Zelfs het sterkste beton ontkomt niet aan de invloed van het weer. Met een vinding van microbioloog Henk Jonkers wordt het bouwmateriaal zelfherstellend.

Het beton  op de foto is stukgegaan doordat water bij de ijzeren wapening in het beton kon komen. Foto: Achim Hering
Het beton op de foto is stukgegaan doordat water bij de ijzeren wapening in het beton kon komen. Foto: Achim Hering

De natuur met de natuur bestrijden. Of micro-organismen op slimme wijze naar je hand zetten. Het is maar hoe je het bekijkt, maar onderzoeker Henk Jonkers van de Technische Universiteit Delft is het gelukt bacteriën in te zetten om betonconstructies te herstellen, zonder dat een mensenhand bij de reparatie nodig is.

Verrassingen uit het vriesvak
LEES OOK
Verrassingen uit het vriesvak

Het onderhoud van beton dat woningen, kantoren en viaducten in heel Europa overeind houdt, kost op jaarbasis ongeveer zes miljard euro. Het beton verweert namelijk als gevolg van water dat in kleine scheurtjes in het beton sijpelt. Die scheurtjes van soms maar 0,1 millimeter hebben geen effect op de sterkte van het beton, maar bieden wel letterlijk een opening voor betonrot als er water in komt.

Toch zou het zomaar kunnen zijn dat betonrot binnenkort tot het verleden behoort. Microbioloog Henk Jonkers begon in 2006 met onderzoek naar het verduurzamen van beton bij de vakgroep civiele techniek van de TU Delft. Vijf jaar geleden vroeg hij patent aan voor zijn methode van zelfherstellend beton. Nu dat patent is toegekend, kan hij het geheim van zijn vinding verklappen.

Reparerende bacteriën

Henk Jonkers van de TU Delft onderzoekt de betonherstellende bacteriën. Foto: TU Delft
Henk Jonkers van de TU Delft onderzoekt de betonherstellende bacteriën. Foto: TU Delft

Het idee is even simpel als revolutionair. Jonkers maakt gebruik van bacteriën die het vermogen hebben kalksteen te maken. Door die micro-organismen voldoende voedsel mee te geven, kunnen zij in zeer korte tijd en afhankelijk van de temperatuur in vier tot zes weken scheurtjes van 0,2 millimeter repareren, waardoor het verweringsproces wordt gestopt. Hoewel het moeilijk te testen is, verwacht Jonkers dat een gerepareerd scheurtje vijftig tot honderd jaar dicht blijft.

Volgens Jonkers was het vooral een kwestie van de juiste bacteriën vinden. ‘De bacteriën moesten alkali-resistent zijn omdat ze moeten leven in een basische omgeving met een pH-waarde van 12 tot 13, vergelijkbaar met de pH-waarde van beton. De bacteriën moesten ook in staat zijn sporen te vormen waardoor zij het inmengen van beton konden overleven. We zochten een soort die kalksteen aan kon maken én geen negatieve bijwerking had. Als je bijvoorbeeld een schep suiker aan beton toevoegt, wordt het niet meer hard. Zoiets was natuurlijk niet de bedoeling. Het isoleren van de bacteriën die we konden gebruiken heeft
veel tijd gekost.’

De bacteriën worden in het betonmengsel met een flink portie calciumlactaat als voeding in een coating ingepakt. ‘Als een scheur in het beton ontstaat, breekt de coating ook open. Het water is dan de katalysator voor de bacteriën om tot leven te komen. De bacteriën zetten de voeding vervolgens om in kalksteen en de scheur verdwijnt.’

Eén kubieke meter beton hoeft voor slechts één procent uit het bacteriële mengsel van Jonkers te bestaan om zelfherstellend te worden. Maar daarmee wordt de prijs van het goedkope constructiemateriaal wel twee keer zo duur. Jonkers: ‘Het gaat dan gemiddeld om ongeveer twee procent van de totale kosten, maar het levert binnen een paar jaar al geld op omdat het beton veel minder onderhoud vergt.’

Testen in de praktijk

Een flinke kostenbesparing dus, ook voor bestaand beton van uiteenlopende kwaliteit. ‘We zijn nu een spray en een mortel – voor grotere scheuren – in de praktijk aan het testen waarmee bestaand beton behandeld kan worden. Het voordeel van het organische materiaal is dat het beter werkt dan conventionele methoden waarbij een epoxy op de scheuren wordt aangebracht. Dat materiaal laat op een gegeven moment los en het duurt weken voordat bijvoorbeeld een parkeerdek behandeld is. Kalksteen is een betoneigen materiaal en kan aangebracht worden terwijl de parkeergarage in gebruik kan blijven. Met bouwbedrijf BAM en Waterschapsbedrijf Limburg zijn we dat in de praktijk aan het testen.’

De spray met kalksteenbacteriën komt nog dit jaar als commercieel product op de markt, de mortel en het zelfherstellende betonmoeten volgend jaar beschikbaar zijn. De TU Delft heeft daarvoor de onderneming Basilisk – vernoemd naar het mythische reptiel dat over water kan lopen – opgezet die op termijn moet opgaan in een joint venture met marktpartijen. Jonkers: ‘Het is niet de kerntaak van een universiteit een onderneming te leiden.’

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief. 

Lees ook: