14. Januar 2019
Die wasserabweisende und säureresistente Flüssigkeit (POM-IL) lässt sich als transparenter Schutzfilm auf Natursteine auftragen. In der Fachzeitschrift Angewandte Chemie stellen die Forscher die Oberflächenbeschichtung vor, die einen „Meilenstein“ für Baubranche und Denkmalschutz markieren könnte.
Die ionische („salzartige“) Flüssigkeit, die sich unter anderem bereits im Korrosionsschutz von Metallen bewährt, hat einen großen Vorteil: „Bei dieser Polyoxometallat-ionischen Flüssigkeit, kurz POM-IL, lassen sich Kation und Anion unabhängig voneinander verändern. So können wir die Eigenschaften der Beschichtung den jeweiligen Umweltbedingungen anpassen“, erklärt Professor Carsten Streb. Im Zuge der nun veröffentlichen Studie haben die Forschenden gleich zwei Varianten des Oberflächenschutzes, POM-IL1 und POM-IL2, hergestellt und an drei Arten natürlicher Carbonatgesteine mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sowie Porösität (Belgischer Blaustein, Dom-Stein, Romery-Stein) erprobt.
Im Labor haben die Chemiker echte „Härtetests“ mit den neuartigen Flüssigkeiten durchgeführt. Zunächst wurden Kalkstein-Proben, die häufig in Belgien und Nordfrankreich verbaut werden, mit POM-IL1 oder POM-IL2 bestrichen. Über 72 Stunden sind die so behandelten sowie naturbelassene Referenzproben in einem Glasbehälter mit Essigsäure bedampft worden. Die Wissenschaftler haben die Proben anschließend gereinigt, getrocknet und gewogen. Doch der Effekt des Schutzfilms war bereits mit bloßem Auge sichtbar: „Die mit POM-IL behandelten Steine haben ihre Form behalten, während die Oberflächen der naturbelassenen Steine teils stark verwittert und beschädigt waren – dieser Materialverlust bestätigte sich auf der Waage“, erklärt Erstautorin Archismita Misra. Insgesamt zeigte POM-IL1 eine noch bessere Schutzwirkung, was belegt, dass sich die Eigenschaften der Flüssigkeiten anpassen lassen.
In einem zweiten Versuch haben die Wissenschaftler die Unversehrtheit der POM-IL-Schicht auf den Natursteinproben untersucht. Dazu wurden die Proben drei Stunden lang mit simuliertem sauren Niederschlag beregnet. Beim anschließenden Wiegen bestätigte sich die Schutzwirkung der Beschichtung, die auch unter diesen erschwerten Bedingungen mechanisch und chemisch intakt geblieben war. Im Ergebnis hat die Forschergruppe einen multifunktionalen, transparenten Schutzfilm für häufig verbaute Natursteine entwickelt. Die Flüssigkeit ist leicht aufzutragen und wirkt gegen Säure sowie Bakterien. Dabei ist der Film auch unter extremen Umwelteinflüssen stabil und lässt sich durch Veränderungen am Kation verschiedenen Rahmenbedingungen anpassen: Um die Langzeitwirkung von POM-IL beurteilen zu können, müssen allerdings noch weitere Studien unter realen Bedingungen durchgeführt werden. Dabei sollte das Augenmerk auf der Wirksamkeit der Flüssigkeit gegen Pilze liegen. Für die aktuelle Studie hat sich die Gruppe übrigens Beratung von „ganz oben“ geholt: Der Bauhüttenmeister des Ulmer Münsters, das bekanntlich über den höchsten Kirchturm der Welt verfügt, stand ihnen beratend zur Hilfe.
https://www.uni-ulm.de/
Schutzschild für Bauwerke
Das Ulmer Münster, das Colosseum in Rom oder die Pyramiden von Gizeh haben die gleichen „Feinde“: Saurer Regen und Biofilme zerstören ihre Fassaden. Jetzt hat eine Forschergruppe um den Ulmer Chemie-Professor Carsten Streb ein „Schutzschild“ entwickelt, das Steine unempfindlich gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen macht.
 Foto: Patrick Schneider on UnsplashUm Bauwerke wie das Colloseum in Rom vor saurem Regen und Biofilmen zu schützen, könnte künftig eine neuartige wasserabweisende und säureresistente Flüssigkeit (POM-IL) aufgetragen werden. |
Die ionische („salzartige“) Flüssigkeit, die sich unter anderem bereits im Korrosionsschutz von Metallen bewährt, hat einen großen Vorteil: „Bei dieser Polyoxometallat-ionischen Flüssigkeit, kurz POM-IL, lassen sich Kation und Anion unabhängig voneinander verändern. So können wir die Eigenschaften der Beschichtung den jeweiligen Umweltbedingungen anpassen“, erklärt Professor Carsten Streb. Im Zuge der nun veröffentlichen Studie haben die Forschenden gleich zwei Varianten des Oberflächenschutzes, POM-IL1 und POM-IL2, hergestellt und an drei Arten natürlicher Carbonatgesteine mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sowie Porösität (Belgischer Blaustein, Dom-Stein, Romery-Stein) erprobt.
Im Labor haben die Chemiker echte „Härtetests“ mit den neuartigen Flüssigkeiten durchgeführt. Zunächst wurden Kalkstein-Proben, die häufig in Belgien und Nordfrankreich verbaut werden, mit POM-IL1 oder POM-IL2 bestrichen. Über 72 Stunden sind die so behandelten sowie naturbelassene Referenzproben in einem Glasbehälter mit Essigsäure bedampft worden. Die Wissenschaftler haben die Proben anschließend gereinigt, getrocknet und gewogen. Doch der Effekt des Schutzfilms war bereits mit bloßem Auge sichtbar: „Die mit POM-IL behandelten Steine haben ihre Form behalten, während die Oberflächen der naturbelassenen Steine teils stark verwittert und beschädigt waren – dieser Materialverlust bestätigte sich auf der Waage“, erklärt Erstautorin Archismita Misra. Insgesamt zeigte POM-IL1 eine noch bessere Schutzwirkung, was belegt, dass sich die Eigenschaften der Flüssigkeiten anpassen lassen.
In einem zweiten Versuch haben die Wissenschaftler die Unversehrtheit der POM-IL-Schicht auf den Natursteinproben untersucht. Dazu wurden die Proben drei Stunden lang mit simuliertem sauren Niederschlag beregnet. Beim anschließenden Wiegen bestätigte sich die Schutzwirkung der Beschichtung, die auch unter diesen erschwerten Bedingungen mechanisch und chemisch intakt geblieben war. Im Ergebnis hat die Forschergruppe einen multifunktionalen, transparenten Schutzfilm für häufig verbaute Natursteine entwickelt. Die Flüssigkeit ist leicht aufzutragen und wirkt gegen Säure sowie Bakterien. Dabei ist der Film auch unter extremen Umwelteinflüssen stabil und lässt sich durch Veränderungen am Kation verschiedenen Rahmenbedingungen anpassen: Um die Langzeitwirkung von POM-IL beurteilen zu können, müssen allerdings noch weitere Studien unter realen Bedingungen durchgeführt werden. Dabei sollte das Augenmerk auf der Wirksamkeit der Flüssigkeit gegen Pilze liegen. Für die aktuelle Studie hat sich die Gruppe übrigens Beratung von „ganz oben“ geholt: Der Bauhüttenmeister des Ulmer Münsters, das bekanntlich über den höchsten Kirchturm der Welt verfügt, stand ihnen beratend zur Hilfe.
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