Strom soll die Küstenerosion stoppen: Aus Sand wird ein Feststoff härter als Beton

Wegen des klimabedingten Anstiegs der Meere kämpfen viele flache Küstenstaaten ums Überleben. Vielerlei technische Lösungen, die gewaltige Mengen an Material, vor allem an Beton, dessen Herstellung mit hohen Emissionen an Kohlenstoffdioxid (CO2) verbunden ist, sollen die Erosion der Strände verhindern. Alessandro Rotta Loria, Professor für Materialwissenschaften und Elektrochemie an der Northwestern University in Evanston und Chicago hat eine vermutlich bessere Idee: Er will gefährdete Küsten versteinern, sodass kein lockerer Sand mehr abgetragen werden kann.

Muscheln gaben den Anstoß

Rotta Loria ließ sich von Muscheln und anderen Meeresbewohnern inspirieren, die im Meerwasser gelöste Mineralien für den Aufbau ihrer extrem harten Schalen verwenden. Er nutzt dieselben natürlich vorkommenden, gelösten Mineralien, die vor allem aus Kalk bestehen, das Wasser sowie den Sand, allesamt Zutaten für normalen Beton, um Küstenabschnitte zu verfestigen. Anstatt jedoch Stoffwechselenergie zu nutzen, wie es Mollusken tun, setzt sein Team elektrische Energie ein, um die chemische Reaktion anzustoßen. In Laborexperimenten veränderte ein schwacher elektrischer Strom augenblicklich die Struktur des Meeressandes und verwandelte ihn in einen steinartigen Feststoff.

Elektrochemie aktiviert Mineralien im Meerwasser

Meerwasser enthält von Natur aus eine Vielzahl von Ionen und gelösten Mineralien. Wenn ein schwacher elektrischer Strom mit einer Spannung von zwei bis drei Volt an das Wasser angelegt wird, löst er chemische Reaktionen aus. Dadurch werden einige dieser Bestandteile in festes Kalziumkarbonat umgewandelt, das Mineral, das auch Weichtiere zum Aufbau ihrer Schalen verwenden. Mit einer etwas höheren Spannung (vier Volt) können diese Bestandteile überwiegend in Magnesiumhydroxid und Hydromagnesit umgewandelt werden, Mineralien, die in verschiedenen Steinen vorkommt. Diese wirken in einer sandigen Umgebung wie ein Klebstoff, der die Körner zusammenhält. Das Ergebnis ist härter als Beton.

Stabilisierung von Fundamenten im Wasser

Mit dieser Technik lassen sich auch vorhandene Schutzmauern vor der Zerstörung durch das Wasser schützen. Mit der Zeit gibt der sandige Untergrund nach, sodass die Bauwerke instabil werden. Bisher sucht man diesen Prozess durch das Einspritzen von Beton in den Untergrund zu beheben, mit meist mäßigem Erfolg. Die elektrochemische Versteinerung könnte das bröckelige Fundament in festen Stein verwandeln.

via Northwestern University