20.12.2016

Branchen-News

Tagung in Sondershausen zur Dekontaminierung

von Julia Dummer und Lena Lang
das ehemalige Konservatorium in Sondershausen. Fotos: Innovent


Neue Plasma- und Lasertechnologien

Von Mai 2015 bis Dezember 2016 hat die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) das Vorhaben „Dekontaminierung biozidbelasteter Kulturgüter auf organischer Basis durch Einsatz neuer Laser- und Plasmareinigungstechnologie am Beispiel der Goldenen Kutsche im Schlossmuseum Sondershausen“ unterstützt. Unter Leitung von INNOVENT Technologieentwicklung e. V. und in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung (BAM) wurden die Möglichkeiten des Biozidabbaus durch Lasertechnik mit kurzen und ultrakurzen Laserpulsen sowie mittels Atmosphärendruckplasmas untersucht. Hinzugezogen wurde ein interdisziplinärer Fachbeirat. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts sowie ergänzende Vorträge aus der aktuellen Forschung und der Praxis der Dekontamination wurden auf dem 3. Workshop von Inn-O-Kultur am 14. Dezember 2016 im thüringischen Sondershausen vorgestellt.

Das Laser-Projektteam in der Diskussion. Fotos: Innovent
Die Projektteams stellen sich den Fragen des Plenums zur Laser- und Plasmatechnologie. Fotos: Innovent
Direktorin des Schlossmuseums Christa Hirschler im MDR-Interview. Fotos: Innovent
Zur Tagung gehörte eine Führung durch das Schlossmuseum Sondershausen. Fotos: Innovent

Materialschonende Laser- und Plasmatechnologie

In der Begrüßung würdigte und betonte der Bürgermeister von Sonderhausen Joachim Kreyer die Brisanz im Umgang mit biozidbelasteten Kunst- und Kulturgut und wie wichtig es heute ist, für dieses Thema zu sensibilisieren und verantwortungsvoll damit umzugehen. Schlussfolgernd wies er auf die notwendige Prämisse hin, auf eine Reduzierung der Biozidbelastung von Kunst- und Kulturgütern hinzuarbeiten.

Paul Bellendorf von der DBU machte in seiner Einführung ebenfalls darauf aufmerksam, dass generell vielerorts ein viel zu geringes Bewusstsein hinsichtlich des Umgangs und der Gefahren durch Biozidbelastung, speziell von Kulturgütern, besteht. Die DBU hat auf diesen Umstand reagiert und mit der Überarbeitung der Förderleitlinien zum Jahr 2016 im Förderthema 13 „Bewahrung und Sicherung national wertvoller Kulturgüter vor schädlichen Umwelteinflüssen“ die „Entwicklung und Erprobung von Verfahren, Methoden und Produkten zum Umgang mit schädigenden Altrestaurierungen“ als förderfähiges Thema explizit aufgenommen.

Bei der anschließenden Vorstellung des Projekts präsentierte Bettina Bärnighausen vom Schlossmuseum Sondershausen virtuell das Objekt, dass als Aufhänger für Versuche einer Dekontamination fungierte: die Goldene Kutsche, ein barocker Staatswagen der Fürsten von Schwarzenburg-Sondershausen. Die erste Maßnahme einer Behandlung mit Hylotox 59 gegen einen akuten Anobienbefall wird 1969 angenommen. 1998/99 wurden erste Hinweise auf eine Belastung mit Bioziden in Form von kristallinen Ausblühungen an den Holzoberflächen registriert. Anschließende Laboranalysen bestätigten eine Anwendung von Hylotoy 59 (enthält DDT und Lindan). Für die Versuche einer Dekontamination von Oberflächen wurde Probematerial in Form von belastetem Altholz mit natürlicher Biozidalterung verwendet, sowie originale Bauteile der Goldenen Kutsche und ehemalige Schutzhölzer von Gemälderückseiten mit leichter Verschmutzung, die das Schlossmuseum Sondershausen zur Verfügung stellte. Um reproduzierbarere Ergebnisse zu erhalten, stellte man für die Anwendung mit kaltem Atmosphärenplasma auch DDT-belastete Probekörper aus Buchenfunier im Labormaßstab her.

Die Ergebnisse aus der Forschung zum Thema Einsatz von Lasertechnologie stellte Birgit-Angelika Schmidt von der BAM vor. Eingesetzt wurden kurz- und ultrakurz gepulste Laser. Im günstigsten Fall konnte eine Chlorabreicherung bei Untersuchung der behandelten Fläche von 55 bis 70 Prozent auf holzsichtigen Oberflächen erzielt werden. Die Vorteile dieser Anwendung wurden im Vergleich zur mechanischen Trockenreinigung darin beschrieben, dass es sich um eine zerstörungsfreiere Methode handelt. Tiefe Rillen und schwer zugängliche Partien im Holz lassen sich ebenfalls besser als mit herkömmlichen mechanischen Methoden bearbeiten. Kristalline Ausblühungen werden nicht in das Holzgefüge eingerieben, sondern direkt entfernt. Bei gefassten Oberflächen kam es durch die Laserbehandlung zu Farbveränderungen, welche negativ bewertet werden können. Zum Nachweis einer Chlorabreicherung wurde ein stationäres RFA-Gerät eingesetzt.

Den Einsatz von kaltem Atmosphärendruckplasma stellte Constanze Roth von INNOVENT e. V. Technologieentwicklung vor. Bei der Auswahl der Plasmaquellen und der Einstellung der Parameter wurde darauf geachtet, dass sie möglichst materialschonend auf sensiblen Oberflächen arbeiten und in der Praxis einsetzbar sind. Der Nachweis von Biozid auf der Oberfläche des Holzes erfolgte über Gaschromatographie – Massenspektroskopie (GCMS). Hier wurden neben den natürlich gealterten Proben auch mit DDT künstlich kontaminierte Probekörper mit verschiedenen Plasmaquellen und variierbaren Parametern behandelt. Verschiedene Prozessgase kamen zum Einsatz. Während der Behandlung wurden kurzzeitig unterschiedlich hohe Temperaturen auf der Oberfläche erzeugt, die von den jeweils gewählten Parametern abhängen. Teilweise konnte eine Abreicherung von 60 bis 75% erzielt werden. Weitere Untersuchungen sollten auf gefassten Oberflächen erfolgen.

Auch hier kann wieder lediglich die Oberfläche im µm-Bereich gereinigt, also die Biozidbelastung reduziert werden. Diese Ergebnisse für ungefasstes, mit DDT-kontaminiertes Holz verstehe Roth als erste Grundlage für weiterführende Entwicklungen auf diesem Gebiet.

Das Laser-Projektteam in der Diskussion. Fotos: Innovent
Die Projektteams stellen sich den Fragen des Plenums zur Laser- und Plasmatechnologie. Fotos: Innovent
Direktorin des Schlossmuseums Christa Hirschler im MDR-Interview. Fotos: Innovent
Zur Tagung gehörte eine Führung durch das Schlossmuseum Sondershausen. Fotos: Innovent

Eulan am Deutschen Historischen Museum Berlin

In Form von Blitzlichtvorträgen wurden weitere Arbeiten und Projekte vorgestellt. Martina Homolka, Deutsches Historisches Museum Berlin, präsentierte ihre Arbeit zu Eulan – Anwendung und Entwicklung eines Biozids und seine Relevanz in musealen Sammlungen. Michael Thomas vom Frauenhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST Braunschweig sprach über die Reinigung und Abnahme von Schadenspotential bergenden Silbersulfid auf Metallfadenstickereien auf Seidengeweben mit Atmosphärendruck arbeitenden Plasmapens. Was von ihm, auch unter Beachtung der konservatorischen Aspekte, als sehr aussichtsreich bezeichnet wurde, da ein punktgenauer Einsatz möglich ist. Die Optimierung des Verfahrens ist Gegenstand der aktuellen Untersuchungen. Hierbei handelt es sich um ein ebenfalls von der DBU gefördertes Projekt, mit den Kooperationsspartnern Frauenhofer-Institut, dem Institut für Restaurierung- und Konservierungswissenschaften der TH Köln sowie als assoziierten Partner dem Deutschen Textilmuseum Krefeld. Martin Meyer, Germanisches Nationalmuseum Nürnberg, stellte das Projekt CO2-Schneestrahltechnologie zur Reinigung der Oberflächen schadstoffbelasteter Kulturgüter vor. In diesem Projekt arbeiten das GNM, die DBU und das Fraunhofer-Institut zusammen. Das Projekt soll 2017 abgeschlossen werden. Erste Untersuchungsschritte lagen in der Entwicklung und Herstellung von unterschiedlichen Probematerialien zur Erforschung von Schwellenwerten im Hinblick auf schädigenden Oberflächenveränderungen. Versuche wurden und werden an verschiedenen Materialoberflächen z. B. Hölzern, Metallen, Papieren und Geweben durchgeführt.

Zerstörungsfreie Detektion

Neben den technologischen Lösungsansätzen zur Dekontamination, ist die Frage nach einer aussagekräftigen zerstörungsfreien Detektion von Bioziden in den Kulturgütern eine auch von den Workshop Teilnehmern immer wieder aufgeworfene Fragestellung. Die genaue Kenntnis der Art und des Umfangs der Kontamination sind eine Voraussetzung für die Auswahl und Kontrolle geeigneter Reinigungsstrategien. Michael Panzner, Fraunhofer-Institut für Werkstoffe und Strahlentechnik, stellte seine derzeit laufenden modellhaften Untersuchungen der Möglichkeiten und Grenzen der Detektion anthropogen induzierter Biozide in Kulturgütern mittels THz-Technologie vor. Er arbeitet mit der Fa. Püschner und dem Landesamt für Denkmalpflege Sachsen zusammen. Der Vorteil zu anderen Detektionsmethoden ist ein dämpfungsfreies Durchdringen vieler Materialien. Diese Untersuchungsmethode ist absolut zerstörungsfrei, da dieser Wellenbereich sehr energiearm ist. Die Messungen können auch eine Flächenverteilung detektieren und die Messergebnisse darstellen. Im Ausblick sollen Versuche mit kontaminierten Textilien durchgeführt werden.

Systematisches Vorgehen

Anke Weidner von Art Detox zeigte Strategien zum Umgang mit kontaminiertem Kulturgut in größeren Zusammenhängen auf. Sie betonte, dass systematisch und unter Einbeziehung von Fachleuten vorgegangen werden sollte. Das erste Beispiel beschäftigte sich mit dem Umgang mit 1.100 belasteten Gemälden im Depot der Staatlichen Museen Schwerin. Die Gemälde wurden mechanisch mit herkömmlichen Methoden wie Pinsel, Sauger oder Schwämmchen unter Beachtung des Arbeitsschutzes gereinigt. Da hierbei keine Dekontamination stattfand, sondern lediglich eine oberflächige Reinigung, wurden die Rückseiten der Gemälde mit einem Hinweisschild zum zukünftigen Umgang versehen. Da das Gemäldedepot häufig als Durchgangsraum genutzt wird, wurden die Schrankanlagen komplett verhüllt, um die Verschleppung von kontaminiertem Staub zu vermeiden. Der Erfolg dieser Maßnahme konnte nach einem Jahr durch erneute Staubmessungen nachgewiesen werden.

Das zweite Praxisbeispiel handelte von der Reduzierung von Bioziden an einem 417-Objekte umfassenden-Konvolut Trachten aus der Sammlung Volkskunde der Museumslandschaft Hessen Kassel. Ein großer Teil des Konvolutes wurde mit flüssigem Kohlenstoffdioxid behandelt. Der Erfolg einer deutlichen Reduzierung des Biozidgehalts konnte über abgefallene Faserbruchstücke vorher und nachher nachgewiesen werden. Es wurden Abreicherungsraten, je nach Biozid von 80 bis 99 Prozent ermittelt. Diese Abreicherungsraten sind als Hinweis zu betrachten, der deutlich eine positive Tendenz wieder gibt.

Bernd Schleder berichtete über seine praktischen Erfahrungen bei der Bewertung und Sanierung von biozid-belasteten Hölzern aus der Sicht eines Holzsachverständigen. Zu seinen gutachterlichen Leistungen gehören in der Regel verschiedene Untersuchungen gemeinsam mit Messinstituten, um eine Bewertung des Gefahrenpotentials vornehmen zu können. Im Anschluss wird von ihm ein A+S Plan erstellt sowie eine Auswahl geeigneter Sanierungs- bzw. Reinigungsverfahren entwickelt. Eine Langzeitkontrolle misst den Erfolg einer Maßnahme. Schleder traf die Aussage, dass eine 100%ige Abreicherung der Schadstoffe durch mechanische Verfahren im gesamten Materialgefüge nicht zu erreichen ist und daher ein kontaminierter Bereich auch nach der Sanierung weiterhin als solcher betrachtet werden muss. Jedoch kann das Gefährdungspotential durch verschiedene Maßnahmen deutlich verringert werden.

Fazit: Reduzierung vs. Dekontaminierung

Im Verlauf des Workshops ist wieder deutlich geworden, wie schwierig es ist, bereits im ersten Schritt überhaupt wahrzunehmen und zu akzeptieren, dass eine Biozidbelastung grundsätzlich vorhanden ist – wahrscheinlich praktisch an jedem Objekt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass dank der laufenden Forschungen und engagiertem Einsatz der beteiligten Personen vielversprechende Lösungsansätze für die Problematik im Umgang mit biozidbelasteten Kulturgütern erarbeitet werden konnten. Um die Biozide überhaupt nachweisen und somit benennen zu können, wird auch an möglichst zerstörungsfreien und aussagkräftigen Nachweismethoden gearbeitet. In der Forschung zur Reinigung und somit einer Dekontamination ist bisher vorrangig an Holzoberflächen geforscht worden. Die hier vorgestellten Methoden wirken oberflächlich. Die Forschung sowohl zur Detektion als auch zu den verschiedenen Dekontaminationsverfahren wird weitergeführt. Auch andere organische Materialien sind von der Biozidbelastung betroffen. Eine große Gruppe bilden Textilien. Hier ist die Reinigung mit flüssigem Kohlenstoffdioxid nachgewiesener Weise effektiv. Daher sollten in diesem Bereich dringend fortführende Forschungen stattfinden. Der deutliche Bedarf liegt hier auch darin, überhaupt mit einer entsprechend technisch ausgerüsteten Anlage arbeiten zu können, um ganze Sammlungsbestände reinigen zu können. Anzumerken ist noch, dass in den meisten Fällen von einer Dekontaminierung gesprochen wird, welches zu Fehleinschätzungen beim sicheren Umgang mit belastetem Sammlungsgut führen kann. Es handelt sich häufiger um eine Reduzierung der Biozidbelastung, die jedoch auch einen großen Gewinn für den Erhalt der Gesundheit der Menschen bringt, die im Umfeld eines kontaminierten Objekts arbeiten müssen.

In absehbarer Zeit wird ein Publikation zu den vorgestellten Projekten herausgegeben.

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