Beton, ein unverzichtbarer Baustoff, hat eine begrenzte Lebensdauer und erfordert regelmäßige Überwachung, um die strukturelle Sicherheit zu gewährleisten. Für eine schnelle und kostengünstige Analyse vor Ort hat das Institut für Physik der Universität São Paulo (Brasilien) in Zusammenarbeit mit der KU Leuven (Belgien) ein neuartiges Leuchtmaterial entwickelt, das unter UV-Licht schädliche Verbindungen im Beton nachweisen kann. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Chemical Communications* veröffentlicht.

Betonkonstruktionen haben eine durchschnittliche Nutzungsdauer von etwa 50 Jahren. Sie sind anfällig für Versauerung durch Luftfeuchtigkeit, Salze und Gase, was zu Stahlkorrosion und einer Verringerung der Tragfähigkeit führt. Herkömmliche Prüfmethoden erfordern Bohrungen zur Probenentnahme für Laboranalysen, was zeitaufwändig, arbeitsintensiv und kostspielig ist. Zudem ist das Bohren in schwer zugänglichen Bereichen schwierig und kann die Konstruktion verändern und ihre Festigkeit schwächen.

Forscher des Labors für Nanomaterialien und Anwendungen am Institut für Physik der Universität São Paulo haben einen Katalysator auf Basis von Schichtdoppelhydroxiden (LDHs) entwickelt, der durch die Zugabe von dreiwertigem Europium (Eu³⁺) orange-rot leuchtet. Labortests zeigen, dass sich die Leuchtfarbe des Materials unter UV-Licht mit der Menge des absorbierten Carbonats verändert. Dies kann genutzt werden, um den Grad der Betonschädigung zu bestimmen: Eine stärkere Rotverschiebung deutet auf einen höheren Carbonatgehalt und eine stärkere Schädigung hin. Erstautorin Alison Ferreira Morais erklärte: „Diese Technologie ermöglicht die Bestimmung des Betonschädigungsgrades und des Instandhaltungsbedarfs in Echtzeit, ohne Bohren oder Wartezeiten auf Laboranalysen. Dies unterstützt die vorbeugende Instandhaltung und beugt Unfällen vor.“

Wissenschaftler sagen, der nächste Schritt sei die Entwicklung von Sensoren, die lumineszierende Materialien erkennen und deren Witterungsbeständigkeit und Stabilität unter realen Bedingungen testen können. Dieses neue Verfahren verbessert nicht nur die Gebäudesicherheit, sondern trägt auch zur Kostensenkung und Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks bei. IF-USP-Professor Danilo Mustafa betont: „Je länger die Lebensdauer eines Gebäudes, desto weniger Investitionen sind nötig und desto größer ist der Beitrag der Bauindustrie zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Diese Branche ist für 8 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich, hauptsächlich durch die Betonproduktion und die Gebäude selbst.“ Auch Forscher der Universität Kiel waren an dieser Studie beteiligt.

Weitere Informationen: Alysson F. Morais et al., „Eu³⁺-dotierte ZnAl-Schichtdoppelhydroxide als kalibrierungsfreie Carbonatfluoreszenzsensoren“, *Chemical Communications* (2023). Zeitschrifteninformationen: *Chemical Communications*