Bauen neu gedacht: Wie Stroh, Bakterien und Urin zu Baustoffen der Zukunft werden

Wenn Bakterien mauern: Wie Stroh, Urin und alte Ziegel zu Baustoffen werden Ein Ziegel aus zermahlenem Bauschutt, zusammengehalten von Bakterien. Ein Mauerstein aus gepresstem Stroh. Und menschlicher Urin als Rohstoff für Biobeton. Was zunächst nach einer ziemlich eigenwilligen Materialliste klingt, könnte einen Einblick in die Baustelle der Zukunft geben.

Denn beim Bauen entscheidet längst nicht nur die Heizung darüber, wie klimafreundlich ein Gebäude ist. Auch die Herstellung der Materialien spielt eine große Rolle. Nach dem aktuellen Bericht des UN-Umweltprogramms entfallen rund 37 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen auf Gebäude und Bauwirtschaft; zugleich beansprucht der Sektor beinahe die Hälfte der weltweit gewonnenen Rohstoffe.

Genau deshalb suchen Forschungsgruppen nach Materialien, die weniger Energie benötigen, nachwachsen oder sogar aus Dingen entstehen, die bislang als Abfall gelten.

Aus alten Ziegeln könnte wieder ein neuer Stein werden Eine dieser Ideen beginnt mit etwas ausgesprochen Unscheinbarem: zermahlenen alten Ziegeln.

Produktdesigner experimentieren damit, solches Abbruchmaterial nicht einfach zu entsorgen, sondern biologisch wieder zu verfestigen. Bestimmte Bakterien können dabei über einen Prozess namens mikrobiell induzierte Calciumcarbonat-Fällung , kurz MICP, mineralische Kristalle erzeugen. Diese setzen sich zwischen einzelnen Körnern ab und wirken dort wie eine Art biologischer Zement.

Vereinfacht gesagt: Die Mikroorganismen helfen dabei, aus losem Material wieder einen festen Verbund entstehen zu lassen.

Das Prinzip ist wissenschaftlich gut untersucht. Urease-bildende Bakterien spalten Harnstoff. Dabei entstehen unter geeigneten Bedingungen Carbonationen, die mit Calcium reagieren und Calciumcarbonat bilden – also einen mineralischen Stoff, der beispielsweise auch in Kalkstein vorkommt.

Der Charme daran: Solche Prozesse können bei deutlich niedrigeren Temperaturen stattfinden als das Brennen klassischer Ziegel oder die Herstellung von Zement.

Und was hat Urin damit zu tun? An dieser Stelle wird es ungewöhnlich – aber chemisch ziemlich logisch.

Harnstoff ist ein wichtiger Bestandteil menschlichen Urins. Statt ihn ausschließlich synthetisch bereitzustellen, untersuchen Forschende deshalb, ob sich Urin direkt als Rohstoff für die Biomineralisierung nutzen lässt.

Dass das grundsätzlich funktioniert, ist bereits gezeigt worden. Wissenschaftler stellten schon vor einigen Jahren Bioziegel mithilfe menschlichen Urins und Bakterien her.

Besonders weit ist inzwischen ein Forschungsprojekt der Universität Stuttgart. Dort werden Sand, Bakterien und calciumhaltiger Urin miteinander kombiniert. Über mehrere Tage entstehen Calciumcarbonat-Kristalle, die die Sandkörner zu einem festen Material verbinden. Chemisch ähnelt das Ergebnis einem Kalksandstein.

Die bislang erzielten Werte zeigen zugleich Potenzial und Herausforderung: Mit technischem Harnstoff erreichten die Forschenden Druckfestigkeiten von mehr als 50 Megapascal, mit synthetisch stabilisiertem Urin rund 20 Megapascal. Bei echtem menschlichem Urin waren es bislang etwa fünf Megapascal. Die Wissenschaftler arbeiten deshalb unter anderem daran, störende Bestandteile des Urins besser zu kontrollieren.

Geplant sind auch Praxistests, bei denen Urin direkt an Orten mit vielen Menschen gesammelt und anschließend sowohl für Baustoffe als auch zur Rückgewinnung von Düngemittelbestandteilen verwendet werden könnte.

Aus einem Abwasserstrom würde damit theoretisch gleich zweimal ein Rohstoff.

Der andere Kandidat wächst auf dem Feld Während Bakterien gewissermaßen als kleine Mineralfabriken arbeiten, setzt ein weiteres Forschungsprojekt auf einen Baustoff, den die Menschheit schon sehr lange kennt: Stroh.

An der Bauhaus-Universität Weimar wird daran gearbeitet, hochverdichtete Strohsteine so weiterzuentwickeln, dass sie nicht nur dämmen, sondern auch tragende Aufgaben übernehmen können.

Dabei wird das Stroh verarbeitet, unter Druck erhitzt und mit ligninbasierten Bindemitteln kombiniert. Lignin ist ein natürlicher Bestandteil von Pflanzen und sorgt unter anderem für deren Stabilität.

Die Universität erforscht sogar die Erwärmung des Materials mit Mikrowellen. Dadurch soll das Stroh gleichmäßiger erhitzt werden; zugleich könnte weniger Energie benötigt werden, weil nicht erst eine komplette Form oder ein Ofen aufgeheizt werden muss. Für das Verfahren wurde bereits eine Patentanmeldung eingereicht.

Der große Vorteil liegt auf der Hand: Stroh wächst jedes Jahr neu, ist in vielen Regionen verfügbar und besitzt von Natur aus gute Wärmedämmeigenschaften.

Das Forschungsziel geht jedoch weiter. Die Steine sollen nach dem Rückbau möglichst wieder getrennt, recycelt oder in biologische Kreisläufe zurückgeführt werden können.

Vom Labor auf die echte Baustelle Damit aus einer guten Idee ein Baustoff wird, reicht allerdings ein stabiler Prototyp nicht aus.

Materialien müssen über viele Jahre zuverlässig mit Feuchtigkeit, Frost, Hitze, Belastungen und Brandschutzanforderungen zurechtkommen. Hinzu kommen Normen, Bauzulassungen, industrielle Produktion und die Frage, ob sich das Ganze zu konkurrenzfähigen Kosten herstellen lässt.

Genau dort befindet sich derzeit die spannendste Phase.

Das Projekt StrawBrick der Bauhaus-Universität soll mithilfe einer Förderung von 100.000 Euro als Demonstrator in Stuttgart umgesetzt werden. Im Rahmen der Internationalen Bauausstellung IBA’27 soll das Material 2027 praktisch erlebbar werden.

Auch bei mikrobieller Zementierung bleiben Fragen offen. Wissenschaftliche Übersichtsarbeiten nennen unter anderem Produktionskosten, Skalierbarkeit und entstehende Ammoniumverbindungen als Herausforderungen, die für einen breiten Einsatz gelöst werden müssen.

Vielleicht besteht die Zukunft nicht aus einem einzigen Wunderbaustoff Das eigentlich Interessante an diesen Projekten ist deshalb weniger die Vorstellung, dass Beton oder Ziegel plötzlich komplett verschwinden.

Wahrscheinlicher ist eine vielfältigere Baustoffwelt.

Hier werden alte Ziegel wiederverwendet, dort übernimmt Stroh einen Teil der Wand. An anderer Stelle könnten Mikroorganismen Sand verfestigen oder Risse in Beton reparieren. Entscheidend wäre nicht ein einzelner Ersatzstoff, sondern eine Bauwirtschaft, die Rohstoffe länger nutzt und Materialien bereits mit ihrem späteren Rückbau im Kopf entwickelt.

Dass ausgerechnet Stroh, Bakterien und sogar Urin dabei eine Rolle spielen könnten, zeigt vor allem eines: Manchmal steckt der nächste Rohstoff nicht tief unter der Erde.

Sondern auf dem Acker, im Bauschutt – oder an einem Ort, an dem bislang wirklich niemand an Baumaterial gedacht hat.

Warum das Hoffnung macht Die Forschung zeigt, dass nachhaltigeres Bauen nicht zwangsläufig auf einen einzigen technologischen Durchbruch warten muss. Viele Lösungen entstehen bereits aus vorhandenen regionalen Rohstoffen, Reststoffen und biologischen Prozessen. Entscheidend ist nun, welche davon den Schritt aus dem Labor in den Baualltag schaffen.