Bakterien als Maurer: ETH druckt Fassadenteile aus Sand und Biozement

Die Zementherstellung gehört zu den größten CO2-Quellen der Bauindustrie. An der ETH Zürich hat die Architektin Karen Antorveza Paez in ihrer Doktorarbeit am Departement Architektur eine Alternative erforscht: Bakterien der Art Sporosarcina pasteurii verbinden Sandkörner zu festen Bauelementen. Dabei bilden sich zwischen den Körnern mikroskopische, ineinandergreifende Kalkkristalle – ein Verfahren, das als Biozementierung bekannt ist. Die ETH stellte die Arbeit am 14. Oktober vor; sie ist in drei Fachartikeln beschrieben, unter anderem in npj Materials Sustainability.

Für den 3D-Druck entwickelte das Team eine „Bio-Tinte“ aus einem Gel mit Alginat und Xanthan, Sand und lebenden Bakterien. Das gedruckte Objekt kommt in ein Bad aus Harnstoff und Calciumchlorid. Die Bakterien spalten den Harnstoff mit dem Enzym Urease, so entsteht Kalk. Je nach gewünschter Festigkeit dauert das zwei bis fünf Tage, Wärme ist nicht nötig. So entstand etwa ein Fassadenelement, das als Sonnenschutz oder Trennwand dienen kann. Ein zweites Verfahren trägt Bakterien, Mineralstoffe und Sand per Roboterarm Schicht für Schicht auf; an der Architekturbiennale 2025 in Venedig lief es sechs Monate am Stück.

Bis zu tragenden Bauteilen ist es noch ein weiter Weg: Biozement gleicht laut Antorveza Paez derzeit eher Mörtel als Beton. Zudem fällt Ammonium als umweltschädliches Nebenprodukt an, dessen Entsorgung mitgeplant werden müsse. Daran arbeitet sie derzeit in einer weiteren Studie.