Alla Biennale Venedig 2025 Es gibt nicht nur Kunstinstallationen, sondern auch drei Meter hohe lebende Strukturen, die im wahrsten Sinne des Wortes atmen. Sie bestehen aus 3D-gedruckten Cyanobakterien, die jeweils 18 Kilogramm CO2 pro Jahr absorbieren können.
Die in den Laboren der ETH Zürich geborene Idee verwandelt Milliarden Jahre alte Bakterien in mikroskopisch kleine Arbeiter, die Baumaterialien herstellen und verstärken. Während herkömmlicher Zement 8 % der globalen COXNUMX-Emissionen verursacht, bewirken diese biologischen Ziegel das Gegenteil: Sie fressen Kohlendioxid aus der Atmosphäre und wandeln es in feste Mineralien um. Ein Paradigmenwechsel, der unsere Bauweise für immer verändern könnte.
Wie Bau-Cyanobakterien funktionieren
Professor Mark Tibbitt und sein Team an der ETH Zürich haben ein scheinbar unmögliches Problem gelöst: Wie man Mikroorganismen in einem Baumaterial am Leben erhält. Ihre Lösung ist genial: Cyanobakterien sind stabil in ein druckbares Gel eingebunden die ihnen alles bietet, was sie zum Überleben und zur Vermehrung brauchen.
Diese uralten photosynthetischen Organismen gehören zu den ersten Bewohnern der Erde und erschienen vor 3,5 Milliarden Jahren. Ihre Besonderheit ist die Fähigkeit, durch Photosynthese CO2 zu binden und in Biomasse und, noch interessanter, in Kalziumkarbonat umzuwandeln: dasselbe Material, das die Grundlage für herkömmlichen Zement bildet.
Der Prozess erfordert nur drei Grundzutaten: Sonnenlicht, künstliches Meerwasser mit leicht verfügbaren Nährstoffen und Kohlendioxid. Die Forscher optimierten die Geometrie der 3D-gedruckten Strukturen, um eine optimale Lichtdurchdringung und einen passiven Nährstofffluss durch Kapillarkräfte zu gewährleisten.
Die doppelte Kohlenstoffabscheidung, die alles verändert
Das Besondere an diesem Material ist sein doppelter Kohlenstoffbindungsmechanismus. Wie im Studie in Nature Communications veröffentlichtCyanobakterien speichern nicht nur CO2 in organischer Biomasse, sondern lösen auch die Ausfällung unlöslicher Karbonate durch einen Prozess namens MICP (mikrobiell induzierte Karbonatfällung) aus.
Dahlie Dranseike, Erstautor der Studie zusammen mit Yifan Cui, erklärt, dass dieser doppelte Mechanismus ermöglicht es dem Material, in nur 2,2 Tagen 2 Milligramm CO30 pro Gramm Hydrogel zu binden und in 26 Tagen 400 Milligramm zu erreichen. Die überraschendste Tatsache? Langlebigkeit: eingekapselte Cyanobakterien Sie bleiben über ein Jahr produktiv und härten das Material von innen heraus weiter aus.
Von Laboren zu den Architekturen der Zukunft
Die praktische Anwendung dieser Technologie ist dank der Arbeit des Doktoranden bereits Realität Andrea ShinlingFür die Picoplanktonics-Installation im Kanada-Pavillon auf der Biennale in Venedig skalierte das Team den Prozess vom Laborformat auf architektonische Größe und baute baumstammähnliche Strukturen, die CO2 binden wie eine zwanzigjährige Kiefer.
Parallel dazu, am 24. Internationale Ausstellung der Mailänder Triennale, Die Installation „Dafne's Skin“ untersucht, wie diese lebenden Materialien Gebäudefassaden verändern können. Auf einer mit Holzschindeln gedeckten Struktur bilden Mikroorganismen eine grüne Patina, die sich mit der Zeit verändert und so ein Zeichen des Verfalls in ein aktives Designelement verwandelt, das Kohlenstoff bindet.
Herausforderungen für Cyanobakterien
Der Weg zur kommerziellen Anwendung ist allerdings noch mit Hürden verbunden. Cyanobakterien benötigen zum Überleben kontrollierte Luftfeuchtigkeit, was sie derzeit für die trockensten Regionen der Erde ungeeignet macht. Das Team arbeitet an der Entwicklung von Stämmen, die resistenter gegen Austrocknung sind.
Darüber hinaus erfordert die industrielle Skalierbarkeit erhebliche Investitionen und die Akzeptanz einer traditionell konservativen Baubranche. Die potenziellen Vorteile sind jedoch enorm: wie in früheren Untersuchungen hervorgehobenAktive biologische Materialien könnten Gebäude von Ressourcenverbrauchern zu Produzenten von Ökosystemdienstleistungen machen.
Tibbitt und sein Team sehen eine Zukunft, in der diese lebendigen Materialien als Fassadenverkleidung eingesetzt werden können und jedes Gebäude während seines gesamten Lebenszyklus in ein aktives Kohlenstoffbindungssystem verwandeln. Keine inerten Konstruktionen mehr, sondern architektonische Organismen, die atmen, wachsen und aktiv zum Wohlbefinden der städtischen Umwelt beitragen.
