Biobeton aus Urin – daran tüfteln Forscher aus Stuttgart. Bisher haben Uni-Mitarbeiter ihren Urin für das Projekt gespendet, nun sammeln die Forscher im großen Stil auf der Messe CMT.
Etwa 95 Prozent Wasser, Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure, Salze, Hormone, Enzyme und Farbstoffe. Das sind die Inhaltsstoffe, aus denen Urin besteht. Und Letzteres ist nicht der Stoff, aus dem für gewöhnlich die Träume sind.
Obschon, für manche schon. Die Träume von einer besseren, emmissionsärmeren Zukunft. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Stuttgart versuchen, einen neuen, nachhaltigen mineralischen Baustoff zu schaffen: Biobeton. Denn die Zement-Herstellung ist eine der emissionsintensivsten Industrieprozesse.
Biobeton: CO2-neutral und aus Abfallstoffen made in Stuttgart
Die Herstellung erfolgt mithilfe von Biomineralisierung. Bei diesem Verfahren produzieren lebende Organismen durch chemische Reaktionen anorganisches Material. Das Material kann potenziell CO₂-neutral komplett aus Abfallstoffen hergestellt werden.
Und der wichtigste Stoff, der für die Herstellung benötigt wird, ist Urin – ein reichlich vorhandener, aber bisher verkannter Rohstoff. Zur Grundzutat Sand geben die Forschenden ein bakterienhaltiges Pulver, füllen die Mischung in eine Schalung und spülen sie drei Tage lang mit Urin, der mit Calcium angereichert wird. Die Bakterien bewirken, dass der im Urin enthaltene Harnstoff zu Carbonat umgewandelt wird. Durch das Calcium wachsen Kristalle aus Calciumcarbonat (Kalk) heran. Das Sandgemisch verfestigt sich zu Biobeton, einem Festkörper, der chemisch Ähnlichkeiten zum natürlichen Kalksandstein aufweist.
„Die bisher hergestellten Proben weisen vielversprechende Materialeigenschaften für bestimmte Einsatzgebiete im Hochbau auf“, sagt Lucio Blandini, Leiter des Instituts für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart. Das Projektteam hat Probekörper hergestellt, die Druckfestigkeiten von über 60 Megapascal (MPa) erreichen – deutlich höher als in allen bislang veröffentlichten Studien zur Biomineralisierung. Das heißt: Auch mit Urin können hochfeste Bausteine hergestellt werden.
Camper in Stuttgart zur Spende aufgerufen
Der Biomineralisierungsprozess erfordert große Mengen an Urin, etwa 26 000 Liter pro Kubikmeter Biobeton. Woher aber so viel Urin nehmen? Bisher mussten sich die Mitarbeiter des Teams als Urinspender für die Forschung zur Verfügung stellen. Da man aber für die Herstellung von einem kleinen Zylinder, der gerade so gut in die Hand passt, allein schon acht Liter Urin braucht, für die es wiederum rund 25 Toilettengänge braucht, kommt man damit nicht weit.
Doch nun haben die Wissenschaftler einen neuen Weg aufgetan, um an den Urinfluss zu kommen: Camperinnen und Camper, die während der Tourismusmesse CMT vom 17. bis 25. Januar auf dem Wohnmobilstellplatz der Messe Stuttgart stehen, sind dazu aufgerufen, den Urin aus ihren Trenntoiletten zu spenden. Damit können sie das Forschungsprojekt unterstützen, damit das Team zukünftig auch größere Bauteilformate herstellen und testen kann. Unterstützt wird das von den Unternehmen für nachhaltige Toilettensysteme Arwinger und Kompotoi sowie der Messe Stuttgart.
Die Urin-Spenden können während der Messelaufzeit direkt auf dem Stellplatz abgegeben werden, die Firmen Arwinger und Kompotoi stellen hierfür einen speziellen Sammelbehälter bereit und organisieren den Abtransport. Zudem stehen Daniele Funaro vom Institut für Mikrobiologie und Axel Steffens vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart während der Messe am Stand der Firma Arwinger (Halle 8 / Stand D03) für Gespräche bereit.
Aus 600 Litern Urin lassen sich rund 23 Liter Biobeton herstellen
In dem Sammelbehälter sind nach knapp zwei Tagen geschätzt 60 Liter Urin zusammen gekommen. 600 Liter kann er fassen. „Die werden wir schon noch vollkriegen bis zum Ende der Messe“, sagt Sven Mahn, Geschäftsführer der Firma Arwinger. „Je länger die Leute hier campen, desto mehr feiern und trinken sie und desto öfter müssen sie auf die Toilette und diese auch wieder leeren“. Aus den 600 Litern ließen sich dann rund 23 Liter Biobeton herstellen. „Das sind etwa zwei Wasserkästen“, sagt Mahn.
Auch Funaro wurde an den ersten Tagen schon von etlichen Besuchern zu dem Biobeton befragt, viele davon sind selbst in der Baubranche tätig, aber auch Camper zeigen Interesse. „Die meisten finden den Gedanken, aus Urin Beton herzustellen, erst einmal lustig, aber wenn wir den Prozess erklären, sind sie durchaus beeindruckt“, sagt er.
Stuttgarter Forscher: Viele finden Idee skurril
Diese Erfahrung hat auch Blandini gemacht. „Die Menschen nehmen die Idee als skurril wahr und schmunzeln darüber – uns ist es aber wichtig, dass wir zu einem Umdenken kommen und zu einer Enttabuisierung von bestimmten Stoffen wie Urin. Das Tabuisieren können wir uns schlicht nicht leisten. Wir wollen dafür sensibilisieren, dass diese Stoffe für uns kostbar sein können und wir wieder mehr in Kreisläufen denken müssen, wie es uns die Natur vormacht.“
Die Rechtslage mache es den Wissenschaftlern bei diesem Vorhaben allerdings nicht immer leicht. Denn Urin gilt in Deutschland als Abfallprodukt. „Wir mussten erst eine Berechtigung einholen, um mit Abfall arbeiten zu dürfen – sonst wäre das Projekt nicht zulässig“, sagt Blandini.
Besonders oft wird Blandini mit der Frage konfrontiert, ob der Biobeton stinke, besonders dann, wenn der Spender etwa Spargel gegessen habe. „Da kann ich die Fragesteller beruhigen und mit einem klaren Nein antworten“, sagt Blandini. Das Riechen an dem Zylinder bestätigt das: Der Biobeton riecht schlicht nach gar nichts.
Langfristig werden die 600 Liter, die bei der Messe hoffentlich gesammelt werden, auch nicht ausreichen. Das vom Land geförderte Projekt ist auf zwei Jahre angesetzt, und noch viele Fragen sind zu klären. Etwa ob der Urin, der nun erstmals aus einer breiteren Bevölkerungsgruppe kommt und etwa Hormone, Antibiotika oder Zucker enthalten kann, den Bakterien etwas anhaben kann. Deshalb ist eine weitere Sammelaktion in Kooperation mit dem Flughafen Stuttgart geplant.
Ziel der Forschung sei es nicht, herkömmlichen Beton vollständig zu ersetzen, sagt Blandini: „Wir verstehen den Baustoff vielmehr als intelligente Ergänzung für ausgewählte Anwendungen.“ Man werde wahrscheinlich nicht alle Eigenschaften von Beton ersetzen können – aus derzeitiger Sicht würde er etwa keinen Zehn-Meter-Turm daraus bauen. „Aber ein Haus aus Biobeton, das, denke ich, wird es irgendwann sehr wohl geben.“
Infos
Über das Projekt
Die Biomineralisierungs-Forschung ist Teil des Projekts „SimBioZe“, in dem drei Institute der Universität Stuttgart ihre Kompetenzen bündeln: Das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), das Institut für Mikrobiologie (IMB) und das Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA). Zudem ist das Zentrum Ökologischer Landbau der Universität Hohenheim beteiligt. Im Fokus des Projekts steht neben der Biomineralisierung auch die Einbindung des Biobetons in eine zirkuläre Wertschöpfungskette: Das Projekt zeigt auf, wie Urin aus Abwasserströmen gesammelt und aufbereitet werden kann, um ihn als Rohstoff für die Biobetonproduktion zu nutzen. Gleichzeitig untersucht das Team, wie sich dabei sekundäre Wertstoffe zurückgewinnen lassen, etwa zur Herstellung von Düngemitteln. Das Projekt wird finanziert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.
Über die CMT
Die CMT ist die weltweit größte Publikumsmesse für Tourismus und Freizeit. Jedes Jahr präsentieren sich in Stuttgart zahlreiche nationale und internationale Reiseziele. Sie ist die wichtigste Neuheitenschau der Camping- und Caravaningbranche zum Jahresbeginn. Zeitgleich finden vier Tochtermessen statt: die Fahrrad - & WanderReisen, die Kreuzfahrt- & SchiffsReisen, die Golf- & WellnessReisen sowie die Selbstausbau. Die CMT geht noch bis zum 25. Januar.
Über Arwinger Arwinger ist ein Hamburger Start-up, das sich im Frühjahr 2021 mit der Erfindung der Kassettentrenntoilette gegründet hat. Das Unternehmen entwickelt und produziert Umbausätze sowie Austauschmodelle für die Umrüstung von fest in Campingfahrzeugen verbauten Chemie-Kassettentoiletten zur Trenntoilette mit Kassette.
Über Kompotoi Kompotoi entwickelt, vermietet, plant und verkauft ökologische Komposttoiletten. Die Toiletten sind geruchsfrei und besonders umweltfreundlich. Kompotoi verwendet keine chemischen Zusätze, arbeitet wassersparend und macht aus dem „Human Output“ einen Bodenverbesserer. Die Standorte in Deutschland sind aktuell München, Darmstadt, Köln/Bonn und Hamburg.
