Microbioloog Henk Jonkers heeft de Delft Design & Engineering Award ontvangen voor zijn ontwerp voor zelfhelend beton. In het beton leven bacteriën die kalksteen produceren waarmee scheurtjes die in het beton zijn ontstaan, worden gedicht. De winnaar heeft 25.000 euro ontvangen om zijn idee marktrijp te maken.
Zelfhelend beton, waarin kleine scheurtjes vanzelf weer dichtgroeien. Het zou dé oplossing kunnen zijn voor betonrot. Jonkers schakelt bacteriën in om nieuw ontstane microscheurtjes in betonnen bouwwerken direct te repareren met kalksteen. Het enige wat de bacteriën daarvoor nodig hebben: water, calciumformaat en zuurstof.
Henk Jonkers is gepromoveerd microbioloog. Twee jaar geleden werd hij door het Microlab van de TU Delft aangetrokken om zijn kennis van bacteriën aan te wenden voor het ontwikkelen van deze noviteit. Het principe was er al, vertelt hij: “Belgische onderzoekers waren bezig met kalksteen producerende bacteriën om beschadigde monumenten te repareren.” Het idee om de bacteriën alvast in te sluiten in het beton was echter nieuw en zeer hoopgevend.
Bacteriesporen
Jonkers ging eerst op zoek naar bacteriën die het extreme milieu in beton kunnen overleven. Hij somt op: ze moeten bestand zijn tegen extreem basische milieus – de pH van beton is rond de 13 –, ze moeten de mechanische stress van het betonmengen kunnen doorstaan en lang kunnen overleven in beton: vijftig tot honderd jaar. Jonkers: “Dan ga je op zoek naar natuurlijke analogen. Welke bacteriën leven in dergelijke omstandigheden?” Hij vond twee soorten geschikte kandidaten: bacteriën die leven in alkalische meren in Rusland en in steen levende bacteriën die hij in Spanje verzamelde.
Met deze bacteriën deed Jonkers proeven om te bepalen of ze konden overleven in beton en ook tot de gewenste kalksteenproductie overgingen. Hij mengde daarvoor niet de bacteriën zelf, maar bacteriesporen met beton. Jonkers: “Dat zijn structuren waarmee bacteriën in de natuur extreme omstandigheden overleven, zoals droogte en voedseltekort. Er zijn bacteriën gevonden waarvan de sporen na tweehonderd jaar nog levensvatbaar waren. Dat is ruim voldoende voor het gebruik in beton.”
Kalksteen
Jonkers vond uiteindelijk een bacteriesoort die het zware verblijf in beton goed aankon: een Bacillus-soort. Sporen van deze bacterie mengde hij samen calciumformaat mee met beton. Als dat na uitharding scheurt, legt hij uit, kunnen er water en zuurstof bij komen. Deze kunnen betonrot veroorzaken, maar ze wekken ook de sporen tot leven. Die kunnen zich dan snel vermenigvuldigen en nog belangrijker: kalksteen produceren. Ze gebruiken daarvoor het meegemengde calciumformaat of bijvoorbeeld opgeloste organische stoffen uit grondwater.
Jonkers: “Vooral dat laatste is ideaal, omdat dan de kalksteenproductie in principe oneindig kan doorgaan. Het toevoegen van organische verbindingen verzwakt het beton namelijk een beetje, en niet alle bouwwerken kunnen dat hebben.”
Bakkersgist
Jonkers verwacht veel van zijn product: “De bacteriën zijn makkelijk te kweken, vergelijk het met de industriële productie van bakkersgist. Zelfhelend beton hoeft dan niet veel duurder zijn dan normaal beton.” Toepassingen ziet hij vooral in ondergrondse betonstructuren, waar het moeilijk is om onderhoud te plegen en water toch al aanwezig is.
Video
Bekijk hier een video
