Stellen Sie sich Wände vor, die nicht nur tragen, dämmen und trennen – sondern auch Strom puffern. Forschende der Universität Aarhus haben dem Zement Mikroben beigemischt und ihn so zum Energiespeicher gemacht. Das Ergebnis: ein „lebender“ Superkondensator, der sich füttern lässt und einen Teil seiner Kapazität zurückgewinnt.
„Wir haben Struktur und Funktion kombiniert“, erklärt Qi Luo, der leitende Kopf hinter dem Projekt. „Das Ergebnis ist ein neuartiges Material, das sowohl Lasten tragen als auch Energie speichern kann – und das in der Lage ist, seine Leistungsfähigkeit wiederzuerlangen, wenn es mit Nährstoffen versorgt wird.“
Mikroben im Zement könnten Beton zum Stromspeicher machen
Der Schlüssel steckt im Bakterium Shewanella oneidensis. Diese Art ist in der Lage, Elektronen nach außen zu leiten – Fachleute sprechen von „extrazellulärem Elektronentransfer“.
Eingebettet in die Zementmatrix bilden die Mikroben ein Netzwerk aus leitenden Bahnen. Darüber lässt sich Energie aufnehmen und wieder abgeben. Für Laien gesagt: Die Bakterien bauen im Beton kleine elektrische Autobahnen, über die Strom fließen kann.
Ein Speicher, der sich „füttern“ lässt
Mikroben brauchen Nahrung. Geht ihnen diese aus oder stresst die Umgebung sie, sinkt die Aktivität. Das Aarhus-Team löste das pragmatisch: In den Zement wird ein feines Kanalsystem eingegossen.
Darüber fließt eine Nährlösung mit Proteinen, Vitaminen, Salzen und Wachstumsfaktoren. So bleibt das System aktiv – oder lässt sich wieder „aufwecken“. Mit dieser Methode holten die Forschenden bis zu 80 % der ursprünglichen Speicherkapazität zurück.
Funktioniert auch kalt und heiß
Doch ein Laborkonzept allein reicht nicht. Entscheidend ist, ob der Ansatz unter realen Bedingungen standhält. Der „Energiebeton“ musste daher Kälte und Hitze aushalten. Selbst bei Minusgraden und erhöhter Temperatur blieb die Speicherfunktion erhalten. Sechs Zementblöcke in Serie lieferten genug Energie, um eine LED zum Leuchten zu bringen. Kein Hausakku – aber ein Beweis, dass das Prinzip auch außerhalb des Labors funktioniert.
„Dies ist nicht nur ein Laborexperiment“, betont Qi Luo. Das Team denkt an reale Bauteile: Wände, Fundamente oder Brücken. Dort könnten die Speicher lokale Solar- oder Windenergie puffern. In einer Beispielrechnung heißt es: Schon bei einer moderaten Energiedichte von 5 Wh/kg könnten die Wände eines normalen Raums rund 10 kWh speichern – genug, um einen Unternehmensserver einen ganzen Tag lang zu betreiben.
Was den Ansatz besonders macht
Zement als Energiespeicher ist keine völlig neue Idee. Vor einigen Jahren präsentierten Forschende in Schweden eine „Zementbatterie“ mit Elektroden aus Eisen und Nickeloxid. Die Energiedichte lag jedoch nur im Bereich einfacher Taschenlampenbatterien.
Der Aarhus-Ansatz setzt dagegen auf Superkondensator-Prinzipien und die leitenden Netzwerke der Bakterien. Das ändert die Physik: schnellere Lade- und Entladevorgänge, eine hohe Zahl an Zyklen – und die Möglichkeit, Kapazität durch Nährstoffe teilweise zurückzuholen.
Wo dieser Zementspeicher Sinn ergibt
Potenzial steckt vor allem in ohnehin vorhandenen Bauteilen: Wände, Decken, Stützen, Brückenplatten. Sie könnten als stille Reserve dienen – etwa um Photovoltaik-Lastspitzen abzufangen, Sensoren in Bauwerken mit Strom zu versorgen oder kleine Notlasten lokal zu puffern.
Die Rohstoffe sind gängig, die Mikroben kommen in der Natur vor. Damit passt der Ansatz zu einer dezentralen Energiewende, bei der Energie dort gespeichert wird, wo sie entsteht und gebraucht wird.
Fragen für die Praxis
Noch aber sind viele Fragen offen. Wie stabil bleiben die Kanäle im Beton über Jahre – bei Rissen, Frost oder Tausalz? Wie reagieren die Mikroben auf wechselnde Feuchtigkeit und Temperatur? Was bedeutet die Nährstoffzufuhr für den Betrieb im Alltag? Und wie integriert man Elektroden, Anschlüsse und Schutzschichten in Schalung und Bewehrung, ohne die Statik zu gefährden?
Die Studienautoren selbst ordnen die Ergebnisse als Machbarkeitsnachweis ein. Für die Praxis heißt das: Das Potenzial ist da, Feldtests stehen noch aus.
Nach einem Bauingenieurstudium und einer Ausbildung zum Online-Redakteur folgten 10 Jahre als bautechnischer Redakteur bei einer Internet-Agentur. Dort hat er zum Beispiel ein Baulexikon mit über 15.000 Begriffen aufgebaut, das zeitweise auch von OBI genutzt wurde. Eine Auskopplung davon mit speziellen Begriffen rund um den Fertighausbau ist noch auf fertighaus.de zu finden.
Es folgten 10 Jahre als Webtexter beim wohl größten Bad-Onlinshop Deutschlands. Dort war er dafür zuständig, dass die Seite für alle Begriffe rund ums Badezimmer (und Leuchten) gut bei Google rankt. Außerdem war er dort verantwortlicher Redakteur für das Magazin.
Aktuell arbeitet er als Content-Manager beim VDI Verlag. Dort kümmert er sich um all die technischen Themen, die Ingenieure interessiert.
Seit 2012 betreibt er bauredakteur.de und schreibt hier über Themen rund um Bauen, Wohnen, Einrichten und Garten.
Nach einem Bauingenieurstudium und einer Ausbildung zum Online-Redakteur folgten 10 Jahre als bautechnischer Redakteur bei einer Internet-Agentur. Dort hat er zum Beispiel ein Baulexikon mit über 15.000 Begriffen aufgebaut, das zeitweise auch von OBI genutzt wurde. Eine Auskopplung davon mit speziellen Begriffen rund um den Fertighausbau ist noch auf fertighaus.de zu finden.
