Biorock

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Aragonitablagerung in einem Wasserrohr (Karlsbader Sprudelstein)

Biorock ist die Bezeichnung für ein von Wolf Hilbertz entwickeltes Verfahren zur elektrolytisch hervorgerufenen Akkretion (Abscheidung) von im Meerwasser gelösten Mineralien an 3D-Metallgittern mit dem Ziel, ein Unterbau für künstliche Korallenriffe zu erzeugen.

Geschichte[Bearbeiten]

Biorock Riffkonstruktion, Pemuteran Bay, Bali, Nov. 2005, Foto 1
Biorock Riffkonstruktion, Pemuteran Bay, Bali, Nov. 2005, Foto 2

Entwickelt wurde die Biorock-Technologie von Wolf Hilbertz in den 1970er-Jahren. Als junger Mann war er auf der Suche nach alternativen Baustoffen. Bei einem Besuch in einem Gradierwerk in Bad Salzuflen entdeckte er zufällig eine feste Ablagerung an den Wänden. Sie entstand dadurch, dass für die Kurgäste eine Salzlösung auf Reisig geträufelt wurde. Die Salzionen in diesem so entstandenen Solenebel wirkten sich vorteilhaft auf die Atemwege der Kurgäste aus. Ein Teil der Salze setzte sich jedoch als feste Ablagerung an den Wänden ab.

Nachdem sein Interesse geweckt war, experimentierte er mit Meerwasser. Im Jahre 1974 versenkte er ein Drahtgestell in Salzwasser und legte einen Gleichstrom an. Bereits am nächsten Morgen hatte sich auf dem Drahtgestell eine dünne, weiße Schicht aus Aragonit und Brucit angelagert.

Technologie[Bearbeiten]

In Meerwasser werden Gestelle aus Baustahl und Metallgewebe mit der gewünschten Form versenkt, durch die schwacher Gleichstrom fließt. Durch die Elektrolyse wird das Seewasser in seine chemischen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Die Stahlkonstruktion bildet hierbei den Minuspol und somit die Kathode. Vermutlich durch Konzentrationszunahme und die lokale Zunahme des pH-Wertes bildet sich auf ihr eine feste Kruste aus den im Meerwasser gelösten Salzen Aragonit (Kalziumkarbonat) und Brucit (Magnesiumhydroxid). Das kristallisierte Material auf dem Stahl hat eine weißliche bis graue Farbe und ähnelt in seinen Materialeigenschaften Beton. Pro Jahr wächst der Baustoff mit einer Geschwindigkeit von einem bis drei Zentimetern auf der gesamten Oberfläche. Die Größe und Form der Stahlkonstruktionen sind nicht relevant, so lange man für genügend Gleichstrom sorgt. Mit der Variation der Stromstärke kann man die Festigkeit des zukünftigen Baustoffes bestimmen. Bei einer großen Stromstärke lagert sich mehr weiches Brucit an dem Stahl an und der Vorgang wird beschleunigt. Bei einer niedrigen Stromstärke dauert der Vorgang länger und es lagert sich überwiegend das harte Aragonit an.

Auf Grund des Funktionsprinzipes sind der Formengebung und -vielfalt keine Grenzen gesetzt. Das Meer, die Energiezufuhr und die Zeit sorgen dafür, dass aus dieser Konstruktion zum Beispiel ein Gebäude wird.

Energieaufwand im Vergleich[Bearbeiten]

Zum Brennen von Zement für die konventionelle Herstellung von Beton werden Temperaturen von 1400 °C benötigt. Dazu werden bisher meist fossile Brennstoffe verwendet. Das Biorock-Verfahren benötigt deutlich weniger Energie im Vergleich zur Herstellung eines Bauteils auf herkömmliche Art, da mit nur 1000 Kilowattstunden eine Tonne Baustoff erzeugt werden kann.

Dieser Strom kann umweltfreundlich mit Hilfe von Windturbinen oder Solarzellen vor Ort erzeugt werden. Für eine hohe Bruchlast des Baustoffes benötigt man eine Stromstärke von etwa einem Ampere je Quadratmeter Oberfläche der Kathode. Die Traglast pro Quadratzentimeter beträgt 300 Kilogramm, etwa so viel wie handelsüblicher Leichtbeton.[1]

Sofern der abgeschiedene Wasserstoff aufgefangen wird, steht er, z.B. für den Betrieb einer Brennstoffzelle, zur Verfügung.

Anwendung zur Schaffung künstlicher Riffe[Bearbeiten]

Unter anderem wurde Wolf Hilbertz auch von den Korallen und ihrem Wachstum inspiriert. Gemeinsam mit dem Biochemiker und Korallenforscher Tom Goreau sorgte er mit der Anwendung der Biorock-Technologie für den Fortbestand vieler durch die Korallenbleiche schwer geschädigter Riffe auf Jamaika, den Seychellen, vor der Malediveninsel Ihuru, in Panama und in Bali. Unter anderem wurden dort künstliche Korallenriffe angelegt. Bis zum Jahr 2008 gab es in über 15 Ländern Biorock-Projekte unter anderem in Thailand, Indonesien, Papua-Neuguinea und in Mexiko.

Im Seegebiet Saya de Malha im Indischen Ozean versuchte man 1997 und 2002 mit der Biorock-Technik eine künstliche Insel zu schaffen.[2]

Setzt man auf die Stahlkonstruktionen abgebrochene, lebende Korallen, wachsen diese fest und breiten sich auf dem festen Untergrund aus. Denn die Polypen der Korallen verwenden einen großen Teil ihrer Energie darauf, Kalzium- und Magnesiumionen aus dem Meerwasser zu extrahieren. Mit der Mineralakkretion auf dem Stahl erspart der Mensch ihnen den Energieaufwand, selbst einen festen Untergrund zu schaffen. Dadurch wachsen sie viermal so schnell wie unter natürlichen Umständen.

Biorockstrukturen haben großes Potenzial als Wellenbrecher, da sie mit zunehmendem Alter immer stärker werden. Wird die Konstruktion von Stürmen und hohen Wellen oder durch die Kollision mit einem Schiff beschädigt, repariert sie sich mit Hilfe der Mineralakkretion zu einem großen Teil von selbst.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Solar-generated building material from seawater as a sink for carbon, Ambio 1992
  • T. F. Goreau, N. I. Goreau, T. J. Goreau: Korallen und Korallenriffe, in Biologie der Meere, 1991, Spektrum Akad. Verl., ISBN 3-89330-753-2
  • Electrodeposition of Minerals in Sea Water: Experiments and Applications, in: IEEE Journal on Oceanic Engineering, Vol. OE-4, No. 3, pp. 94-113, 1979
  • Solar-generated construction material from sea water to mitigate global warming, in: Building Research & Information, Volume 19, Issue 4 July 1991 , pages 242 - 255

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. mare-tv
  2. PDF der Saya de Malha Expedition 2002, rev. 1

Weblinks[Bearbeiten]