Es klingt ein bisschen nach Alchemie, hat aber mit Zauberei rein gar nichts zu tun: Forschende der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen (HAWK) untersuchen, wie gewöhnliches Wasser für begrenzte Zeit in eine, wie ein Biozid wirkende Substanz „verwandelt“ werden kann und dann wieder zu Wasser wird. Der Schlüssel ist eine Behandlung mit Plasma, das aus Flüssigkeiten sogenannte PAL (plasma activated liquids) macht.
Es gibt einige Organismen, die Kulturgütern Schaden zufügen können: Schimmelpilze, die Materialien abbauen und Risse verursachen, Algen, die Biofilme bilden oder Käfer und Motten, die sich über altes Holz und Textilien hermachen. Der Einsatz von Bioziden gegen diese Schädlinge hat unschöne Nebenwirkungen: Biozide sind oft lange aktiv, verbleiben am Material und in der Umwelt und richten dort langwierige Schäden an. PAL dagegen haben das Potenzial, Organismen ohne schädliche Umwelteinflüsse abzutöten. Doch wie sie auf unterschiedliche kulturgutrelevante biogene Schädlinge wirken und wie sie eingesetzt werden könnten, ist bislang noch unerforscht.
„Es ist nachgewiesen, dass PAL auf Mikroorganismen wirkt. Doch wie sie Algen, Schimmelpilze und Schadinsekten auf empfindlichen Materialien reduzieren, darüber gibt es noch keine Erkenntnisse“, erklärt Roksana Jachim, Restauratorin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt „PEaK“, das durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert wird. PEaK steht für „PAL – Einsatzmöglichkeiten an Kulturgut“: Forschende aus drei Fakultäten der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen wollen mit PEaK herausfinden, wie und wo PAL bei der Restaurierung von Kulturgütern angewendet werden können. Erste Versuche, zum Beispiel an Mottenlarven und Algen, hätten vielversprechende Ergebnisse geliefert, sagt Jachim.
Ziel: Alternative zu herkömmlichen Bioziden
Diese und weitere erste Ergebnisse wurden nun bei einem Kick-Off-Event vorgestellt. Ziel des Projekts PEaK ist die Entwicklung einer umweltfreundlichen, aber effektiven Alternative zu herkömmlichen toxischen Bioziden für den Einsatz an sensiblen historischen Materialien. Außerdem interessiert die Forschenden, wie PAL mit Alt-Bioziden reagieren, die noch an Kulturgütern haften.
PAL entstehen, indem Flüssigkeiten mit Plasma in Kontakt gebracht werden. Plasma gilt als vierter Aggregatzustand der Materie neben fest, flüssig und gasförmig. Fügt man einem Gas Energie hinzu, entsteht Plasma. Kommt Plasma mit einer Flüssigkeit in Berührung, verändert diese ihre chemische Zusammensetzung. Reaktive Spezies wie zum Beispiel Ozon oder Peroxide entstehen. Dadurch wirkt die Flüssigkeit für eine bestimmte Zeit beispielsweise keimabtötend. Dabei sind PAL nicht nur effektiv, sondern können von Restauratoren und Restauratorinnen auch ohne aufwendige Schutzmaßnahmen genutzt werden und sind nicht persistent. Stattdessen verlieren sie ihre Wirkung und haben somit keinen langfristigen Einfluss auf die Umwelt.
Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen von PAL
In Kooperation mit namhaften Partnern wie dem Niedersächsischen Landesamt für Denkmalpflege (NLD), der LWL-Denkmalpflege, Landschafts- und Baukultur in Westfalen (LWL-DLBW), dem Kunstreferat der Ev. Landeskirche Hannover und der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) diskutierten die Teilnehmenden des Kick-Offs Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen zur Dekontamination von Kulturgut. „PAL zeigen vielversprechende Ergebnisse bei der Bekämpfung von mikrobiellen Schadorganismen, ohne die negativen Langzeiteffekte chemischer Biozide“, so Prof. Dr. Wolfgang Viöl, einer der führenden Projektleiter. Der von Viöl aufgebaute Forschungsschwerpunkt für Laser- und Plasmatechnologie der Fakultät Ingenieurwissenschaften und Gesundheit ist prädestiniert, diverse PAL spezifisch einzustellen und Wechselwirkungen mit sensiblen Materialien zu erarbeiten.
Bis Juli 2026 wird das HAWK-Forschungsteam der Fakultäten Ingenieurwissenschaften und Gesundheit, Bauen und Erhalten und Ressourcenmanagement eine breite Datengrundlage erarbeiten und zusammen mit Profis aus der Denkmalpflege und der Restauration ein Diskussionspapier für den Einsatz der PAL-Technologie an Kulturgut entwickeln. „Der Schutz des Kulturguts sowie die Erhaltung seiner Authentizität stehen dabei im Vordergrund“ erklärt Dr. Kirsti Krügener, angestellte Wissenschaftlerin und Restauratorin im Projekt.
Neben der Untersuchung der Effizienz von PAL in Wechselwirkungen mit Kontaminationen und sensiblen Materialien liegt der Fokus auch auf der praktischen Anwendbarkeit. „Eines der Projektziele ist, zusammen mit der DBD Plasma GmbH eine benutzerfreundliche, vor Ort nutzbare Anlage zu entwickeln, damit sich aufwändige Objekttransporte erübrigen“ so Marcus Harms und Jannik Schulz, im Projekt angestellte Ingenieure und wissenschaftliche Mitarbeiter. Weitere Informationen >>>