherbergt, handelt es sich um ein Hydrogel aus vernetzen Polymeren mit einem hohen Wassergehalt. Das Team um Tibbitt hat das Polymernetzwerk so gewählt, dass es Licht, CO₂, Wasser und Nährstoffe transportieren kann und es den Zellen erlaubt, sich im Inneren gleichmäßig zu verbreiten, ohne das Material zu verlassen.

Mit den „Füßen“ in der Nährflüssigkeit

Damit die Cyanobakterien möglichst lange leben und leistungsfähig bleiben, haben die Forscher die Geometrie der Strukturen mithilfe von 3D-Druckverfahren optimiert, dass sie die Oberfläche vergrößert, die Lichtdurchdringung erhöht und den Nährstofffluss fördert. „So kreierten wir Strukturen, die nur mit einem kleinen Teil in der Nährflüssigkeit stehen und diese passiv durch Kapillarkräfte überall verteilen“, sagt Dalia Dranseike, Materialforscherin im Tibbitt-Team.

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