Home

HAWK

1. Nr Beschreibung Quelle Seite 1 Prozesse der M ller 2000 S 6 8 Natursteinverwitterung 2 Zone der Auskristallisation von Zehnder 2003 S 16 9 bausch dlichen Salzen 3 Deposition auf M ller 2000 S 12 12 Gesteinsoberfl chen 4 Verschiedene Krustentypen Neumann 1994 S 54 14 5 Gipskrusten auf Sandstein Klemm 2005 S 47 15 6 REM Aufnahme Gipskristalle Uni Oldenburg 16 7 Reaktionen Kruste Sandstein M ller 2000 S 120 18 8 Anaerobenkammer im Labor M Scheer 32 9 Bakterienfluoreszenz M Scheer 37 10 Zunahme der Zelldichte M Scheer 39 11 Zunahme der Zelldichte M Scheer 39 12 Zunahme der Zelldichte M Scheer 39 13 Gramf rbung M Scheer 42 14 Gramf rbung M Scheer 42 15 KOH Test M Scheer 43 16 Zentrifuge M Scheer 46 17 Thomakammer M Scheer 48 18 Glasfiltrationsger t Benutzerhandbuch 52 19 Gipsw rfel M Scheer 58 20 Gipsw rfel M Scheer 58 21 REM Aufnahmen Gips M Scheer 60 22 REM Aufnahmen Gips M Scheer 60 23 Kompressenmaterialien M Scheer 67 24 Kompressenmaterialien M Scheer 67 25 Tropfentest M Scheer 69 26 Tropfentest M Scheer 69 27 Foliensysteme M Scheer 78 28 Probenmaterial aus Dresden M Scheer 80 29 Probenmaterial aus Dresden M Scheer 80 30 Schloss F rstenstein Polen M Scheer 85 31 Probefl chen 1 14 M Scheer 87 32 Probefl chen 15 18 M Scheer 87 33 Probefl chen 19 21 M Scheer 87 34 Probefl chen 22 23 M Scheer 87
2. Tropfendurchmesser in cm A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien Tropfenmessung Zeit zum Verschwinden des Tropfens Messung 1 Messung 1 Tag lt Messung 10 Tage Zeit in min w oO A1 A2 B1 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien B2 C1 C2 L1 L2 M2 N1 N2 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 3ssung Diagramme Tropfendurchmesser Messung 2 Messung 1 Tag 3 0 E Messung 10 Tage E S c T 2 5 an N E 2 0 2 z amp 15 Q 2 a 1 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 Mi M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien Tropfenmessung Zeit zum Verschwinden des Tropfens Messung 2 Messung 1 Tag 6 0 Messung 10 Tage 5 0 S 40 E E 3 0 N 2 0 1 0 0 0 A A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 Mi M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 Tropfenmessung Diagramme Tropfendurchme
3. 12 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer LAB E8 Endzustand Carbopol P M Mischung H 9 um LAB E9 Endzus PP Folie 3 shtg P M Mischung H 200 um REM Aufnahmen des Endzustandes Probefl che 7 Die Aufnahme zeigt eine Probe aus dem mit einer aqua dest Kompresse versehenen Bereich Deutlich treten die Pilzhyphen oder anderen Filamente in Erscheinung Ansonsten unterscheidet sich die Oberfl che nicht von den mit Biokompressen versehenen Bereichen Probefl che 8 Im Bereich der Probe aus Probefl che 8 die mit einer bakterienfreien Kompresse versehen war konnten keine Mikroorganismen nachgewiesen werden Die Oberfl che erscheint deutlich weniger angel stt Das Steinmaterial weist weiterhin Gips auf der hier f cherartig schieferig erscheint Probefl che 9 Die REM Aufnahme der Probefl che 9 nach der Behandlung zeigt keinen Unterschied zu der mit aqua dest behandelten Probe Deutlich sind f denartige Pilzhyphen erkennbar die sich ber die gesamte Oberfl che erstrecken Die Oberfl che erscheint etwas kleinteiliger und weniger geschlossen als der mit aqua dest behandelte Bereich in der Aufnahme von Probefl che 7 Auff llig erscheint der st rkere Befall von
4. Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressen behandlung gekennzeichnet Die Oberfl chen zeigen keine Ver nderung gegen ber dem Vorzustand O1 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 4 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 6 Tage In der Aufnahme ist Probefl che 4 im Vorzustand zu sehen Die Oberfl che zeigt eine unterschiedlich starke Krustenbildung Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse Der Bereich wurde entsprechend Probefl che 3 behandelt die Kompresse verblieb jedoch 6 Tage auf der Oberfl che Die Fl che wurde regelm ig nach gen sst Endzustand Die Probefl che 4 pr sentiert sich im Endzustand weitgehend unver ndert Die wei en Punktmarkierungen bezeichnen hen die Probeentnahmestellen nach Eu der Kompressenbehandlung HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glic
5. 2 1 Durchf hrung F r die Abtrennung der gr eren und Festbestandteile aus dem Vollmedium wurden etwa 5 mi beider Kulturen aus drei Wochen alten Anzuchten mit hohen Zelldichten entnommen und in f nf Durchg ngen jeweils 5 Minuten zentrifugiert Die Umdrehungszahl wurde dabei in 1000er Schritten von 1000 auf 5000 U min erh ht Nach jedem durchgef hrten Zentrifugier rO Vorgang wurde aus dem oberen Bereich der Bakteriensuspension ein Tropfen entnommen und unter dem Mikroskop ausgewertet Die beiden Kulturen verhielten sich durchweg identisch Durch den Versuch konnte ermittelt werden dass die Bakterien zwischen 4000 und 5000 U min sedimentieren Also wurde die Restl sung aufgesch ttelt und bei 4000 U min f r 5 Minuten zentrifugiert damit die restlichen Bestandteile des Mediums weitgehend ausfallen und entfernt werden konnten Der berstand wurde abfiltriert in ein neues R hrchen berf hrt und erneut bei 5000 U min f r 10 Minuten zentrifugiert Dabei bildete sich ein helles Pellet aus Bakterienzellen am Boden des R hrchens Bei erneuter Probennahme aus dem oberen Bereich der Suspension konnten in dieser keine Bakterien mehr nachgewiesen werden Die Bakterien waren sedimentiert und in dem Pellet am R hrchenboden konzentriert Die in der L sung noch enthaltenen Salzkristalle waren sehr klein und traten in Mengen auf die f r die Fortf hrung des Versuches keine Rolle spielen d rften Die Restl sung wurde abgegossen und das R h
6. 4 Auch lonenaustauscher werden vermehrt eingesetz 8 Arendt Seele 2000 S 85 99 Verges Bermin 2003 S 124 1 Auras et al 1997 S 700 101 Auras et al 1997 S 695 Arendt Seele 2000 S 86 102 Matteini 2003 S 176f 3 3 Physikalische Salzreduzierung Zu den physikalischen Verfahren z hlen Kompressen Opfer und Sanierputze Kompressenputze sowie verschiedene Verfahren des Salzaussp lens und die elektro physikalische Salzreduzierung Meist wird die physikalische Salzreduzierung mit chemischen Methoden kombiniert Die Mehrzahl der physikalischen Methoden der Salzverminderung k nnen nur leichtl sliche Salze aus dem Gestein entfernen Schwerl sliche Salze werden nicht erfasst 3 3 a Entsalzung mit Kompressen Die Kompressenentsalzung ist die am weitesten verbreitete Methode der Salzreduktion an Natursteinobjekten Dabei kommen sowohl dauernasse als auch trocknende Kompressen zum Einsatz Die dauerfeuchte Kompresse funktioniert ann hernd wie die Entsalzung im Wasserbad Dabei stellt sich mit der Zeit ein Konzentrationsausgleich zwischen der Kompresse und den im Steingef ge gel st vorliegenden Salzen die dem lonenkonzentrationsgef lle folgend in die Kompresse einwandern ein Eine nasse Kompresse aus saugf higem Material wird auf die versalzene vorher durchfeuchtete Oberfl che so aufgebracht dass ein durchgehender Kontakt gew hrleistet ist Die Feuchtigkeit dringt in den Stein ein und l st die
7. Die Kompressenfolien f hrten zu guten Reinigungsergebnissen an ebenen Oberfl chen Sie sind jedoch schwer zu fixieren und f r profilierte Bereiche ungeeignet Die Befestigung kann weiter verbessert werden Bei der Applikation mit Carbopol muss weiter untersucht werden inwieweit Reste der Kompresse die nicht von den Oberfl chen entfernt werden konnten oder in das Gef ge eingedrungen sind den Stein l ngerfristig ver ndern Hierbei w re es notwendig nat rlich verkrustetes Steinmaterial mit einer Bakterien Carbopolkompresse zu versehen und anschlie end einem Versuch zu Wasserdampfdiffusion zu unterziehen Dies war aus Zeitgr nden im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht m glich Weiterhin k nnten auch alternative Kompressenmaterialien verwendet werden Auch die farblichen Ver nderungen durch den Einsatz der Kompressen m ssen langfristig beobachtet werden Die optische Aufhellung spielt dabei ebenso eine Rolle wie ein m glicher verst rkter Befall der gereinigten Oberfl chen durch Mikroorganismen oder andere Verf rbungen Zu ber cksichtigen sind hier die eingebrachten Komponenten der Kompresse die verwendete Puffer Medium Bakteriensuspension zeigt eine schwarze Farbigkeit In den Versuchen war eine Verf rbung nicht erkennbar da die untersuchten Sandsteine intensiv schwarz gef rbte Krusten aufwiesen Die Bakteriensuspension kann durch die enthaltenen Bestandteile m glicherweise Reaktionen im Steingef ge verursachen und zu Far
8. Die Verwitterung von Sedimentgesteinen reiht sich in den Stoffkreislauf auf der Erde ein und wird durch die exogene Dynamik also einen Stoff und Energieaustausch mit der Atmosph re Hydrosph re und Biosph re gesteuert Auch die als Baustoffe verwendeten zum Teil k nstlerisch bearbeiteten und der Atmosph re ausgesetzten Natursteine sind Bestandteil dieses Stoffkreislaufes Durch viele Publikationen ist in der breiten ffentlichkeit der Eindruck entstanden dass die Verwitterung von Baustoffen und speziell Natursteinen ein Problem unserer Zeit sei Die Verwitterung eines Natursteines beginnt jedoch sp testens bei seiner Gewinnung und die komplexen physikalisch chemischen Vorg nge besch ftigen bereits seit Jahrhunderten Dombaumeister und Wissenschaftler Eine intensivere Beachtung findet die Verwitterung von Bauwerken aus Naturwerksteinen als ein offensichtliches Zeugnis der Sch digung durch nat rliche und anthropogene Einflussfaktoren seit Anfang des 20 Jahrhunderts Grunds tzlich gelten f r die Verwitterung der Natursteine am Bauwerk die gleichen physikalischen und chemischen Gesetzm igkeiten wie in nat rlicher Umgebung Durch die Verwendung als Baustein wird das Gestein jedoch aus dem nat rlichen Verband und damit aus dem geologischen Kreislauf entfernt und verwittert fortan unter anderen physikalischen chemischen und klimatischen Bedingungen insbesondere aber unter anthropogenen Einfl ssen Jeder Standort stellt einen So
9. Gewichtsabnahme in g o o osa oeza osa oa osz oze oas ossi oser osz osso os31 osos osa7 oaral o s20 0728 o ase 0 647 0 58 Dm oaf _o 1el 0287 0287 0227 0271 0420 0213 o se 0 203 Dm oza o22s ozs _o2eo _o2s osoo 0412 020 o s0 0 306 ba ozo oor 0275 o27s ozel o2se osrel o 22e o 20 0 272 Ds oral oz 0o27 0o27 oso 0 278 osso 0225 osso 0 271 De oao o2z os22 osas opaa ozea osoo oar osse 0 207 Ds ozos oso osas osas ozo o sz0 o s2a 0 2221 0 323 o so1 Do oss os oso oo _ozs l 0 322 oase 0231 0350 0 321 HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten Berechnung der Diffusionswiderstandszahl u gem der Formel M d p Aa A t s s Am s M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten 1 93 1072 2 065 103 1 100 innen 0 aussen 4 2 10 3 24h 86400 sec 86 4 10 variabel der Tabelle zu entnehmen 3 1 10 10 3 Ermittlung der p Durchschnittswerte f r die unterschiedlichen Behandlungen Behandlung mit Japanpapier ohne Nachbehandlung 1 Tag 2Tage 3Tage 4ATage 5 Tage v1 37353 464ga 453 13 453 13 575 40 49219 329 57 634 01 42102 48222 v2 515 27 499 07 450 98 450 98 557 46 ass s2 327 00 617o 4854 arazi v3 5754o 4859 Ass z 433 17 542 65 485 49 315 46 622 98 408 93 46198 D asaz soose 530 58 s3088 634 01 5087 sara
10. Im Ergebnis ist der Einsatz von sulfatreduzierenden Bakterien f r den Restaurator mit dem Equipment das an der HAWK zur Verf gung steht durchf hrbar Die Bakterien k nnen ber mehrere Tage am Luftsauerstoff berleben Damit ist eine Begrenzung des Einsatzes nicht gegeben Das Ergebnis erscheint sowohl aus der Sicht der strukturellen Salzverminderung als auch unter sthetischen Gesichtspunkten mit der klassischen AMC Kompresse vergleichbar Auf Grund der gro en Zeit und Kostenfaktoren kann die Durchf hrung jedoch nicht uneingeschr nkt empfohlen werden Inhaltsverzeichnis Einleitung 1 Vor berlegungen 2 Vorgeschichte 3 Stand der Forschung 4 Zielstellung 5 Aufbau der Arbeit 1 Teil l Verwitterung von Naturstein durch Gipsbelastung 1 2 allgemein Verwitterung 1 physikalische Verwitterung 2 chemische Verwitterung 3 biologische Verwitterung 3 Salzbelastung als Hauptursache f r Gesteinssch den 4 Gips 5 Ursachen f r die Entstehung von Gipskrusten 1 Schwefel Sulfate 2 Calcium 6 Auftreten und Aussehen 7 Verwitterung von Sandstein 1 Sandstein 2 Verwitterung von Sandsteinen 3 Beispiele Zusammenfassung Klassische Reinigungs und Salzreduzierungsmethoden berblick Methoden 1 Reinigungsziele 2 Reinigungsmethoden a trockene mechanische Verfahren b nasse Reinigungsverfahren c chemische Reinigungsverfahren PR A O N O O N N 9 0
11. da die Gelr ckst nde oxidieren und dabei vergilben Dies l sst vermuten dass langfristig auch eine schnellere Wiederverschmutzung erfolgen wird da die Reste des Gels klebende Wirkung haben Der Stein selbst wird sehr wahrscheinlich nicht durch die Gelr ckst nde in Mitleidenschaft gezogen verwittern oder zu Schaden kommen Durch die Ver nderung der physikalischen Eigenschaften ist jedoch eine Sch digung auf lange Sicht nicht auszuschlie en Mit hoher Wahrscheinlichkeit finden keine chemischen Reaktionen zwischen der anorganischen Steinsubstanz und den Gelr ckst nden statt Es konnte aber nachgewiesen werden dass Carbopol ein Substrat darstellt das von verschiedenen Mikroorganismen vorzugsweise verschiedenen Pilzen als Nahrungsgrundlage genutzt und umgesetzt werden kann Damit entsteht hier ein erh htes Schadenspotential Die m gliche Farbintensivierung die durch eine Behandlung mit Carbopol zumindest bei por sen Baustoffen wie Sandstein erfolgen kann stellt aus restauratorischer Sicht eine Einschr nkung der Ablesbarkeit der Architekturaussage und damit eine Besch digung des Kunstobjektes dar 210 Haake 2001 S 57 211 Schwarz Levy 1958 S 442 Goodrich 1997 S 2 212 Haake 2001 S 58 213 Scheer 2005 S 52 7 Gewichtsvergleich Um zu ermitteln ob es durch die Kompressenbehandlung zu einer gravimetrischen Ver nderung der Probek rper kommt wurden erneut Probek rper mit Kompressen versehen Dazu wurd
12. insbesondere Natursteinen haben gezeigt Mg Na K Ca S IRIIITIENIINNNN S0 CO NO3 CU dass Sulfate meist Gips die h ufigsten bausch dlichen Salze sind Die Sulfatkonzentration betrug in einigen F llen bis Abb 7 Modell f r die Entwicklung des Grundfeuchte Salzsystems in einer Mauer Zeichnung aus Arnold A Zehnder K K ng A zu 80 1 Dabei findet sich die h chste Emmenegger O 1991 s Anmerkung 4 j Gipskonzentration auf der Steinoberfl che aber auch noch in mehreren Zentimetern Tiefe konnten Gipskristalle nachgewiesen werden Die Schwefel Konzentration im frisch gebrochenen Stein ist normalerweise sehr gering deswegen wird angenommen dass Schwefel in verbautem Steinmaterial haupts chlich aus der Luftverschmutzung auf die e Oberfl chen gelangt Untersuchte bruchfrische Steine enthielten kleine Anteile von Gips und Magnesiumsulfat so dass davon ausgegangen werden kann dass der Stein selbst unter Umst nden kleine Anteile an diesen Salzen enth lt 27 Grell 1997 S 8 Charola 2003 S 19 2 Laiz et al 2000 S 78 Cammenga Welzel 1997 S 270 Rossi Manaresi Tucci 1991 S 58 3 Schuh 1987 S 49 Weber 1985 S 44 31 Hoke 1978 S 121 32 Hoke 1978 S 124 Neumann 1994 S 25 Zehnder 2003 S 17 Matteini 2003 S 174 33 Nord Ericsson 1993 S 28 34 Zehnder Arnold 1984 S 33 4 Gips Gips ist chemisch betrachtet CaS0O 2H20 also Calciumsulfat
13. Die Carbopol Kompressen wurden unmittelbar vor der Applikation in den in Polen verwendeten Gr enordnungen anger hrt und mit einer Trennschicht aus Japanpapier auf die Oberfl chen aufgebracht 40 mi Bakterienl sung 2 g Carbopol Die Paste wurde mit einer weiteren Lage Japanpapier abgedeckt Abschlie end wurde gegen die schnelle Austrocknung eine Lage PE Folie aufgebracht die mit Klebeband an der Steinoberfl che fixiert wurde Das Nachn ssen der Proben erfolgte w hrend der gesamten Versuchsdauer jeweils morgens zwischen 9 10 Uhr und abends zwischen 16 bis 17 Uhr mit 15 20 ml Bakteriensuspension bis die Kompressen wieder feucht erschienen Die Kompressen 1 8 wurden nach drei Tagen von den Oberfl chen entfernt w hrend die Ammoniumcarbonat Kompresse insgesamt 24 Stunden auf der Oberfl che verblieb Sie wurde am Folgetag durch eine Neutralkompresse ersetzt die ebenfalls nach 24 Stunden entfernt wurde W hrend der Versuchsdauer war die Witterung sehr wechselhaft Nachts herrschten Temperaturen um den Gefrierpunkt denen durch die W rmestrahler entgegengewirkt wurde Tags ber lagen die Temperaturen zwischen 10 und 15 C Die Luftfeuchtigkeit wurde nicht genau ermittelt es regnete jedoch nur unmittelbar vor der Abnahme der Kompressen f r etwa 1 Stunde 4 6 Beobachtungen Alle Kompressen hielten w hrend der dreit gigen Versuchsdauer auf den Oberfl chen Die Fixierung mittels Gewebeband f r die verschiedenen Folien
14. unver ffentlicht Hildesheim 2001 Haller U Studien zur Herstellung und Anwendung von L sungsmittel Gelen Pasten und Kompressen in der Restaurierung Diplomarbeit Stuttgart 1994 Hardy J A und Hamilton W A The oxygen tolerance of sulfate reducing bacteria siolated from North Sea waters S 259 262 in Curr Microbiol 6 1981 Hatchikian C E Legall J und Bell G R Significance of superoxide dismutase and catalase activity in the strict anaerobes sulphate Reducing bacteria S 159 172 in Michelson A M Mc Cord J M Fridovich ebs Superoxide and superoxide dismutase Academic press New York and London 1977 Heiling K Der Einfluss ausgew hlter Reinigungsmaterialien auf den mikrobiellen Befall und die physikalischen Eigenschaften des mineralischen Untergrundes Diplomarbeit an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2003 Heselmeyer K Untersuchungen zur Gipsumwandlung in Gesteinskrusten durch den Einfluss sulfatreduzierender Bakterien Diplomarbeit im Studiengang Diplom Biologie Universit t Oldenburg 1990 Hewitt J und Morris JG Superoxide dismutase in some obligately anaerobis bacteria S 315 318 in FEBS Lett 50 1975 Hoke E Investigations of weathering crusts on Salzburg stone monuments S 118 126 in Studies in conservation 23 1978 Kalff J Das n rdliche Paradies im Dom zu Hildesheim Restauratorische Befundsicherung mit neuen Daten zur Kunstgeschichte und d
15. Braams et al 1993 S 43 Bock et al 1993 S 27 124 Bock und Fahrig 1991 S 179 1235 Willimzig 2003 S 79 128 Vergleiche den Zusammenhang zwischen Salzen und dem Wachstum rosafarbener Bakterien auf Wandoberfl chen Leupold 2006 127 Der Begriff leitet sich ab von lat remedium Heilmittel kosystem zu entziehen Unterschiedliche Mikroorganismen werden in der Altlastensanierung etwa um ausgelaufenes l abzubauen oder Abraumhalden mit radioaktiven Abf llen zu reinigen eingesetzt Auch in der Gentechnik werden verschiedene Organismen genutzt In den letzten Jahren wurde die Erforschung der Nutzbarkeit von Mikroorganismen auch auf die Behandlung von Schadsalzen in Naturstein und Putzoberfl chen ausgedehnt Im Rahmen einiger Projekte wurden verschiedene Bakterienarten erfolgreich zur Salzreduzierung genutzt denitrifizierende Bakterien bewirkten eine Salzreduzierung auf k nstlich versalzenem Klinkermaterial ebenso wie auf Naturstein An der Reduktion von Gipskrusten durch Sulfatverwerter wird ebenfalls erfolgreich gearbeitet Derzeit befindet sich die Salzreduzierung mit Mikroorganismen noch in der Experimentierphase Langzeitstudien und erkenntnisse liegen noch nicht vor Bei der Verwendung von Mikroorganismen f r die Bioremediation an Kunstobjekten ist besonderes Augenmerk auf deren Verhalten am Objekt und wenn erforderlich auf eine Nachbehandlung zu legen So scheint der Einsatz von Bakterien nur da sinnvoll und ve
16. DOM E4 Endzustand 2 Wo PP 3 shtg desulf I 20 um 12 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 5 Vorzustand Kompresse Carbopol Desulfovibrio vulgaris Die Probefl che 5 pr sentiert sich im Vorzustand mit einer weitgehend gleichm igen grauschwarzen Kruste In drei Bereichen wurden mit dem Skalpel Proben f r den quantitativen Gipsnachweis entnommen und mit roten Punktmarkierungen gekenn zeichnet Zwischenzustand Eine Lage Zellstoff wurde durch Befeuchtung mit Bakterien suspension auf der Oberfl che fixiert Auf diese wurde die mit Vulgaris Bakterienl sung hergestellte Carbopolpaste aufgespachtel Anschlie end wurde als Feuchtespeicher erneut eine Lage Japanpapier aufgelegt und angedr ckt Gegen die schnelle Verdun stung wurde abschlie end eine PE Folie aufgelegt und mit Gewebeband fixiert Die Probefl che wurde ebenfalls zweimal t glich nachgefeuchtet Endzustand nach 3 Tagen Auch die Carbopol Kompresse wurde nach drei Tagen von der Oberfl che entfernt Es war zu einer starken Farbvertiefung Frebefi che 4 Kompresse Carbopol Bes ragen gekommen Die drei Endzu Applikation 6 Tage Endzustand standsproben wurden mit Skalpell entnommen und f r die weitere Verarbe
17. Die Oberfl che erscheint etwas geschlossener HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 2 Vorzustand PP Folie zweischichtig Desulfovibrio desulfuricans In Probefl che 2 wurden ebenfalls drei Vorzustandproben mit dem Skalpell genommen und mit roten Punktmar kierungen gekennzeichnet Die auf dem Stein liegende Kruste ist etwa 2 mm dick und in weiten Bereichen bereits abg ngig Zwischenzustand Die Probefl che wurde mit einer zweischichtigen PP Folie die mit Bakterien der Desulfovibrio desulfuricans Kultur beimpft ee 2 war versehen Zur Abdeckung ea DEN wurde eine Matte aufgelegt die mit Gewebeband an der Steinoberfl che befestigt wurde Die Probefl che wurde zweimal t glich mit Bakterienl sung nachgefeuchtet Endzustand nach 3 Tagen Nach drei Tagen wurde die Kompresse von der Objekt oberfl che entfernt Wiederum wurden drei Krustenproben mit dem Skalpell entnommen die in der Aufnahme durch gelbe Punktmarkierungen gekenn zeichnet sind Die Oberfl chen zeigen zum Zeitpunkt der Abnahme der Kompressen keinen Unterschied zum Vorzustand HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzier
18. Dihydrat Es wird auch als Leichtspat Marienglas Fraueneis Selenit oder Alabaster bezeichnet Calciumsulfat kann in verschiedenen Hydratstufen als Anhydrit CaSO Halbhydrat CaSO 12H20 oder als Gips CaSO 2H 0O vorliegen Gips ist eines der weltweit am meisten verbreiteten Minerale Beim Ausfall aus w ssrigen L sungen entsteht Gips bei Temperaturen unter 40 C Liegen h here Temperaturen vor wird direkt Anhydrit gebildet In Gesteinen sind beide Formen h ufig anzutreffen Nat rliche Formen des Halbhydrates existieren nicht Gips kommt als konkretion re Ausscheidung in Tonen und Mergeln als Verwitterungsprodukt sulfidischer Erze als Verdunstungsrest sulfathaltiger W sser in W sten und vor allem als Gestein im Bildungsbereich von Salzlagerst tten zusammen mit Anhydrit vor K nstlich hergestellter Gips entsteht unter Anderem im Zuge der Entschwefelung von Rauchgasen in Kraftwerken in denen fossile Brennstoffe verwertet werden Gips stellte und stellt einen wichtigen Baustoff f r die Herstellung von M rteln und Verputzen dar und kann bereits als Gestein und somit origin res Baumaterial Eingang in das Gef ge eines Denkmals gefunden haben hnliches gilt auch f r das Anhydrit Gips z hlt zur Gruppe der gering wasserl slichen Salze und kann somit als wenig mobil bezeichnet werden Allerdings ist der Fremdioneneinfluss auf die Gipsl slichkeit vergleichsweise gro so dass die L slichkeit von Gips ggf erheblich durch
19. Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 12 Mirowski Dom Mirowskimessung Dom Wasseraufnahme in ml Mirowskimessung Dom Wasseraufnahme Durchmesser des Eindringtropfens in cm Testfl che unbehandelt Carbopol PP Folie Testfl che unbehandelt Carbopol PP Folie 3 0 1 9 2 9 Oo aA i ad a l Ooo oa af 7 4 4 4 0 2 9 4 6 BEE oag aael 5 0 BET HET a 5 5 5 0 6 3 BEE d l 6 7 Ooo oa o 5e 6 7 HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten Mirowskimessung Dom Schellsol D 40 Aufnahme in ml Testfl che 6 unbehandelt Carbopol PP Folie 0 1 oal ool Oooo A o o E 0 1 0 1 0 5 0 1 5 ol osl 0 1 M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Mirowskimessung Dom Schellsol D 40 Aufnahme Durchmesser des Eindringtropfens in cm Testfl che 6 unbehandelt Carbopol PP Folie 4 0 2 0 3 2 2 a ae 3 8 Ooo Er BER 45 5 5 3 2 4 8 E 5 1 1 iVb A g ooo o o oo e a FF na ooa e 6 7 6 5 5 1 7 3 BEE a 7 A Ooo owo z 5l 7 8 7 0 5 7 7 8 Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 12 Mirowski Dom HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Vergleich Diplomarbeit Ma
20. Struktur eines Schichtsilikates Laponit wird vor allem f r die Farbenherstellung genutzt Es ist nahezu klar und zeigt keine Eigenf rbung Der pH Wert liegt bei 8 2 Eine Empfehlung zu den Mischungsverh ltnissen liegt nicht vor Bei Meerschaumpulver auch Sepiolith handelt es sich um ein nat rliches Magnesium Silikat Es eignet sich als kolloidales asbestfreies Thixotropierungs Schwebe und Verdickungsmittel f r w ssrige Suspensionssysteme hoch und mittelpolare L semittel und Harz und Polymersysteme Meerschaum hat in einer 10 igen w ssrigen Suspension einen pH Wert von 8 8 Das Material findet bei der Reinigung von Gipsplastiken Verwendung und wurde bereits im Zusammenhang mit Biokompressen eingesetzt Meerschaumpulver enth lt einen hohen Anteil von unerw nschten lonen und Spurenelementen deren Schadenspotential beim Einsatz in der Konservierung und Restaurierung kritisch bewertet werden muss Die Materialien wurden f r je vier Probew rfel mit aqua dest zubereitet und auf die Steinoberfl chen appliziert F r den besten Auftrag wurden dabei folgende Mischverh ltnisse ermittelt Material Menge Kompresse Menge aqua dest Attapulgit 20g 40 ml Bentonit 20g 40 ml Carbopol 2g 40 ml Laponit 10g 40 ml Meerschaumpulver 20g 60 ml Tabelle 5 Mischungsverh ltnisse der Kompressen 20 Haller 1994 S 33 201 Kremer Pigmente Produktkatalog Haller 1994 S 33 202 Kremer Pigm
21. Test Spectroquant der Firma Merck unterzogen Durch den Vergleich des Vor mit den Endzust nden kann die Sulfatreduzierung quantitativ aufgezeigt werden Bei dem quantitativen Sulfatnachweis Spectroquant SO reagieren die Sulfationen mit Bariumjodat unter Freisetzung von lodat lonen Diese oxidieren Tannin zu einer braunroten Verbindung die photometrisch bestimmt werden kann Durch Zugabe der Reagenzien wird die Probenl sung angef rbt Der Sulfatgehalt der Probe wird im Photometer durch Abgleich mit einer Eichreihe ermittelt Das Probenmaterial jeder einzelnen Probe wurde gem rsert Das Probematerial der drei Proben aus einer Testfl che aus dem Hildesheimer Dom und von Schloss Ksi wurde zusammengegeben und gemischt um einen Mittelwert zu erreichen Das Steinmehl wurde anschlie end 1 100 in aqua dest gel st Von dieser L sung wurden jeweils 2 5 ml in Greiner R hrchen berf hrt und zwei Tropfen der Reagenz 1 zugegeben und die L sung gemischt Weiterhin wurde ein Mikrol ffel der Reagenz 2 zugef gt erneut vermischt und das R hrchen verschlossen f r 5 Minuten in einem Wasserbad 40 C erw rmt Anschlie end wurden 2 5 mi der Reagenz 3 mit Pipette zugegeben und die L sung f r 5 Minuten bei 5000 Umdrehungen min zentrifugiert Dabei fiel am R hrchenboden ein wei er Niederschlag aus Aus dem oberen Bereich der L sung wurden mit der Pipette 2 5 ml entnommen und in ein neues Greiner R hrchen berf hrt 2 Merkblatt Su
22. Zufuhr von z B Ca Gesteinsoberfl chen f hren aus M ller 2000 S 12 CaSO a P caSs0 2H 0 Kristallisation im Porenraum Der Feuchtegehalt des Gesteins sowie die kontinuierliche SO Ausscheidung f hren zu einer Absenkung des pH Wertes im Stein Damit nimmt die L slichkeit von SOz im Feuchtefilm ab Die Umwandlung des S IV im Schwefeldioxid zu S VI im Sulfat erfolgt im Stein SO gelangt im Wasserfilm gel st auf die Mineralk rner wo Hydrogensulfit und Hydroniumionen in dissoziierter Form entstehen Mit Wasserstoffperoxid und Ozon als Oxidationsmittel erfolgt die Oxidation des Schwefels in der fl ssigen Phase Da die Reaktion stark pH abh ngig ist wird bei unterschiedlichen pH Werten jeweils eines der Oxidationsmittel bevorzugt Liegt der pH zwischen 1 5 und 5 so ist das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid liegt der pH Wert h her so wird Ozon als Oxidationsmittel genutzt Gegebenenfalls werden auch Katalysatoren wie Eisen und Manganionen mit oxidiertem Gruber Sternad 1981 S 161 5 Grell 1997 S 12f 51 Weber 1985 S 45 Ranalli et al 2000 S 233 M ller 2000 S 12 Bernal Lopez 204 S 51 Luftsauerstoff genutzt Verschiedene Katalysatoren unterst tzen dabei auch die Bildung von verschiedenen Hydratationsstufen Als weitere m gliche Quellen f r Sulfat und SO werden neben der trockenen Deposition auch die Atmosph re Dreck Gipszugaben zur Bausubstanz Sulfat im
23. ckstandsfreie Abnahme sowie die gr ndliche Nachuntersuchung der behandelten Fl chen ber cksichtigt werden Im Rahmen des BIOBRUSH Projektes war f r die Applizierung der Bakterien auf die Steinoberfl che Carbopol als Verdickungsmaterial genutzt worden Die Bakterien suspension war mit einer definierten Menge Carbopol zubereitet und auf die Steinoberfl chen aufgebracht worden Das Verdickungsmittel wurde im Rahmen der Voruntersuchungen in Hinblick auf Auswirkung auf Bakterienzellen und Stein berpr ft 2 Carbopol Carbopol K rperpflegemittelindustrie und die pharmazeutische Industrie zur Verdickung von w ssrigen wird von der Firma BF Goodrich seit den 50er Jahren unter anderem f r die Systemen zur Suspendierung unl slicher Bestandteile und zur Stabilisierung von l Wasser Emulsionen hergestellt Unter dem Namen werden verschiedene Typen vernetzter Acryls urepolymere angeboten die sich im Molekulargewicht in ihrer molekularen Struktur und im Grad der Vernetzung unterscheiden Carbopol Polymere werden als leichte wei e leicht s uerlich riechende Pulver angeboten Die Pulver sind stark hygroskopisch Es handelt sich um hochmolekulare Acryls urepolymere mit Molekulargewichten von 450 000 4 000 000 Carbopol ist sehr 181 Haller 1994 S 7 182 Haller 1994 S 24 Walch von Miller 2003 S 89 183 Walch von Miller 2003 S 58 184 s Anhang Datenblatt Versuchsaufbau BIOBRU
24. den f hren k nnten Die Salze k nnen am Objekt auch als N hrsalze f r andere Mikroorganismen dienen Durch das Abtrennen aus dem Medium k nnen die Bakterien in eine Pufferl sung berf hrt werden die keine f r die Sulfatverwertung notwendigen N hrstoffe enth lt in der die Bakterien aber eine gewisse Zeit beispielsweise den Transport zur Baustelle berleben k nnen Wegen der fehlenden N hrstoffe in der L sung ergibt sich f r die Bakterien die Notwendigkeit bei der Applikation die Sulfate der Steinoberfl chen anzugreifen und zu verwerten Im Rahmen des BIOBRUSH Projektes waren die Bakterien f r die Applikation am Objekt in einen Puffer berf hrt worden Dar ber hinaus kann durch die Abtrennung der Bakterien aus dem Vollmedium die Bakteriendichte in Suspensionen denen sie zugef gt werden m glicherweise extrem erh ht werden wie es f r die Applikation notwendig und sinnvoll erscheint Es sollte also berpr ft werden ob und auf welche Art die Zellen von dem Medium abgetrennt werden k nnen Sowohl Zentrifugation als auch Filtration wurden als m gliche Methoden der Trennung ohne Sch digung f r die Zellen in Betracht gezogen und getestet 173 5 Anhang Merkblatt Biobrush pskrusten 2 Zentrifugation Bei der Zentrifugation werden Fl ssigkeiten eine bestimmte Zeit bei hoher Geschwindigkeit gedreht so dass schwerere Partikel aus der L sung am Boden des Gef es sedimentieren Der berstand und da
25. der Oberfl chen Die zuvor polierten Oberfl chen wirkten rauer und unebener Partiell hatten sich gr ere Teile der Oberfl che abgel st die sich schichtenweise abschieben lie en Partiell war es zu einer leichten Aufhellung gekommen Weichere Partien wirkten regelrecht ausgewaschen Ein Vergleich mit dem f r l ngere Zeit in reinem aqua dest gelagerten Gipsw rfel sowie den Gipsw rfeln in unbeimpftem Puffer unbeimpftem Medium und der unbeimpften Puffer Medium Mischung ergab dass die Aufrauung der Oberfl chen ganz wesentlich auf die Bakterien zur ckzuf hren ist die die Oberfl che angreifen und den Gips umsetzen Die Fotodokumentation ist im Anhang beigef gt 3 Gewichtsver nderungen der Gipsw rfel Der Vergleich des Gewichtes der W rfel vor und nach der Lagerung in unterschiedlichen Bakteriensuspensionen ergab dass es bei allen beprobten Steinen au er Wasser Lagerung zu einer Gewichtsabnahme gekommen war Gr ere Gewichtsverluste konnten bei in beimpftem Vollmedium Pufferl sung und in Puffer Medium Mischung 3 1 gelagerten Gipsw rfeln nachgewiesen werden Dagegen zeigten die W rfel aus Suspensionen ohne Bakterienzugabe keine bis minimale gravimetrische Ver nderungen Der in aqua dest gelagerte Stein nahm eine geringe Menge an Wasser auf Der Stein in reinem Puffer ohne Bakterienzugabe zeigte eine minimale Gewichtsabnahme von 0 0004 g eine Gr enordnung die gegen ber den Ergebnissen anderer W rfel vernachl
26. methode sollte auch eine Probefl che mit einer Arbocel Kompresse angelegt werden F r die Kompresse wurde ein stark verkrusteter Bereich unterhalb der Probefl chen 1 und 3 ausgew hlt Zwischenzustand Die Kompresse wurde mit ges ttigter Ammoniumcarbonat L sung und Arbocel hergestellt und auf der Oberfl che appliziert Um eine schnelle Austrocknung zu unterbinden wurde die Oberfl che ab schlie end mit einer PE Folie abgedeckt Die Kompresse ver blieb drei Tage auf der Oberfl che Endzustand nach drei Tagen Die Ammoniumcarbonat Kompresse wurde nach drei Tagen von der Oberfl che entfernt Sie war vollst ndig aufgetrocknet Die Reste des Arbocels wurden mit Pinsel vorsichtig abgeb rstet an schliie end mit aqua dest nachgewaschen Reste ver blieben dennoch als wei er Schleier auf der Oberfl che Der Bereich erschien deutlich heller und hob sich damit farblich von den umgebenden Krusten ab 22 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Im Bereich der Arbocel Kompresse sind nach vier Tagen weiterhin Reste des Zellstoffs auf der Oberfl che zu sehen Auch ein leichter Reinigungserfolg ist erkennbar 23 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Kons
27. nur noch eingeschr nkt m glich sind Salze im Steingef ge sind Hauptursache f r die markantesten Sch den von Absanden bis zu gro fl chigen Substanzverlusten Insbesondere Gips wird aufgrund der M glichkeit Wasser im Kristallgitter einzulagern und damit das Volumen erheblich zu ver ndern allgemein als eines der gef hrlichsten bausch dlichen Salze angesehen Gipskrusten liegen auf den unterschiedlichsten Natursteinen vor wobei aufgrund der Zusammensetzung des Steinmaterials ein vermehrtes Auftreten auf kalkgebundenen Gesteinen zu beobachten ist Aber auch Kunst und Kulturobjekte aus Sandstein k nnen Gipskrusten aufweisen K lner Dom Bremer Rathaus Berliner Dom Hamburger Rathaus Dresdener Zwinger etc Sie erscheinen als schwarze Auflagen die sowohl die Ablesbarkeit der Objektaussage als auch das Steingef ge selbst erheblich st ren Die klassischen konservatorischen Methoden sehen f r die Salzreduzierung an Natursteinen als radikalste Methode die mechanische Abnahme der schwarzen Krusten vor Damit wird die Hauptsalzbelastung die in der Regel an der Baustoffoberfl che vorliegt aus dem Objekt entfernt Die mechanische Entfernung der Krusten ist jedoch mit einer erheblichen sthetischen Ver nderung und Beeintr chtigung des Natursteinobjektes verbunden Meist 1 Riedel 2000 S 20 kommt es zu einem Substanzverlust der Oberfl che mit ihren originalen Bearbeitungsspuren Die Salze in tieferen Gesteinslagen bleiben dab
28. reines Medium D desulfuricans 14 Tage 1 2174 1 1783 0 0391 3 21 2 reines Medium D vulgaris 14 Tage 1 3970 1 3661 0 0309 2 21 3 reines Medium D desulfuricans 14 Tage 1 1949 1 0255 0 1694 14 18 4 reines Medium D vulgaris 14 Tage 1 2713 1 1355 0 1358 10 68 5 3mIP 1mIM D desulfuricans 14 Tage 0 7971 0 7117 0 0854 10 71 6 3mIP 1mIM D vulgaris 14 Tage 0 7078 0 6093 0 0985 13 92 7 5mlP 1mlM D desulfuricans 14 Tage 1 6579 1 6315 0 0264 1 59 8 5mlIP 1mlIM D vulgaris 14 Tage 2 0905 2 0618 0 0287 1 37 9 6mIP 1mIM D desulfuricans 14 Tage 0 9188 0 8493 0 0695 7 56 10 6mlIP 1mlIM D vulgaris 14 Tage 0 8946 0 8493 0 0453 5 06 11 reiner Puffer D desulfuricans 14 Tage 0 8163 0 7075 0 1088 13 33 12 reiner Puffer D vulgaris 14 Tage 0 8693 0 7757 0 0936 10 77 13 reiner Puffer D desulfuricans 14 Tage 1 7208 1 7097 0 0111 0 65 14 reiner Puffer D vulgaris 14 Tage 1 7991 1 7890 0 0101 0 56 15 aqua dest d 14 Tage 1 5398 1 5428 0 0030 0 19 16 reines Medium 14 Tage 0 7271 0 7114 0 0157 2 16 17 4mP 1 mM 14 Tage 0 7532 0 7416 0 0116 1 54 18 unbeimpferP 14 Tage 1 0710 1 0706 0 0004 0 04 bersicht der Behandlung der Gipsw rfel mit Gewichtsver nderungen Die Aktivit t der Bakterien erstreckt sich auf alle Seiten der Gipsw rfel Partiell kam es in einzelnen Partien zu st rkeren Abl sungen Die Betrachtung der Oberfl chen ist im Zusamm
29. vulgaris ohne Japanpapier Wasserdampf V7 D vulgaris ohne Japanpapier keine v8 D vulgaris ohne Japanpapier keine v9 D vulgaris ohne Japanpapier keine D1 D desulfuricans mit Japanpapier keine D2 D desulfuricans mit Japanpapier keine D3 D desulfuricans mit Japanpapier keine D4 D desulfuricans ohne Japanpapier Wasserdampf D5 D desulfuricans ohne Japanpapier Wasserdampf D6 D desulfuricans ohne Japanpapier Wasserdampf D7 D desulfuricans ohne Japanpapier keine D8 D desulfuricans ohne Japanpapier keine D9 D desulfuricans ohne Japanpapier keine OB1 ohne Behandlung keine keine OB2 ohne Behandlung keine keine OB3 ohne Behandlung keine keine Tabelle 14 Behandlung der Probepl ttchen aus Elbsandstein f r die Wasserdampf diffusions Untersuchungen Die Kompressen verblieben sechs Tage auf den Oberfl chen Sie wurden w hrend der ersten drei Tage zweimal t glich nachgefeuchtet anschlie end trockneten die Kompressen auf Nach sechs Tagen wurden die Kompressen vorsichtig von den Oberfl chen entfernt Dabei lie en sich die Pl ttchen auf denen eine Japanpapierlage als Trennschicht aufgebracht worden war deutlich leichter von der Kompressenpaste befreien Die Pl ttchen wurden mit Pinsel und aqua dest nachgereinigt Jeweils die mit der Kennung 4 5 und 6 gekennzeichneten Steinpl ttchen wurden zus tzlich mit Hei dampf gereinigt Anschlie end trockneten die Proben erneut ber Nacht aus Am n chste
30. welche aus restauratorischer Sicht m glichst vermieden werden sollte Die Kompressenmaterialien wurden mit beimpftem Medium Zelldichte 10 Zellen ml gt 90 gr n fluoreszierende Bakterien zubereitet Zum Einsatz kamen dabei die im Rahmen des Tropfentests bereits zuvor untersuchten Kompressenmaterialien wobei besonders die Materialien beobachtet wurden die in der Verarbeitung und in den Auswirkungen auf die Steinoberfl chen bessere Ergebnisse als das Carbogel erzielt hatten Es wurden Kompressen mit Bentonit Attapulgit Meerschaumpulver und Laponit sowie zum Vergleich wiederum mit Carbogel zubereitet Die Kompressenpasten wurden auf jeweils zwei Steinw rfel appliziert Dazu wurden die Steinoberfl chen zun chst mit einer Lage Zellstoff versehen diese mit beimpftem Medium angefeuchtet Darauf wurde die Kompressenpaste gegeben und in einer Schichtdicke von etwa 3 bis 5 mm glatt gestrichen Auf die Oberfl che wurde wiederum eine Lage Japanpapier gegeben dieses ebenfalls angefeuchtet und die gesamte Kompresse mit Folie abgedichtet Die Kompressen wurden innerhalb der ersten 3 Tage einmal t glich nachgefeuchtet Nach 1 2 und 3 Tagen wurden jeweils kleine Proben der Kompressenpasten entnommen mit Baclight angef rbt und unter UV Licht die Aktivit t und der Keimgehalt bewertet In allen untersuchten Materialien waren die Bakterien nur sehr schwer nachzuweisen da alle Materialien eine intensive Eigenfluoreszenz zeigten Die Anzahl der B
31. 0 2 z 0 0 STPISTEPSERe L S Zeit in min Mirowskimessung an verschiedenen Elbsandsteinen im Labor aqua dest Aufnahme Durchfeuchtung dE Stein 1 unbehandelt D 5 2 Stein 2 unbehandelt 05 Stein 1 Carbopol F E Stein 2 Carbopol 500 Stein 1 PP Folie aag e Stein 2 PP Folie Zeit in min HAWK FB Konservierung und Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Mirowskimessung an Laborsteinen Messung mit Schellsol D 40 Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 11 Diagramme NS EERLE Zeit in min Mirowskimessung an verschiedenen Elbsandsteinen im Labor Schellsol D 40 Aufnahme Messung ml o 12 00 c E S m Stein 1 unbehandelt Q 8 00 Stein 2 unbehandelt S g Stein 1 Carbopol go x Stein 2 Carbopol 2er r Stein 1 PP Folie g 20 e Stein 2 PP Folie gt v 0 00 Zeit in min Mirowskimessung an verschiedenen Elbsandsteinen im Labor Schellsol D 40 Aufnahme Durchfeuchtung e Stein 1 unbehandelt g12 0 E Stein 2 unbehandelt 2 2100 Stein 1 Carbopol 2 Z Q 80 lt Stein 2 Carbopol 3 A 60 e Stein 1 PP Folie SEG 4o e Stein 2 PP Folie 595 A 3 2 0 o 00 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung
32. 18 Uhr neu befeuchtet Ab dem vierten Tag wurden alle Kompressen morgens und abends nachgen sst W hrend der Versuchsdauer herrschte relativ konstantes Klima mit sonnigen Tagen bei einer Temperatur von 20 C wobei auf den Steinoberfl chen mit schwarzen Krusten sicherlich h here Temperaturen erreicht wurden Nachts k hlte es deutlich ab es herrschten Temperaturen um 5 C Die Luftfeuchtigkeit war relativ gering so dass die Kompressen bei direkter Sonneneinstrahlung trotz Abdeckung sehr schnell austrockneten Dar ber hinaus gab es in den ersten drei Tagen starke Windb en die ebenfalls zu der schnellen Auftrocknung der Kompressen beitrugen In der Nacht vom 5 auf den 6 Tag gab es ein starkes Gewitter mit intensiven Wolkenbr chen 3 6 Beobachtungen Alle Kompressen hielten w hrend der gesamten Versuchsdauer auf den Oberfl chen Die Fixierung mittels Gewebeband f r die verschiedenen Foliensysteme erwies sich als geeignet Die Folienkompressen zeigten w hrend des Versuchs keine optische Ver nderung Die Carbopol Kompressen hafteten fest auf der Oberfl che das Japanpapier riss teilweise beim Nachfeuchten ein weil die Koh sion zwischen Japanpapier und Folie st rker war als zwischen Kompresse und Stein Ab dem zweiten Tag waren die Carbopol Kompressen 15 bis 18 aufgrund der starken Sonneneinstrahlung und damit verbundenen Verdunstung des Wassers in der Kompresse bereits stark aufgetrocknet Das Japanpapier hielt nur noch durch die
33. 47 Mirowski Messungen an den Probefl chen 1 und 6 im Hildesheimer Dom 105 Bei dem Mirowski Verfahren handelt es sich um eine zerst rungsfreie Methode zur Pr fung der kapillaren Aufnahmegeschwindigkeit von Wasser und anderen Fl ssigkeiten Mit einem mit Fl ssigkeit gef llten Messr hrchen Kapillartr nkungspr fer wird der Aufnahmegrad des Steines berpr ft Anhand der Ergebnisse kann eine Aussage ber Eigenschaften der Oberfl che wie Verdichtung Hydrophobierung und deren Wirksamkeit und Effektivit t der Reinigung bzw Krustenentfernung getroffen werden Niedrige Werte des Aufnahmegrades und der Saug Geschwindigkeit deuten auf eine stark verdichtete oder hydrophobierte Oberfl che hin Ber cksichtigt werden bei der Interpretation die Kapillaraufnahmegeschwindigkeit der Fl ssigkeit der Fl ssigkeitsaufnahmegrad und damit verbunden die Gr e des Fl ssigkeitsfleckes der sich um die Messstelle aufgrund der kapillar aufgenommenen Fl ssigkeit an der Gesteinsoberfl che abzeichnet F r das Mirowski Pr fverfahren wurden im Labor und im Hildesheimer Dom je ein unbehandelter Oberfl chenbereich ausgew hlt au erdem eine Testfl che die mit einer Carbopol Kompresse versehen war und ein mit einer PP Folie behandelter Bereich Die Nullprobe sollte den Vergleich erm glichen und damit Erfolg der Behandlungen mit den Biokompressen belegen Eine Messstelle wurde jeweils mit Wasser und Schellsol D 40 auf ihre kapillar
34. Bakterient tigkeit zur ckzuf hren 12 Fotodokumentation II Durchf hrung der mikrobiellen Salzreduzierung an Probek rpern aus Sandstein aus Dresden im Labor Die vorliegende Fotodokumentation zeigt die Vor Zwischen und Endzust nde der im Labor durchgef hrten bakteriellen Salzreduzierung Weiterhin werden die UV Aufnahmen der Kompressensysteme Folien nach der Abnahme und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des Probenmaterials vor und nach der Behandlung dargestellt Bei dem Steinmaterial handelt es sich um zwei Ausbaust cke eines Barock Brunnens aus Dresden die nicht wieder eingebaut werden und daher f r die Versuche von den S chsischen Sandsteinwerken Pirna zur Verf gung gestellt wurden Bei der Versuchsdurchf hrung kamen drei verschiedene Kompressensysteme zum Einsatz eine zweischichtige Polypropylen Folie eine dreischichtige Polypropylen Folie sowie eine Carbopol Paste Alle drei Systeme wurden mit Bakterienl sung bespr ht bzw hergestellt Insgesamt wurden 10 Probefl chen angelegt die drei Kompressensysteme wurden je mit beiden Desulfovibrio Arten hergestellt Probefl che 1 6 Dar ber hinaus wurde eine dreischichtige PP Folie mit aqua dest angesetzt und aufgetragen Probefl che 7 Die Probefl chen 8 und 9 wurden jeweils mit unbeimpfter Puffer Medium Mischung im Verh ltnis 4 1 hergestellt und als Carbopol Kompresse sowie dreischichtige PP Folie appliziert F r den Vergleich erfolgte eine eint gige
35. Biokompresse F r die Zubereitung des Mediums und des Puffers Kaliumdihydrogenphosphat Nr P749 1 Roth GmbH Ammoniumchlorid Nr P726 1 Roth GmbH Natriumsulfat Nr 8631 1 Roth GmbH Calciumchlorid Nr 5239 2 Roth GmbH MagnesiumsulfatNr 21 311 68 Janssen Chimica Hefeextrakt Nr 2363 1 Roth GmbH Resazurin Cat Nr 19 930 3 Aldrich Eisensulfat Nr 3722 1 Roth GmbH Natriumthioglycolat Nr T 0632 Sigma Ascorbins ure Nr 3525 Roth GmbH Natriumlactat Nr L1375 Sigma Dikaliumhydrogenphosphat Nr P018 1 Roth GmbH Bakterien Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris Nr 644 DSMZ Braunschweig Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans Nr 642 DSMZ Braunschweig F r weitere Nachweise Life Dead Baclight Bacterial Viability Kit for microscopy Molecular Probes Niederlande Kristallviolett pH 7 5 0 5 ig Verd nnung selbst hergestellt Jod Kaliumjodidl sung nach Lugol Nr 052 1 Roth Safranin 0 5 ig Verd nnung selbst hergestellt Ethanol 96 ig Nr T 171 4 Roth GmbH Verwendete Ger tschaften Ohaus Explorer Feinwaage Vortec Genie 2 Shaker Heidolph MR 3001 Heizplatte mit integrierter R hrfunktion pH Fix 0 14 farbfixierte Indikatorst bchen Roth GmbH Edelstahlkan len 1 00 x 300 mm LL Art Nr 529 10 HERO Robert Helwig GmbH Tuttnauer Systec 2540 ELV Autoklav Systec GmbH Terostat IX Abdichtungsmasse f r die Anaerobenkammer Henkel Teroson GmbH Hettich Zentrifuge EBA 12 Vakuumfiltratio
36. CSN S 271 278 in FEMS Microbiol Ecol 17 1995 Krumbein W E Bode Warscheid K Braams J Chamier B Gehrmann C K Grote G Gro M Lau R Schostak V Petersen K Warscheid Th Gr ndgen E Pilzen M und Schulte A Mikrobiologie an Natursteinmonumenten Schadenspotential Wechselwirkungen mit Behandlungen S 39 66 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1990 Krumbein W E Untersuchungen zu mikrobiell verursachten physikalischen und chemischen Sch den an Pilotobjekten S 169 178 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1991 Krumbein W E Zum Begriff Patina seiner Beziehung zu Krusten Verf rbungen und deren Auswirkungen auf den Zustand von Monumenten S 215 229 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1991 Laiz L Recio D Hermosin B und Saiz Jimenez C Microbial communities in salt efflorescences S 77 88 in In Ciferri O Tiano P und Mastromei G Of microbes and art The role of microbial communities in the degradation and protection of Cultural heritage New York 2000 Leitner H Die Rolle des Restaurators im interdisziplin ren Feld der Erhaltung von salzbelasteten Wandmalereien S 190 200 in Leitner H Laue S und Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsbeitr ge Hochschule f r Bildende K nste Dresde
37. Fixierung mit Klebeband auf der Oberfl che Das Carbopol war nicht mehr zu erkennen und vermutlich aufgrund des feuchteren Milieus in den Stein abgewandert Dennoch wurde das Japanpapier bis zur Abnahme regelm ig weiter mit Bakteriensuspension nachgefeuchtet 3 7 Probennahme Endzustand Nach drei Tagen wurde die H lfte der Kompressen 1 3 5 7 9 11 13 15 17 und 22 24 von den Oberfl chen abgenommen Dabei wurden entsprechend zu dem Laborversuch aus dem Vlies Bereich der PP Folien kleinste Faserproben herausgeschnitten und in Greinerr hrchen bis zur Beprobung gelagert Bei den mit Carbopol behandelten Fl chen wurde mittels Zahnarztspachtels etwas Kompressenpaste aus dem Zwischenraum zwischen den Japanpapierlagen aufgenommen und luftdicht in Greinerr hrchen verpackt Die Kompressenmaterialien wurden anschlie end in UV Licht auf Keimgehalt und Vitalit t der Keime bewertet Die Kompressen selbst die Gewebebandreste und aufliegenden Matten wurden als Autoklavierm ll entsorgt Auf den Testfl chen die mit PP Folien behandelt worden waren waren keine Ver nderungen erkennbar so dass auf eine Nachreinigung verzichtet wurde Die Oberfl chen die mit Carbopol Kompresse behandelt worden waren zeigten nach der Abnahme eine Farbvertiefung Sie wurden mit reichlich aqua dest und Pinsel nachgereinigt In allen Probefl chen wurden nach Abnahme der Kompressen Proben mittels Dremel und Hammer und Mei el genommen und in k
38. Fl chen wurden vor der Behandlung mit einem Etikett versehen und fotografisch erfasst In jeder der Probefl chen wurden anschlie end drei Oberfl chenkrustenproben genommen Da die aufliegende schwarze Kruste sich in weiten Bereichen von dem Untergrund abhebt und zum Teil bereits abg ngig ist konnten die Krustenproben einfach mit dem Skalpell abgenommen werden Sie wurden in Plastikt tchen verpackt und bis zur weiteren Verarbeitung unter Raumtemperatur gelagert Die Probefl chen wurden erneut fotografisch erfasst und anschlie end mit den unterschiedlichen Kompressen versehen 4 5 Applikation F r die Versuche wurden die im Labor und in Polen genutzten Kompressensysteme verwendet Die Folien wurden in einer Gr e von etwa 22 x 22 cm zurechtgeschnitten und 50 60 mi der Bakteriensuspension Vulgaris Kultur ca 44 Zellen mi Desulfuricans Kultur ca 48 jeweils gr ndlich mit selbst hergestellten und vorbereiteten Zellen ml eingespr ht und anschlie end auf der Oberfl che platziert Auf die Folie wurde eine in der Gr e passende gelochte Plastik Fu matte gem der Empfehlung des 249 Kn fel 1993 S 22 Projektes Biokompresse aufgebracht Kompresse und Matte wurden mit Gewebeband auf der Steinoberfl che fixiert Wegen der rauen sandenden Oberfl chen konnte das Gewebeband die Kompressen nicht sicher fixieren Zus tzlich wurden Metallb cke gegen die Kompressen gelehnt die diese in Position hielten
39. Gelen seit Beginn der 90er Jahre genutzt Vermehrt wird das Material in den letzten Jahren auch auf Steinsubstanz getestet und angewendet 3 Alternativen zum Carbopol In den Vorversuchen war festgestellt worden dass Carbopol schwierig zu verarbeiten ist Das Material lie sich nur schwer gleichm ig in der Bakteriensuspension verteilen immer wieder kam es zu Klumpenbildung Deshalb war die Paste kaum in einer gleichm igen Schichtdicke auf dem Stein aufzutragen Sie haftete stark an der Objektoberfl che und lie sich nach vollst ndigem Auftrocknen nur mechanisch entfernen Die berpr fung der Verwertbarkeit von Carbopol durch unterschiedliche Mikroorganismen hatte weiterhin ergeben dass das Material von einer Vielzahl von Pilzen als Kohlenstoff Quelle umgesetzt werden kann Im Rahmen der Vorversuche wurden daher verschiedene weitere Kompressenmaterialien auf ihre Verarbeitung und Eindringen in die Steinoberfl chen untersucht Organische Materialien wie Arbocel und reiner Zellstoff wurden nicht verwendet Sie k nnten als Nahrungsquelle f r zahlreiche Mikroorganismen dienen 18 Haller 1994 S 38 19 Kremer Pigmente Produktkatalog 191 R mpp Chemie Lexikon Version 1 0 Stuttgart 1995 192 Haake 2001 S 2 193 Scheer 2005 S 53 Die Steinoberfl chen sollten mit verschiedenen Kompressenmaterialien behandelt werden um m gliche Ver nderungen durch gegebenenfalls verbleibende Reste der Kompressenmaterialien
40. Gose _ remes medium D desutturicans E So a Bel E T E P er 12 08 _ Jextrem noch pare o0 16 08 _ Jextrem noch mt gg 0 08 Jerem noen pare _ eo PD Tramnssung T T Bakienenkutin Gisa rener purer D desutturicansl zro hee gt C eo O J earen Goss smp mm D vugaril ei 16 08 sehrnoch me gl oos froen foare go HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten aus Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 6 Gipsw rfelzugabe Lebensdauer der Bakterien in Puffer und oder Medium Puffer mit und ohne Gipsw rfel Beginn des Versuches am 01 09 Kultur 21 08 30 ml M 5 mi P ohne Gips Zelldichte V Beweglichkeit V gr ne FI h 80 9 extrem hoch stark 60 7 70 8 artiell Kultur 21 08 30 ml M 5 mi P ohne Gips gr ne Fl och sehr hoch hoch keine 80 9 0 v ojo O a oO JO JO JO JO JO 0 1 1 v olojo olojlolo 30 ml M 5 mi P mit Gips gt 80 gt 90 100 100 30 mI M 5 mi P mit Gips 08 09 gr ere Gipsklumpen mit stark besiedelter OF Ausz hlung nicht m glich Kultur 18 08 zentrifugiert reiner Puffer ohne Gips Kultur 18 08 zentrifugiert reiner Puffer ohne Gips 03 09 ___ setrhceh pre so 05 09 06 09 07 08 08 09 Puffer Gips mit Gips mittel fen eo mittel hoch keine Puffer Gip
41. Grund Regen und Meerwasser vermutet Der Schwefel in schwarzen Krusten stammt in erster Linie aus der Umwelt sauerer Regen vulkanisietes Gummi Asphalt und andere organische Verbindungen Er ist chemisch haupts chlich als Sulfat in aliphatischen Ketten aromatischen Hydrocarbonen etc gebunden 5 2 Calcium Als Calciumquelle kommen auf Sandsteinen z B Fugm rtel in Betracht Auch fr here Restaurierungsma nahmen bei denen Material mit Anteil an l slichen Salzen bzw moderne Baustoffe wie Portlandzement in das Objekt eingebracht wurden k nnen als Calciumquelle dienen ebenso wie der Grobstaub aus der Luft Weiterhin kann Calcit auch bei der Photosynthese der auf dem Stein wachsenden Algen freiwerden Dabei wird dem Kohlens uregleichgewicht in w ssriger L sung CO entzogen CO f llt mit den in der L sung vorhandenen Ca lonen als Calcit aus und kann gebunden werden Anders als Kalksteine beinhalten die nicht carbonatisch gebundenen Sandsteine keine Calciumquelle Das Calcium f r die Bildung von Gipskrusten stammt ausschlie lich aus der Umgebung Bei Versuchen an verschiedenen Elbsandsteinen konnte nachgewiesen werden dass das Carbonat in der Kruste nicht aus dem Gestein selbst stammt Die Calciumionen stehen nachtr glich f r die Reaktion mit Schwefel zur Verf gung und verursachen in mehreren Schritten die Bildung von Gipskrusten 52 Neumann 1994 S 21 Schwarz 1986 S 110 Bernal Lopez 2
42. I no E 0 08 Jesrem noch sehr star sos lt u 2 00 Jetrem noch Jetas I eos I 08 00 Jetrem noch e I o o I e o fe Teresa E E E 13 08 Jetremnoon pare o u aa oos mine mrsa roofsshrnoch Immer on 0 i o mine paris oolhach fee 10 5 08 mitelnoch keins ss 1ooleuremnach mins 05100 OT a0 08 mitelhoon wenom _eolgerngmitei wenom a0 08 00 sehrnoch fene I u u o Jos os_Jesrem noch keine zo u u HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 2 berpr fung Vitalit t anzuo Datum Tzeieientev Bewegung gr ne JZeigienteD Bewegung D_ gr ne F1 keine Koiben __ 20 08 gerng mite parte 1oolhoch mir 0 D T mie _fmites 1oolhochn mins ET 5 08 Jesrem noch fe gofextremnach stark an 0 08 Jesrem hoch fem gofexiremhach stark 5 Jos 00 _Jesremnocn mini ro solexremnocn sta _ 5 210 125 08 foxremnoch mins 1 ss 1oofexrem noch star 10 oos Jesrem noch mea _oofexremnach tan yo oo Jesremnocn starr so solexremnocn sta go mo 1oa00 Toxremnocn miera 1oofnoch Tsenrsiam 100 05 08_Jenremnocn star 1ooleuremnesn fa 100 oo 1pa 00 mmen fea sofsehrnoch Tmiterstar 100 Flaschen 105 00 mitelhoon sorsa soojmiteihoch fsenrsa 100 0 os 00 mine star soofminer paris 100 DO 0s 00 Jesrem
43. Kontamination beurteilten Bakterien Sie sind vermutlich aus der Luft auf die N hrb den geraten Die in der Bakteriensuspension beobachteten runden Arten konnten nicht beobachtet werden Der KOH Test belegte das negative Gram Verhalten der Bakterien in beiden Kulturen Er best tigte das Ergebnis der Gramf rbung Allerdings blieben bei diesem Nachweis etwaige Verunreinigungen durch Fremdkulturen unber cksichtigt Eine Identifizierung der als Kontamination angesprochenen Bakterien war nach beiden Versuchen nicht m glich Die runden und in Vierergruppen auftretenden Bakterien tauchten auch nicht in jeder Kultur auf und wirkten sich nicht einschr nkend auf das Wachstum der beiden Sulfatverwerter Kulturen Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris aus Das Alter der Kulturen scheint einen wesentlichen Einfluss auf die Kontaminationen zu haben In zwei Wochen alten Kulturen wurden Kontaminationen beobachtet die nach weiteren zwei Wochen nicht mehr vorhanden waren 5 Zusammenfassung Es gelang erfolgreich beide Desulfovibrio Arten im Labor anzuz chten und ber einen Zeitraum von mehreren Monaten durch regelm ige berimpfung am Leben zu erhalten Das vom DSMZ vorgegebene Medium scheint geeignet den Bakterien auch l ngerfristig ideale Lebensbedingungen zu schaffen und eine Vermehrung zu erzielen Es konnten keine wesentlichen Unterschiede in der Vermehrung Vitalit t und Aktivit t der
44. Oberfl chen die mit unbeimpftem Medium behandelt wurden 13 Diplomarbeit Malaika Scheer Dresdener Sandstein II November 2005 Probefl che 3 PP Folie 3 schichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 6 Tage Diplomarbeit Malaika Scheer Dresdener Sandstein I November 2005 Probefl che 10 Kompresse Arbocel Ammoniumcarbonat PP Folie 3 schichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 6 Tage Ammoniumcarbonat Applikation 3 T Stein II Probefl che 10 Ammoniumcarbonat Kompresse Vorzustand Die Aufnahme zeigte die Probefl che 10 im Vorzustand Sie wurde nach Abschluss der Bakterienkompressen unterhalb der Probefl che 3 auf gebracht Vor der Applikation wurde eine Krustenprobe mit dem Dremel f r den quantitativen Gipsnachweis entnom men Die Kompresse dient dem Vergleich des Reinigungsergebnisses der Biokompresse mit einer Standard salzreduzierung Zwischenzustand Auf der Probeentnahmestelle wurde eine Kompresse aus Arbocel Buchencellulose und einer ges ttigten Ammoniumcarbonat L sung aufgebracht Damit die Kom presse nicht zu schnell auftrocknet wurde sie nach der Applikation mit einer PE Folie abgedeckt und verblieb ohne Nachn ssen f r einen Tag auf der Oberfl che Eine Nachbehandlung erfolgte in Form einer Neutralkompresse aus Arbocel die bis zum vollst ndigen Auftrocknen auf der Oberfl che verblieb HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steino
45. SO mit den Bestandteilen des Sandsteines aus M ller 2000 S 120 Die Mechanismen der Gipsbildung auf Sandsteinen werden vermutlich durch die Verst rkung der Adsorption von carbonatischen Staubpartikeln aufgrund von Bakterient tigkeit verst rkt ebenso wie deren Reaktion mit den durch die Mikroorganismen ausgeschiedenen S uren 78 Gruber Sternad 1981 S 165 7 Nord Ericsson 1993 S 25 Neumann 1994 S 117 3 Machill et al 1998 S 277 Grell 1997 S 13 81 Strubendorff 1989 S 39 82 M ller F 1997 S 336 83 Grell 1997 S 17 7 3 Beispiele Es gibt zahlreiche Belege f r Gipskrusten auf Sandstein So konnten unter anderem an den Gurtgesimsen aus Sandstein des Rattenf nger Hauses in Hameln dicke Krusten nachgewiesen werden die auf Gipsanreicherung und CaCO Umlagerungen zur ckgehen Auch an der Alten Pinakothek in M nchen ergab die Auswertung der aufliegenden Krusten Sulfatanteile von 15 und 35 Gew Das bedeutet 25 bis 50 Gew Gips Der urspr ngliche Sandstein war gipsfrei auch im M rtel wurde kein Gips festgestellt Das Leineschloss in Hannover das haupts chlich aus dem Deister Wealdensandstein besteht zeigte bei einer Untersuchung im Jahre 1994 umfangreiche Gipskrustenbildung auf verschiedenen Bauteilen Am Zwickauer Dom wurde ebenfalls ein Elbsandstein vermutlich aus Cotta verbaut Hier wurden ebenfalls Gipskrusten nachgewiesen die vermutlich auf die hohe Feuchte in dem feink rnigen Elbsa
46. Salze L sst die Feuchtigkeit der Kompresse nach einer gewissen Zeit nach so ndert sich die Richtung des Kapillarstromes die Salze wandern mit dem Wasser in Richtung Kompresse und kristallisieren dort aus Die Salze k nnen dann mit der Kompresse abgenommen werden Der Vorgang sollte mehrfach wiederholt werden Welcher der beiden Transportmechanismen Kapillarsog oder Ionenkonzentrationsgef lle im konkreten Anwendungsfall effektiver ist ist umstritten 3 3 b Sanierputze und Opferputze Um kleinfl chige und teure Kompressen zu vermeiden k nnen auch sogenannte Opfer oder Kompressenputze gro fl chig auf die Oberfl che aufgebracht werden Diese zeichnen sich durch besondere Saugf higkeit aus und sind nach entsprechender Standzeit wieder zu entfernen Ziel der Ma nahme ist nicht die Entsalzung des Mauerwerks sondern das Fernhalten der Feuchtigkeit und der Salze von der Putzoberfl che ohne dass eine 103 Grell 1997 S 81 104 Arendt Seele 2000 S 87 105 Verges Bermin 2003 S 122 1 S 3 3 c Entsalzung im Wasserbad S 25 17 Auras et al 1997 S 697 198 Auras et al 1997 S 697 Feuchtesperre angelegt wird Der Verdunstungshorizont wird durch die zus tzliche Opferschicht in der sich die Salze anlagern und auskristallisieren verschoben Der Sanier oder Opferputz wird sp ter einschlie lich der in ihm gebundenen Salze entfernt Voraussetzung f r diese Methode ist dass der Salznachschub aus dem Untergrund ge
47. Sartorius 16316 Bei der Filtration von L sungen werden gr bere S gt oder feinere Bestandteile aus einer L sung mit N 2 Hilfe eines Filters abgetrennt Das f r den Versuch 5 genutzte Glasfiltrationsger t der Fa Sartorius ZD N Abb 1 CEINA besteht aus einem Glasaufsatz der oben mit einem Gummideckel verschlie bar ist Dieser Glasaufsatz H 2 wird auf eine Filterunterst tzung mit PTFE St tzsieb und PTFE Lochblech aufgesetzt Zwischen dem Glasaufsatz und der Filterplatte sind verschiedene Filter einsetzbar Die Filterunterst tzung wird mit einem Gummiring als Dichtung auf dem Glasunterteil befestigt Alle Einzelteile k nnen durch eine Metallklammer miteinander verbunden werden Das System wird mit Gummidichtungen auf einer gro en Erlenmeyerkolben Flasche befestigt An die untere Flasche kann die Vakuum Wasserstrahlpumpe mit einem Schlauch angeschlossen werden damit in der Flasche ein Vakuum erzeugt wird Die L sung wird in den oberen Kolben gegeben Durch den Flie druck sowie das erzeugte Vakuum l uft die L sung in die untere Flasche Dabei bleiben die Bestandteile der L sung je nach Porendurchmesser des Filters in demselben zur ck F r die Filtration des Mediums wurden Filter in zwei verschiedenen Porendurchmessern genutzt Der erste Filter mit einem Porendurchmesser von 8 um sollte die festen und gr beren Bestandteile des Mediums zur ckhalten w hrend die Bakterien den Filter passieren sollten In
48. Zelldichten aufwies Die Unterschiede in Zelldichte und Aktivit t der Bakterien an den unterschiedlichen Objekten gehen vermutlich auf die Witterungsverh ltnisse an den Objekten zur ck M glicherweise h ngt die Bakterient tigkeit auch mit der Zusammensetzung und dem Sulfatgehalt der Krusten zusammen Ursache f r die relativ geringe Zelldichte der in Polen verwendeten Kompressen kann die Abwesenheit von Gips und der nur geringe Sulfatgehalt der Proben sein Au erdem waren in Polen auch die Ausgangszelldichten in der Bakteriensuspension etwas geringer als im Labor und am Hildesheimer Dom Die Betrachtung der Krustenproben nach Abnahme der Kompressen ergab dass die Bakterien nicht unbedingt in Folien oder Kompressensysteme eingebunden sein m ssen um an den Steinoberfl chen l ngere Zeitabschnitte zu berleben Auch eine Woche nach Abnahme konnten noch zahlreiche vitale Zellen nachgewiesen werden Solange gen gend N hrstoffe zur Verf gung stehen scheint der Luftsauerstoff keinen negativen Einfluss auf die Bakterient tigkeit zu haben Durch die mikroskopischen Untersuchungen konnte best tigt werden dass die Bakterien den Transport zur Applikation sowie die drei bis sechst gige Applikation berleben und nachweisbar die Steinoberfl chen auch ber den Applikationszeitraum hinaus frequentieren Inwieweit die Biomasse oder die mit der Bakterient tigkeit verbundenen Abfallprodukte sowie die Kompressenbehandlung die Steinoberfl chen ver
49. Zellen ml 4x 10 Zellen Die aus 18 ml beimpftem Medium erzielte Zelldichte in der Pufferl sung lag bei 80 Bakterien ml Da die Angabe des BIOBRUSH Projektes f r die Applikation der Bakterien auf die Steinoberfl che eine Zelldichte von 10 Bakterien ml vorschl gt wurden die beiden Bakteriensuspensionen verd nnt bis die gew nschte Zelldichte erreicht war Aus 18 ml beimpften Medium mit drei Wochen alten Kulturen konnte f r Desulfovibrio desulfuricans 12 ml beimpfter Puffer produziert werden w hrend f r Desulfovibrio vulgaris 20 ml Puffer mit der gew nschten Zelldichte produziert werden konnte Damit lag die Menge des gewonnenen Puffers etwa in dem Bereich der zu Beginn eingesetzten Medium Menge Mit der gro en Anzahl an Zentrifugier Durchg ngen ist ein hoher Sauerstoffeintrag verbunden der die Bakterien l ngerfristig m glicherweise stressen kann F r den im Ergebnis relativ kleinen Anteil an gewonnener mit Bakterien beimpfter Puffermenge erscheint der Vorgang sehr aufwendig und zeitintensiv 2 4 Ber cksichtigung der log Phase Der Versuch wurde mit vier Tage alten Kulturen wiederholt um zu gew hrleisten dass sich entsprechend der Empfehlung des BIOBRUSH Projektes die Bakterien in der Log Phase befinden Als Puffer wurde der selbst hergestellte Phosphatpuffer verwendet Die Zentrifugier Vorg nge erfolgten analog zu dem ersten Versuch Die Durchf hrung der Zentrifugatio
50. als Tr germaterial und ges ttigter Ammoniumcarbonat L sung angesetzt und aufgetragen Probefl che 9 Probefl che Nr Foliensystem Bakterienl sung Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein 3 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 3 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein 3 Tage 4 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 5 Carbopol D vulgaris Sandstein 3 Tage 6 Carbopol D desulfuricans Sandstein 3 Tage 7 Carbopol unbeimpft Sandstein 3 Tage 8 PP Folie 3 schichtig unbeimpft Sandstein 3 Tage 9 Arbocel Ammoniumcarbonat Sandstein 3 Tage Tabelle Probefl chen und applizierte Kompressensysteme Die Kompressen verblieben drei Tage auf den Oberfl chen und wurden aufgrund der niedrigen Temperaturen nachts mit W rmequellen bestrahlt Die Dokumentation der Vor Zwischen und Endzust nde ist f r jede Probefl che einzeln aufgef hrt die erste Seite zeigt den Vor und Zwischenzustand sowie die Steinoberfl chen nach dreit giger Applikation Dabei stellt die Aufnahme des Vorzustandes die zu beprobende Fl che vor der Probennanme und Applikation der Kompressen dar Die Zwischenzustandsaufnahme dokumentiert die Art der aufgebrachten Kompresse und Methode der Fixierung auf der Oberfl che Dabei unterscheiden sich die Probefl chen mit zweifacher PP Folie nicht von denen mit dreifacher PP Folie Der
51. andere Salze erh ht werden kann Gips kann das im Molek l enthaltene Kristallwasser nur bei Temperaturen ber 50 C abgeben so dass es in der Regel nicht zu einer Dehydrierung des Gipses kommt Umgekehrt k nnen die Hydratstufen Anhydrit und Halbhydrat aber sehr wohl Kristallwasser einlagern Diese Vorg nge sind mit starken Volumenver nderungen und Hydratationsdr cken verbunden die in der Tabelle verdeutlicht werden Mineralumkristallisation Chemische Reaktion Molvolumen cm mol Volumenzunahme Ausgangsmaterialien Produkt vorher nachher Faktor Anhydrit Gips 46 74 1 61 60 9 CaSO H20 CaSO H O Bassanit Gips 53 74 1 40 39 6 CaSO 2H20 1 5 H20 CaSO H O Tabelle 1 mit der Wasseraufnahme verbundene Volumenzunahme bei Anhydrit und Bassanit 3 Bl uer B hm 1988 S 51 Mainusch 2001 S 84 38 Mainusch 2001 S 84 7 Mainusch 2001 S 85 Riedel 2000 S 22 38 Neisel 1995 S 41 Schuh 1987 S 49 39 Neisel in Anlehnung an Snethlage 1984 und N gele 1990 Weber 1985 S 44 Das Schadenspotential des Schadsalzes Gips liegt damit vor allem in der Gipskristallisation und Quellung Die Kristallisations und Hydratationsdr cke von Gips und Halbhydrat unterscheiden sich ganz wesentlich und sind abh ngig von den Temperaturverh ltnissen und dem bers ttigungsgrad Ein pl tzlicher Wechsel der Feuchtigkeit beg nstigt das Wachstum von Gips durch Rekristallisatio
52. aufzuzeigen Dies sollte durch Gewichtsvergleich vor und nach der Kompressenbehandlung und einen Tropfentest erfolgen Ziel war es festzustellen ob die unterschiedlichen Materialien r ckstandsfrei von der Steinoberfl che zu entfernen sind F hrt eine restauratorische Ma nahme zur Verdichtung der Oberfl che so kann es zu Folgesch den wie Wasserstau und Verschiebung des Verdunstungshorizontes hinter die Steinoberfl che kommen Daher wurde hier auch berpr ft ob eine Trennschicht zwischen Kompressenpaste und Steinoberfl che das Eindringen des Kompressenmaterials einschr nkt Weiterhin galt es zu berpr fen ob die Kompressen die Steinoberfl chen in ihrer Wasseraufnahmef higkeit und Wasserdampfdiffusion ver ndern Als Kompressenmateriallen wurden Attapulgit Bentonit Carbopol Laponit und Meerschaumpulver Sepiolith ausgew hlt die als Verdickungsmittel f r L semittel in der Konservierung Restaurierung Verwendung finden 4 Verwendete Kompressenmaterialien Attapulgit auch Floridin ist eine Bleicherde zur Reinigung von Mineral l petrochemischen Produkten und Speise l Es handelt sich um ein dem Meerschaum hnliches Tonmineral mit teilweise zeolithisch gebundenem H 0 Es liegt in Pulver und Granulatform vor Attapulgit ein kolloidales Magnesium Aluminium Hydrosilikat Mg Al z OH Si40 0 2H20 2H 0 dient als Ausgangsmaterial Es hat einen pH Wert von 7 5 bis 9 5 Attapulgit wird im Kontakt oder Einr
53. bei der Untersuchung und Beurteilung von salzbelasteten Baudenkmalen S 39 52 in Salzsch den an Wandmalereien Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes f r Denkmalpflege Band 78 M nchen 1996 Blaschke R Typische Verwitterungsprofile von Gesteinsproben im mikroskopischen Bild S 25 32 in Bautenschutz Bausanierung Sonderheft 1988 Bock E Diercks M Krause Kupsch Th Lin L Meincke M Sameluck F Sand W und Spieck E Belastung von Natursteinen mit salpeters urebildenden Bakterien eine Bewertung am Beispiel von ausgew hlten Bauwerken S 47 57 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1989 Bock E und Fahrig N Mikroorganismen in Steinen historischer Bauten eine Datenanalyse S 179 196 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1991 Bock E et al Neue Ergebnisse zur Belastung von Natursteinen mit salpeters urebildenden Bakterien S 67 82 in Jahresberichte aus dem Forschungsprogramm Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1992 Bock E Josza P Kussmaul M Mansch R Sand W Schr der S Spieck E Vollmer M und Willimzig M Fortschritte bei der Beurteilung mikrobiell beeinflusster Gesteinszerst rung S 33 48 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1992 Bock E Josza P Mansch R Sand W Spieck E Str ven R Will
54. der anschlie enden langsamen Entfernung der Impf se aus der L sung zeigte sich dass die Suspension mit der se mitgezogen wird Der Schleimfaden von bis zu 5 cm L nge belegte das gram negative Verhalten beider Bakterienkulturen Abb 15 Schleimfaden bei der D vulgaris Kultur im KOH Test 4 5 Ergebnis Durch die Gram F rbung konnte das negative Gram Verhalten der beiden Stammkulturen best tigt werden Die Anf rbung zeigte bei der Betrachtung unter dem Mikroskop bei 1000facher Vergr erung bei Desulfovibrio desulfuricans optisch homogene Bakterien die alle eine hellrote F rbung zeigten Sie erschienen aber eher rund als st bchenf rmig Ob es sich bei den in der Gram F rbung nachgewiesenen auf den N hrb den angewachsenen Bakterien tats chlich um Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans oder um eine 172 der KOH Test wurde nach dem Mikrobiologischen Grundpraktikum Carl von Ossietzky Universit t Oldenburg durchgef hrt 43 tO verwandte aerobe Form handelt ist mit den hier zur Verf gung stehenden Mitteln nicht eindeutig bestimmbar In der Probe der D vulgaris Kultur konnten zum gr ten Teil st bchenf rmige gram negative Bakterien nachgewiesen werden Teilweise zeigte die Probe aber auch deutlich gr ere St bchen die dunkelviolett und damit gram positiv erschienen Diese Fremdbakterien unterschieden sich nach optischer Sichtung aber wesentlich von den in den Vollmedien beobachteten als
55. die Reinigung mit Pasten und Kompressen dauernass oder trocknend Auch zahlreiche weitere Verfahren sind bekannt haben sich in der Anwendung aber nicht durchgesetzt Die Reinigung von Natursteinoberfl chen kann in drei Gro bereiche eingeteilt werden trockene mechanische Verfahren nasse sowie chemische Reinigungsverfahren 2 2 a Trockene mechanische Verfahren Bei den trockenen mechanischen Verfahren wird ausschlie lich ein Abarbeiten der Oberfl che durch berarbeiten bzw durch Abstrahlen vorgenommen Wasser kommt dabei nicht zum Einsatz Der Nachteil der trockenen Reinigung liegt im Substanzverlust der generell auf ein Minimum beschr nkt werden sollte Im Einzelnen kommen als trockene mechanische Verfahren Abb rsten und Abschleifen steinmetzm iges berarbeiten das jedoch bei unter Denkmalschutz stehenden Objekten aus denkmalpflegerischer Sicht m glichst vermieden werden sollte trockene Strahlverfahren sowie Ultraschall und Laser zum Einsatz Eine Nachreinigung in Form von Entstaubung ist notwendig 2 2 b Nasse Reinigungsverfahren Bei den nassen Reinigungsverfahren spielt Wasser als Reinigungsmittel bzw als Tr gersubstanz f r Strahlg ter eine wesentliche Rolle Dabei kommt es immer auch zu einer Durchfeuchtung des Baustoffes durch die Salze aktiviert und nach der Reinigung beim Trocknen der Oberfl chen austreten k nnen Die nasse Reinigung umfasst drucklose Reinigung Reinigung mit Druck Reinigung mit Wass
56. die bestm gliche Art der Applikation und Befestigung der Kompressen auf den Steinoberfl chen gestestet werden Au erdem galt es zu ermitteln ob die Bakterien den Kontakt mit Sauerstoff bei der realen Anwendung am Objekt berleben k nnen und ob eine l ngere Applikation auch zu einem besseren Ergebnis f hrt Parallel musste berpr ft werden ob mit der Behandlung Nebenwirkungen oder negative HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Begleiterscheinungen wie z B Verf rbungen oder Verdichtung der Oberfl che verbunden sind 2 2 Herkunft des Steinmaterials Das verwendete Sandsteinmaterial wurde von der Firma S chsische Sandsteinwerke Pirna zur Verf gung gestellt Es handelt sich dabei um zwei unterschiedliche Sandsteine in den Ma en von etwa 30 x 40 x 20 cm die an einem Barock Brunnen verbaut waren Dieser wurde nach der Flutkatastrophe von 2002 ab und anschlie end nicht wieder aufgebaut Die Sandsteine zeigen aufliegende Krusten und unterschiedlich starke Verschw rzungen Abb 28 Probenmaterial Dresden Stein I Abb 29 Probenmaterial Dresden Stein Il Bei dem im Folgenden als Stein I bezeichneten Sandstein handelt es sich um einen s chsischen Sandstein der vermutlich aus dem Vorkommen Cotta stammt Er zeich
57. die diese Bakterien zeigen Bei beiden Kulturen konnte jedoch bei ber 90 der Bakterien Vitalit t durch gr ne Fluoreszenz nachgewiesen werden Die Zelldichte war bei den vier Tage alten Kulturen zu gering um eine f r die Applikation geeignete Menge Bakteriensuspension zu gewinnen Auch die Durchf hrung mit 7 Tage alten Kulturen ergab zu geringe Zelldichten Um die Zelldichte von 10 Zellen ml zu erreichen m ssen noch ltere Kulturen verwendet werden Damit ist aber nicht mehr gew hrleistet dass sich die Kulturen in der Log Phase befinden Dies muss billigend in Kauf genommen werden Aus technischen Gr nden war es mit der an der HAWK zur Verf gung stehenden Zentrifuge nicht m glich Bakterien in den n tigen Mengen in maximal 2 Stunden zu zentrifugieren Der Sauerstoffeintrag durch jede Zentrifugation sowie die Wartezeit bis eine ausreichende Menge an mit Bakterien beimpftem Puffer f r die Applikation zur Verf gung steht erh hen die Wahrscheinlichkeit eines vermehrten Absterbens der Zellen oder der Kontamination der Kulturen bereits vor der Durchf hrung der Ma nahme 2 5 Ergebnis Durch das Zentrifugieren konnten Bakterien beider Kulturen von dem Medium abgetrennt werden Die zentrifugierten Suspensionen enthielten zahlreiche Bakterien und nur noch minimale Anteile ungel ster Medienbestandteile die jedoch keine erhebliche Rolle spielen d rften Zahlreiche Bakterienzellen sedimentierten jedoch mit den Medienbestandteil
58. einem Balkon der Westfassade angelegt Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit Carbopol Kompresse Die Testfl cke wurde mit einer Schutzfolie abgedeckt um die schnelle Abtrocknung zu unterbinden Die Fl chen wurden regelm ig mit Bakterien suspension nachgen sst Endzustand Nach der Kompressen behandlung wurden erneut drei Krustenproben im unmittelbaren Anschluss zu den Vorzustands proben genommen Sie sind durch wei e Punktmarkierungen oberhalb der Entnahmestellen gekennzeichnet Eine Aufhellung oder Reduzierung der Krusten wurde nicht beobachtet 26 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Fotodokumentation IV Durchf hrung der mikrobiellen Salzreduzierung im Nordparadies des Hildesheimer Domes In der Fotodokumentation werden die Vor Zwischen und Endzust nde der im Nordparadies des Hildesheimer Domes durchgef hrten bakteriellen Entsalzung dargestellt Die UV Aufnahmen der Kompressensysteme Folien nach deren Abnahme und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen ausgew hlter Proben der Vor und Endzust nde sind e
59. hrverfahren eingesetzt Eine Empfehlung zu den Mischverh ltnissen liegt nicht vor Bentonite sind sehr stark quellende Tone die das 5 bis 6fache ihres Gewichtes an Wasser aufnehmen k nnen und dabei ihren Rauminhalt verzehnfachen Es handelt sich um verunreinigte Tone die durch Verwitterung vulkanischer Tuffe entstanden sind Die starke Quellbarkeit und Absorbtionsf higkeit der Bentonite ist auf einen hohen Gehalt an sehr kleinen ultramikroskopischen Teilen zur ckzuf hren Bentonit wurde 1916 in Kalifornien entdeckt Es dient als Verdicker als Zusatz von keramischen Massen als Adsorptionsmittel zur Weinsch nung etc Die Eigenschaften der Bentonite k nnen dem Verwendungszweck entsprechend modifiziert werden Als Mischverh ltnis wird in lfarbe 1 5 Bentonit angegeben 194 zur Erl uterung s Kap IV 6 Tropfenmessung S 68 Auras et al 1997 S 697 Verges Bemin 2003 S 126 18 CD R mpp Chemie Lexikon Version 1 0 Stuttgart 1995 197 Kremer Pigmente Produktkatalog 198 CD R mpp Chemie Lexikon Version 1 0 Stuttgart 1995 19 Kremer Pigmente Produktkatalog Laponit ist ein Verdickungsmittel mit ausgepr gter Thixotropie f r w ssrige Systeme Als synthetisches anorganisches Produkt wird es bereits bei der Herstellung gezielt mit den Eigenschaften ausgestattet die f r den jeweiligen Verwendungszweck erforderlich sind Es ist ein wei es rieself higes Pulver das in Wasser dispergiert ein Gel bildet und hat die
60. lebend 100 lebend 21 08 gt 80 lebend gt 80 lebend gt 80 lebend gt 80 lebend 100 lebend 24 08 50 lebend 100 lebend 50 lebend gt 90 lebend 100 lebend Tabelle 9 Lebensdauer der Bakterien der Spezies Vulgaris in verschiedenen Kompressenmaterialien Die Kompressenmaterialien Attapulgit Bentonit Laponit und Meerschaumpulver stellen nach dem Vorversuch keine Alternative zu dem im Rahmen des BIOBRUSH Projektes genutzten Carbopol dar In allen vier Materialien konnten nur in geringen Mengen Bakterien nachgewiesen werden Der Anteil lebender Zellen lag bei 50 gegen ber 100 beim Carbopol Alle Materialien weisen eine hohe Eigenfluoreszenz auf so dass in dem Kompressenmaterial vorhandene Bakterien nur eingeschr nkt erkennbar sind Die schnelle Auftrocknung die bereits im Vorversuch festgestellt worden war w rde die Wirksamkeit der Bakterien weiter einschr nken 9 Ergebnis Um geeignete Kompressenmaterialien zu ermitteln wurden verschiedene Untersuchungen an gebr uchlichen Systemen durchgef hrt Hierf r wurden Attapulgit Bentonit Carbopol Laponit und Meerschaumpulver auf Steinw rfel appliziert Dabei kamen verschiedene Techniken und Methoden zum Einsatz Festgestellt wurde zun chst dass sich eine Trennschicht zwischen Stein und Kompressenpaste positiv auf die Entfernbarkeit der Kompresse auswirkt Es verbleiben keine erkennbaren R ckst nde auf den Oberfl chen Auch das Abdecken mit einer Schicht J
61. microbes and art The role of microbial communities in the degradation and protection of Cultural heritage New York 2000 Rau P S 54 58 in Der freiberufliche Restaurator Heft 2 1987 Riedel J Die Passionsfresken an der ehem Schatzkammer des Stephansdoms in Wien M glichkeiten der Gipsbehandlung und der nachhaltigen Konservierung Diplomarbeit an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2000 Roesch H und Schwarz H J Damage to frescoes caused by sulphate bearing salts where does the sulfhur come from S 224 230 in Studies in conservation 38 1993 Rossi Manaresi R und Tucci A Pore structure and the disruptive or cementing effect of salt crystallization in various types of stone S 53 58 in Studies in conservation 36 1991 Sass H Vorkommen und Aktivit t sulfatreduzierender Bakterien in der Oxykline limnischer Sedimente Dissertation im Fachbereich Biologie Universit t Oldenburg 1997 Scheer M Voruntersuchungen zum Einsatz von sulfatreduzierenden Mikroorganismen zur Reduzierung von Gipskrusten auf Sandsteinoberfl chen Facharbeit zum Diplom an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2005 Schlegel H G unter Mitarbeit von K Schmidt Allgemeine Mikrobiologie 6 Auflage Thieme Verlag Stuttgart New York 1985 Schuh H Physikalische Eigenschaften von Sandsteinen und ihren verwitterten Oberfl chen Dissertation an der Fakult t f r Geowissenschaften M nchener Geowissenschaftlich
62. mit der gleichen L sung nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Auch an den Testfl chen mit reiner Puffer Medium Kompresse wurden nach der Behandlung erneut Proben genommen Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung ge kennzeichnet 22 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 21 Carbopol Kompresse Reiner Puffer Applikation 6 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 21 im Vorzustand Der Bereich weist eine unregelm ige schwarze Kruste auf Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probeent nahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 markiert Zwischenzustand Die Testfl che wurde mit einer Kompresse aus Carbopol versehen Die Kompresse besteht aus Japanpapier unbeimpfter Carbopol Paste Japanpapier und abdeckender Folie Die Fl chen wurden regelm ig mit der Puffer Medium Mischung nachgen sst Endzustand Im Endzustand pr sentiert sich die Oberfl che der Testfl che ohne optische Ver nderungen Mit den wei en Punktmar kierungen sind die Probe entnahmestellen nach der Kompressenbehandlung gekennzeichnet 23 HA
63. ndern sollte durch weitere Untersuchungen ermittelt werden Die durch die Bakterient tigkeit an den Steinoberfl chen verursachten Ver nderungen wurden weiterhin im Rasterelektronenmikroskop berpr ft Die Aufnahmen ergaben keine eindeutigen Unterschiede der Probefl chen vor und nach der Bakterienapplikation Die Oberfl chen der meisten Proben zeigten Gipskrusten unterschiedlicher Ausformung In den Aufnahmen waren keine Bakterien und auch keine ber das normale Ma hinausgehende Besiedlung der Oberfl chen durch andere Mikroorganismen zu erkennen Die mit Carbopol behandelten Oberfl chen zeigten keine Unterschiede zu unbehandelten oder mit Folienkompressen versehenen Steinbereichen Dagegen war bei der Ammoniumcarbonat Kompresse eine wesentliche Ver nderung der Steine zu erkennen die mit der Salzumwandlung und Um Kristallisation in Zusammenhang steht HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Unklar bleibt ob und auf welche Art und Weise die Bakterien von den Oberfl chen verschwinden denkbar w re dass die toten Bakterien von den Oberfl chen abfallen Weiterhin kann aber auch der durch die Kompressenfl ssigkeit in L sung gegangene Gips nach einiger Zeit an der Oberfl che der Probe auskristallisiert sein Die Bakterien k nn
64. nge zu sehen Teilweise erschienen einzelne Zellen auch dunkel violett Dabei handelt es sich um Kontaminationen der Kulturen die sich jedoch in Gr e und Form von den vorher wahrgenommenen rund ovalen Verunreinigungen unterscheiden Die Gram F rbung der auf N hrboden angezogenen Bakterien zeigte f r D desulfuricans und D vulgaris fast ausschlie lich gram negative Organismen Ob es sich bei den angef rbten Bakterien um die beiden Desulfovibrio Arten handelt oder ob auf den N hrb den nur Kontaminationen in Kultur gebracht wurden bleibt unklar 42 HAWK FB Konservierung sulfatreduzier Gipskrusten 4 4 KOH Test Bei dem KOH Test handelt es sich ebenfalls um eine Methode zur Unterscheidung gram positiver und negativer Bakterien Wiederum wird der unterschiedliche Zellwandaufbau zur Unterscheidung genutzt Durch die Behandlung mit KOH platzen die Zellen der gram negativen Bakterien w hrend die gram positiven durch KOH nicht ver ndert werden Durch die so genannte Lyse das Aufplatzen der Zellen wird die DNS der Bakterien freigesetzt Diese Freisetzung erh ht die Viskosit t der Bakteriensuspension die dadurch schleimig wird die DNS l sst sich fadenf rmig herausziehen F r den KOH Test wurden zwei Tropfen einer 3 igen KOH L sung auf verschiedene Objekttr ger gegeben Aus jeder Kultur wurde mit der Impf se eine kleine Menge Probenmaterial entnommen und mit dem Tropfen verr hrt Bei
65. noch _ stark soolexremnacn stark 10 8 00 hoch sehr noch mir oofsehrhoch fe 5 15 08 Jmiernoen partei 7o solexrem noch sehrsa 100 C e mie Fota I noofgerng a ro Flaschen 108 00 fesremnoch fsa oolsehrhoch stark 10 __ so sehrextem noch mit 1oofsehrhoch mit 10 eo 0s _ hoon senrhocn star oslexremnoon mine 85 100 o p700 femremnoch stark Toofexremnocn fe 10 O o oo Jesremnoch mins seofexremnach partie 10 5 00 Jesrem hoch parte 70 s0lexremnach partie 0 0 00 Jesrem noch mis oofexremnach paris n DO s 10 Jesrem noch mies 70 80lexremnoch mins 70 0 h2 10 _Jemremnocn star zolesremnon sta eoo p505 C Tgeng Amer Toofminer mine ET Flaschen 108 00 sehrhoch stark 1oofmitelhch stark 10 __ so Jemremnocn sta ooleurem noch sta 100 o osos feuremsuper fea oofexremssuper fa 10 o heo eurem noch partei eo solexremnach mit 0 0 00 Jesrem hoch parte ofexremnach mie op DO os 10 Jesrem hoch parte pofextremnach stark a0 Jr2 10_Jesremnocn star ___ solexremnocn sta 0 70 0505 0s 00 Tmierhocn Tata eos u o e fesrem ech paris of aa e a o e0 08 _ sehrextrem noen stam o u Flaschen ___ 15 09 Jexremnoch mte 1oolhact sehrhoen sehrsa 100 6 00 Jesrem noch stark soolexremnach stark 10 0 00 Jesrem hoch partei oofetremnach stark 5 DO os 10 Jesrem hoch mea gofetremnach partie soo OT i2 10 Jesrem noch mies gofetremnach sta an C Jrz 10 _Jenre
66. nommen und f r den quan titativen Gipsnachweis verpackt Die Oberfl che erscheint durch das starke Relief sehr unregelm ig verschw rzt Zwischenzustand Nach der Probennahme wurde ein Kompressensystem aus einer dreischichtigen PP Folie aufgebracht die mithilfe einer aufliegenden Plastikmatte und Gewebeband in Position gehalten wurde Das Folienvlies wurde mit Bakterienl sung der Vulgaris Art eingespr ht und regelm ig nachgefeuchtet Endzustand nach 3 Tagen Nach drei Tagen wurde die Kompresse von der Objektoberfl che entfernt Mittels Skalpell wurden aus der Probefl che drei Oberfl chen proben im Anschlussbereich an die Vorzustandsprobe entnom men und verpackt Die Oberfl chen zeigten zu diesem Zeitpunkt keinen Reinigungs erfolg HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Auch in der Probefl che 3 zeigte sich vier Tage nach Abnahme der Kompresse ein leichter Reinigungserfolg der sich in Form leichter Aufhellung tz pr sentierte Eine Reduzierung u o AA 27 der Schichtdicke der Krusten win ED Re auflagen konnte jedoch nicht beobachtet werden nach zwei Wochen In Probefl che 3 war auch zwei Wochen nach Abnahme der Kompressen nur ein leichter R
67. optimalen Bedingungen nicht wenn die relative 8 Luftfeuchte unter 40 liegt Je h her die Luftfeuchte desto mehr Gips bildet sich Die beiden f r die Gipsbildung notwendigen lonen Calcium und Sulfat werden auf unterschiedliche Art und Weise im bzw auf dem Objekt zusammengef hrt Neumann 1994 S 151 Weber in Weber 1994 S 632ff 42 Gruber Sternad 1981 S 165 43 Weber in Weber 1994 S 627 Ranalli et al 2000 S 233 4 Arendt Seele 2000 S 84 Weber 1985 S 47 45 Mainusch 2001 S 87 Riedel 2003 S 185 Hoke 1978 S 124 48 Bernal Lopez 2004 S 52 5 1 Schwefel Sulfate F r die Bildung von Gipskrusten auf Naturstein sind vor allem anthropogen verursachte Schwefel Immissionen verantwortlich sie entstehen durch Kraftwerke Industrie private Haushalte und auch auf nat rlichem Wege durch Vulkanismus SO und seine Reaktionsprodukte sind in der Luft in unterschiedlichsten Konzentrationen jahreszeitenabh ngig enthalten Die Schwefel Immissionen gelangen durch trockene Deposition von SO aus der Luft auf die Steinoberfl che Die SO2 Deposition ist sehr gro und erreicht eine hohe Geschwindigkeit Oxidation in L sung Oxidation in Gasphase SO g L sung schnell O g sehr langsam O g langsam SO aq SO g O2 Katalysator O langsam Schnell O langsam L sung schnell SO aq gt H gt SO aq Abb 3 Reaktionen die zur Deposition von SO auf Stein
68. ssigt werden kann Die Gewichtsabnahme des in reinem Medium gelagerten W rfels ist vergleichbar mit dem der in Bakterienkultur gelagerten W rfel 1 und 2 Der Gewichtsverlust ist mit etwa 2 M eher gering Der Gewichtsverlust des in unbeimpfter Puffer Medium Mischung gelagerten W rfels ist mit etwa 1 5 M ebenfalls sehr gering 58 Durch die Ver nderung des Gewichtes und der W rfeloberfl che wurde die Bakterient tigkeit eindeutig belegt Die massiven Ver nderungen gehen jedoch nicht nur auf die Bakterien zur ck auch in dem unbeimpften Medium und Puffer Medium Mischungen kam es zu einer Gewichtsreduzierung die nicht auf Bakterient tigkeit zur ckgef hrt werden kann sondern einer leichten Anl sung der Oberfl chen zuzuschreiben ist Der unterschiedlich starke Angriff der Oberfl chen h ngt m glicherweise auch mit dem Alter der Kulturen zusammen ebenso k nnen u ere Einfl sse wie z B die Temperatur eine Rolle spielen Die Ergebnisse von identischen Messungen liegen teilweise weit auseinander wie der Vergleich der in beimpften Puffer gelagerten W rfel 11 und 12 sowie 13 und 14 verdeutlicht Die vier W rfel wurden identisch behandelt dennoch zeigen die W rfel 11 und 12 eine sehr viel st rkere Gewichtsabnahme Auch diese ist vermutlich auf das Alter der Kulturen bzw die log Phase zur ckzuf hren Weiterhin muss auch ber cksichtig werden dass der Stein zwar sehr dicht ist trotzdem aber Inhomogenit ten aufweisen ka
69. sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Eichkurven verwendet wurde im Folgenden Messung 2 Sulfatgehalt Messung _ Messung2 _ Messung3 Messung Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 15 Diagramme Ergebnisse der Photometermessung Eichkurven der Photometermessung mit Ammoniumsulfat 2 500 2 000 1 500 1 000 0 500 0 000 Anteil Ammoniumsulfat in der L sung S S Ge Ga GE GG CIE EEE ES ai N N N N N SY SY O O y P NY Messung 1 E Messung 2 Messung 3 gt Messung 4 HAWK FB Konservierung und Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 15 Diagramme Ergebnisse der Photometermessung in mg Sulfat g Steinprobe 0 VNVUNV in PIPPI SSOILPIPLSILLTLOLE 8 El Vorzustand ElEndzustand 3 Tage O Endzustand 6 Tage 6 S 55 D 24 F 23 Ss 5 N 2 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10o Di D2 D3 DA D5 D6 D7 D8 D9 Pi P2 P3 P10 P13 Probenbezeichnung L Labor D Dom P Polen Ergebnisse der Photometermessung von Probenmaterial Labor Dom und Polen en ElVorzustand 350 E Endzustand 3 E na 300 250 S amp 200 E D 150 5 77 100 50 NY R Probenbezeichnun
70. uft Die Wasseraufnahme der mit PP Folie versehenen Testfl che an Stein II steigt dann spontan an Danach ist f r das Probematerial im Labor kaum mehr eine Wasseraufnahme zu beobachten Die Graphen der Labor Testfl chen verlaufen weitgehend deckungsgleich bei minimaler aqua dest Aufnahme Die Oberfl chen am Dom ohne Behandlung und die mit einer PP Folie behandelte Testfl che zeigten eine gleichm ige parallele Wasseraufnahme w hrend in der mit Carbopol behandelten Oberfl che kaum Wasser aufgenommen wurde Dies spricht f r eine starke Verdichtung der Steinoberfl che die vermutlich auf den Eintrag von Carbopol in das Gef ge zur ckzuf hren ist Die Wasseraufnahme der Carbopol Fl che am Dom liegt sogar unterhalb der Laborwerte Die Betrachtung des Feuchtefleckes w hrend der Wasseraufnahme Abb 49 zeigt ebenfalls weitgehend parallel verlaufende Kurven f r das Steinmaterial im Labor Nach etwa 45 Minuten steigen die Werte der mit Carbopol und der mit PP Folie behandelten Oberfl chen auf Stein I noch einmal leicht an In den brigen Testfeldern kam es nach zwei Minuten zu keiner wesentlichen Ver nderung mehr Auch die Ergebnisse der Messungen am Dom liegen f r die drei unterschiedlichen Oberfl chen nah beieinander aber deutlich ber den Laborwerten Die Oberfl che am Dom ohne Behandlung zeigt eine weitgehend gleichm ige Ausbreitung des Feuchtefleckes w hrend die mit PP Folie und Carbopol behandelten Testfl chen nac
71. um Gips 7 l H 3 ym Abb 21 und 22 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Bakterien auf der Gipsw rfeloberfl che 5 Vergleich der Bakterienvitalit t und aktivit t mit und ohne Gipsw rfelzugabe Nach Entnahme der Gipsw rfel wurden die Suspensionen erneut einem Aktivit tsnachweis unterzogen Die Ergebnisse wurden jeweils mit Kulturen im selben Alter ohne Zugabe von Gipsw rfeln verglichen Es zeigte sich dass die Zugabe von Gipsw rfeln einen leicht positiven Einfluss auf das Wachstum der Bakterien hatte Au erdem war zu beobachten dass die Bakterien kleinere Partikel der Steinoberfl che abgel st hatten Diese schwammen in der Suspension und waren stark von den Bakterien besiedelt Die Zugabe der Gipsw rfel zu N hrl sungen kann als Alternative zu regelm iger berimpfung dienen wenn z B Kulturen einen l ngeren Zeitraum transportiert werden m ssen 60 6 Ergebnis Die sulfatreduzierenden Bakterien verwerteten Gipsw rfel in Medium Puffer Medium Mischungen und Puffer Die Oberfl chen der Gipsw rfel zeigten deutlich den Angriff durch die Bakterien Ebenso kam es bei fast allen Gipsw rfeln zu einer Gewichtsabnahme Zur Kontrolle wurden auch Gipsw rfel in L sungen ohne Bakterienzugabe gelagert Der Versuch ergab dass die Ver nderungen der Gipsw rfel zu einem entscheidenden Teil auf die T tigkeiten der Bakterien und nur sekund r auf eine Anl sung zur ckgehen Die Zugabe der Gipsw rfel
72. und Einstellung der Rahmenbedingungen erl utert Die Versuchsdurchf hrung sowie die anschlie enden Analysen werden anhand verschiedener Objekte im dritten Teil beschrieben und bewertet Im vierten Teil erfolgt abschlie end eine Auswertung der Ergebnisse mit einem Ausblick auf etwaige Folgeversuche 3 Scheer 2005 S 1 Teil 1 l Theoretische Grundlagen der Gipsbildung auf Naturstein Ein Schadensbild das auf Natursteinoberfl chen beobachtet wird muss bekannt und hinreichend untersucht sein damit die n tigen und richtigen konservatorischen und restauratorischen Ma nahmen ausgew hlt und umgesetzt werden k nnen Anhand des aktuellen Forschungsstandes werden in einer Literaturauswertung die theoretischen Grundlagen der einzelnen Verwitterungsarten dargestellt und deren Auswirkungen aufgezeigt Weiterhin werden die Mechanismen der Gipsbildung aufgezeigt und ihre Rolle an der Baustoffverwitterung belegt Anschlie end wird das Material Sandstein erl utert und die Ausbildung von Gipskrusten auf diesem Tr germaterial anhand von Beispielen verdeutlicht Der Tatbestand wird sowohl aus naturwissenschaftlicher als auch restauratorischer Sicht erl utert 1 Allgemein Gipskrusten auf Natursteinen sind ein weit verbreitetes Schadensbild Sie wurden auf Oberfl chen der verschiedensten Steinmaterialien nachgewiesen wobei ein h ufigeres Auftreten auf kalkgebundenen Materialien belegt ist Gipskrusten entstehen in mehreren Schritten durch
73. von der Oberfl che aufgenommen und luftdicht in Greinerr hrchen verpackt Die Kompressenproben wurden anschlie end mit Baclight angef rbt und unter UV Licht auf vitale und aktive Zellen untersucht Auf den Testfl chen die mit PP Folien behandelt worden waren waren keine Ver nderungen erkennbar die ber eine leichte Farbvertiefung aufgrund des Feuchteeintrags hinausgingen Die Oberfl chen die mit Carbopol Kompresse zeigten ebenfalls eine leichte Farbvertiefung wobei diese zu diesem Zeitpunkt auch auf den erh hten Feuchteeintrag zur ckgef hrt werden kann In allen Probefl chen wurden nach Abnahme der Kompressen erneut Proben mit dem Dremel aus dem Anschlussbereich der Vorzustandsproben entnommen und bis zur Auswertung im Photometer in kleine T tchen verpackt Anschlie end wurden die Folien nachgen sst und wiederum auf dieselben Objektbereiche aufgetragen Die Carbopol Kompresse wurde neu hergestellt und appliziert Durch die erneute Applikation sollte berpr ft werden ob eine Applikation ber drei Tage hinaus das Ergebnis der Salzreduzierung verbessert Nach sechs Tagen wurden die Kompressen endg ltig von den Oberfl chen entfernt Es wurden wiederum Proben der Kompressen entnommen und nach Anf rbung mit Baclight unter UV Licht bewertet Die Bakterien pr sentierten sich weiterhin unver ndert aktiv und vital Anschlie end erfolgte in allen verbliebenen Testfl chen erneut eine Probennahme nach bekanntem Muster mi
74. wurden Gipsw rfel aus einem reinen Anhydrit Stein verwendet Es sollte untersucht werden ob die Bakterien die Steinoberfl chen berhaupt angreifen und Gips verwerten Weiterhin galt es festzustellen inwieweit Bakterien in Vollmedium einen st rkeren oder schw cheren Angriff auf die Oberfl chen zeigen als mit Puffer verd nnte Bakteriensuspension Bei dem Steinmaterial handelt es sich um ein sehr dichtes hartes Gestein das hellwei erscheint und durch eine dunkelgraue B nderung gekennzeichnet ist Die Untersuchung des Gesteins im EDX ergab neben Calcium Schwefel und Oxiden auch einen Magnesiumanteil auf den vermutlich die dunkle Farbgebung zur ckzuf hren ist Skalierung 124 Impulse s Zeiger 11 9675 keV 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 key Ergebnis der EDX Untersuchungen des Gipsw rfelmaterials Die in der Fotodokumentation dargestellten Gipsw rfel wurden nass ges gt und anschlie end bis zur Gewichtskonstanz im Exsikkator getrocknet Die untersuchten Fl chen wiesen im Mittel eine Kantenl nge von etwa 0 7 x 0 7 x 0 2 cm auf Eine der Oberfl chen wurde mit Schleifpapier poliert damit m gliche Ver nderungen deutlicher in Erscheinung treten Diese Seitenfl chen sind in der Fotodokumentation dargestellt Die W rfel wurden nummeriert und wie folgt behandelt Gips Anfangs End Nr L sung Kultur Versuchsdauer gewicht gewicht Differenz Gewichtsverlust in M 1
75. 0 DB a aa e aa aa O O N O OQO AOUN 21 21 21 21 21 22 22 22 3 Behandlung bausch dlicher Salze 1 trockene mechanische Verfahren 2 chemische Salzumwandlung 3 physikalische Salzreduzierung a Entsalzen mit Kompressen b Sanierputze und Opferputze c Entsalzung im Wasserbad d Entsalzung durch Elektromigration e Einstellung von Klimakonstanten f Mikrowellen 4 Restaurierungspraxis 5 Zusammenfassung des 1 Teils 2 Teil l Vorbereitung des Hauptversuchs 1 Einleitung 2 Problemstellung mikrobielle Salzumwandlung 3 Voraussetzungen f r die erfolgreiche Durchf hrung des Versuchs 1 Medienherstellung 2 Vorbereiten der Anaerobenkammer 3 Aktivierung der Bakterien a Sulfatreduzierende Bakterien allgemein b Geschichte und Vorkommen der Sulfatreduzierer c Desulfovibrio Arten d Durchf hrung 4 berpr fen der Lebensf higkeit Vitalit t 5 Ergebnis 4 berpr fung der Reinheit der Kulturen 1 Vorbereitung 2 Unterscheidung gram positiver und gram negativer Bakterien 3 Gram F rbung 4 b KOH Test 5 Ergebnis 5 Zusammenfassung 23 23 23 24 24 24 25 25 26 26 26 27 29 29 29 30 31 32 33 33 34 35 36 37 39 40 40 41 41 43 43 44 Il Anreicherung und Massenkultivierung der Bakterien 1 Vor berlegungen 2 Zentrifugation 1 Durchf hrung 2 Untersuchungen zur Bakterienanzahl 3 Thomakammer 4 Ber cksichtigung der log Phase 5 Ergebni
76. 000 S 2 Krekeler 1997 S 1 14 Tr per 1984 Cypionka 2002 S 177 Heselmeyer 1990 S 7 141 Heselmeyer 1990 S 7 bis heute nicht klar ob dabei 6 Elektronen direkt bertragen werden oder ob weitere Zwischenstufen und Enzyme beteiligt sind Die Reduktasen scheinen l slich im Cytoplasma vorzuliegen oder nur lockere Wechselwirkungen mit der Membran zu unterhalten Im Rahmen eines in Italien laufenden Versuches ist derzeit geplant die Enzyme die f r die Sulfatreduktion verantwortlich sind aus den Bakterien zu isolieren Anstelle von Sulfaten k nnen auch andere Schwefelverbindungen wie Sulfit und Thiosulfat aber auch Tetrathionat und elementarer Schwefel durch die Bakterien reduziert werden Viele sulfatreduzierende Bakterien besitzen Katalase und Superoxid Dismutase und sind damit in der Lage bis zu 72 h unter Sauerstoffeinfluss zu berleben Verschiedene Sulfatreduzierer weisen zudem die F higkeit zur aeroben Atmung auf bei der ATP synthetisiert werden konnte Als Substrate werden daf r organische Substrate vor allem G rungsprodukte wie H Acetat Ethanol Lactat Propionat Butyrat etc nicht aber komplexere Substrate wie Zucker und reduzierte Schwefelverbindungen genutzt Sind verschiedene Elektronenakzeptoren vorhanden so wird von den Sulfatreduzierern erst Sauerstoff veratmet bevor wieder Sulfat oder andere Schwefelverbindungen als Elektronenakzeptoren genutzt werden Die Sauerstoffatmung scheint das Wa
77. 004 S 52 5 R sch Schwarz 1993 S 224f 5 Nord Ericsson 1993 S 34 5 M ller 2000 S 111 zum Fruchtkasten des Klosters Maulbronn 57 Kraus Auras 1997 S 723 Neumann 1994 S 127 58 Machill et al 1998 S 289 298 Grunert 1978 Abb 4 verschiedene Krustentypen aus Neumann 1994 S 54 Bei der Aufl sung des Kornverbandes durch Gips kommt es an der Steinoberfl che vorerst zu einer sekund ren gips gesch tzten Grundmasse mit sekund rer Porosit t Daran schlie t sich eine Zone der Gef gelockerung aufgrund der Oxidation der Bestandteile zwischen der ver nderten Oberfl che und dem SEDIMENTGESTEIN N BEE GIPS LI SCHWARZER I YT rd BELAG noch intakten Gesteinskern an Die Abb 5 1 ei Krustentypen im Vergleich zu einem schwarzen Belag obersten Kornlagen des Gestei ns sind schematis e Abl sende Kruste ohne anhaftendes Gestei E Aissi Kreis mars Geskei durch Gips stark verdichtet und teilweise C Kruste aut Schale Dpape starze Shlomo Sonae in die Gipskruste mit eingebunden Krustenbildung f hrt also zu einer erheblichen strukturellen Ver nderung Der Gipsgehalt in der Kruste nimmt durch Umlagerungen und Kristallisation immer weiter zu wodurch es abschlie end zu einer Abhebung vom Untergrund und Aufplatzen der t Dabei l st sich nicht nur die Gipskruste sondern Oberfl che durch rtlichen Druck komm auch die obersten Steinlagen die eine st rk
78. 13 10 D desulfuricans 18 10 14 10 13 10 D desulfuricans 18 10 Pufferbeimpfung f r die Laborversuche ee Datum Herstellung Puffer Datum Kulturanzucht Kultur Art Datum der Mischung Verh ltnis 14 10 13 10 D vulgaris 18 10 14 10 13 10 D desulfuricans 18 10 Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 10 Pufferbeimpfung HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 11 Mirowski Labor Mirowskimessung Labor Wasseraufnahme in ml I sent stein sein sten sinn sen unbehandelt unbehandelt Carbopol Carbopol PP Folie PP Folie HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 11 Mirowski Labor Mirowskimessung Labor Wasseraufnahme Durchmesser des Eindringtropfens sent stein sent sten sinn sten unbehandelt unbehandelt Carbopol Carbopol PP Folie PP Folie HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 11 Mlrowski Labor Mirowskimessung Labor Schellsol D 40 Aufnahme in ml Schellsol D 40 Steini
79. 3 150 Ranalli et al 2000 S 234 Krekeler 1997 S 7 Heselmeyer 1990 S 11 berleben k nnen Es sind psychrophile mesophile thermophile und halophile St mme bekannt Der Sauerstoff z hlt dabei zu den Faktoren die den Lebensraum dieser Bakterien einschr nken Dennoch ist das Vorkommen sulfatreduzierender Bakterien nicht nur auf sauerstofffreie Standorte beschr nkt sondern sie kommen auch in Sauerstoff Milieus wie z B Cyanobakterienmatten und Termitend rmen in hoher Zahl vor In der vorliegenden Arbeit wurden zwei St mme sulfatreduzierende Bakterien der Gattung Desulfovibrio verwendet 3 3 0 Desulfovibrio Arten Desulfovibrio Arten sind heterotroph sie besitzen die F higkeit neben der Sulfatreduktion auch Nitratammonifikation zu betreiben also die Reduktion von Nitrat zu Ammonium Sie zeichnen sich weiter dadurch aus dass sie eine unvollst ndige Oxidation von Lactat zu Acetat durchf hren Diese Acetat Bildung erm glicht ATP Konservierung ber einen Weg der typisch f r G rer ist ber 30 Desulfovibrio Arten sind beschrieben Die Zellen zeigen im Mittel einen Durchmesser von 0 7 um und verhalten sich gram negativ Bei den hier durchgef hrten Versuchen wurden Bakterien der St mme Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans eingesetzt Bei dem sulfatreduzierenden Bakterium Desulfovibrio vulgaris handelt es sich um ein als obligat anaerob b
80. 35 Hildesheimer Dom M Scheer 93 36 Testfl chen M Scheer 94 37 Beimpfte Folien unter UV Licht M Scheer 99 38 Beimpfte Folien unter UV Licht M Scheer 99 39 Carbopolkompressen UV Licht M Scheer 100 40 Garbopolkompressen UV Licht M Scheer 100 41 Bakterien auf Probenmaterial M Scheer 101 42 Gips im REM M Scheer 102 43 Gips im REM M Scheer 102 44 Oberfl chen mit AMC im REM M Scheer 103 45 Oberfl chen Carbopol im REM M Scheer 103 46 Mirowskimessung Dom M Scheer 105 Nr Beschreibung Quelle Seite 47 Mirowskimessung Dom M Scheer 105 48 Mirowskimessung aqua dest M Scheer 107 49 Mirowskimessung aqua dest M Scheer 107 50 Mirowskimessung Schellsol D 40 M Scheer 109 51 Mirowskimessung Schellsol D40 M Scheer 109 52 Wasserdampfdiffusion im Labor M Scheer 112 53 Anf rbung nach Matteini M Scheer 118 54 Anf rbung nach Matteini M Scheer 118 55 Anf rbung nach Matteini M Scheer 118 56 Anf rbung nach Matteini M Scheer 118 57 Anf rbung nach Matteini M Scheer 118 58 Photometermessung M Scheer 120 59 Photometermessung Ergebnisse M Scheer 121 Verwendete Materialien und Bezugsquellen F r die Kompressen Carbopol 954 Nr 63811 Kremer Pigmente Laponite RD Nr 58935 Kremer Pigmente Sepiolith Meerschaumpulver Nr 58945 Kremer Pigmente Attapulgit Nr 99940 Kremer Pigmente Bentonit Nr 0113 1 Rotn GmbH Foliensysteme des Projektes
81. Applikation einer Ammoniumcarbonat Kompresse Die Probefl chen sind wie folgt gekennzeichnet Probefl che Nr Foliensystem Bakterienl sung Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein Il 3 6 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 6 Tage 3 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein Il 3 6 Tage 4 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 6 Tage 5 Carbopol D vulgaris Sandstein Il 3 6 Tage 6 Carbopol D desulfuricans Sandstein I 3 6 Tage 7 PP Folie 3 schichtig aqua dest Sandstein Il 3 Tage 8 Carbopol Puffer Medium Sandstein II 3 Tage 9 PP Folie 3 schichtig Puffer Medium Sandstein II 3 Tage 10 Arbocel Buchencellulose Ammoniumcarbonat Sandstein Il 1 Tag Da das Probematerial etwas begrenzt war wurde die Dauer des Versuchs an denselben Objektebereichen variiert Die Kompressen wurden zun chst drei Tage auf die Oberfl chen appliziert Anschlie end wurden die Kompressen abgenommen Oberfl chenkrustenproben und Kompressenproben genommen und der Zustand fotografisch erfasst Die Kompressen wurden erneut appliziert und der Versuch weitere 3 Tage insgesamt 6 Tage fortgesetzt Die Dokumentation der Vor Zwischen und Endzust nde eines Probesteines ist f r die beiden Probesteine getrennt aufgef hrt die erste Seite zeigt den Vor und Zwischenzustand sowie die Steinoberfl chen nach dreit giger App
82. Biokompressenapplikation unter restauratorischen Aspekten und nicht die mikrobiologische Aufarbeitung des Einsatzes der Mikroorganismen zur Salzreduzierung sein Es gilt zun chst die Rahmenbedingungen f r die Versuchsdurchf hrung einzustellen und zu optimieren Dazu werden zwei St mme sulfatreduzierender Bakterien selbst angez chtet und in Massenkultur gebracht Im Rahmen umfangreicher Voruntersuchungen werden verschiedene Materialien f r die Applikation getestet und ausgew hlt Weiterhin wird der Versuch an Probesteinen im Labor sowie an Au enobjekten durchgef hrt Dazu mussten im Vorfeld geeignete Objekte ermittelt und umfangreich vor und nach der Ma nahme beprobt werden Die Durchf hrbarkeit der Applikation der Biokompressen soll ebenso wie m gliche Begleiterscheinungen belegt werden Auch die Bakterienaktivit t wird durch umfangreiche Untersuchungen berpr ft Die Auswertung des Versuchs soll abschlie end zu einer Bewertung der Durchf hrbarkeit des Versuchs f hren Dabei flie en wirtschaftliche Aspekte wie Zeit und Kosten in die Beurteilung mit ein 5 Aufbau der Arbeit Die vorliegende Arbeit ist insgesamt in vier Abschnitte unterteilt Im ersten Teil werden die theoretischen Grundlagen der Verwitterung und Gipskrustenbildung auf Sandsteinoberfl chen sowie klassische Reinigungs und Salzverminderungsmethoden exemplarisch aufgezeigt und bewertet Im zweiten Teil wird die Vorbereitung des Versuchs sowie die Verbesserung
83. D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 16 Carbopol D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 17 Carbopol D desulfu vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 18 Carbopol D desulfu vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 19 PP Folie 2 schichtig reiner Puffer Sandstein gelb 6 Tage 20 PP Folie 3 schichtig reiner Puffer Sandstein gelb 6 Tage 21 Carbopol reiner Puffer Sandstein gelb 6 Tage 22 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein rot 3 Tage 23 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein rot 3 Tage 24 Carbopol D desulfo vulgaris Sandstein rot 3 Tage Tabelle der Probefl chen und Kompressenbehandlungen Es sind jeweils die Fotos einer Probefl che auf einer Seite zusammengefasst Die Aufnahme des Vorzustandes zeigt die zu beprobende Fl che mit den drei Sie sind durch Probeentnahmestellen des Vorzustandes rote Punktmarkierungen gekennzeichnet Die Zwischenzustandsaufnahme dokumentiert die Art der aufgebrachten Kompresse und Methode der Fixierung auf der Oberfl che Dabei unterscheiden sich die Probefl chen mit zweifacher PP Folie nicht von denen mit dreifacher PP Folie Die verschiedenen Farbigkeiten der aufliegenden Fu matten wurden nur zur Unterscheidung gew hlt Dabei wurden die Kompressen mit Desulfovibrio vulgaris Kulturen mit braunen Abdeckungen die Kompressen mit Desulfovibrio desulfuricans Kulturen mit gr nen Abdeckungen versehen Die Kompressen mit einer Kombination aus Vulgaris und Desulfuricans Bakterien wurden ebenf
84. Die Betrachtung anderer Proben zeigte deutlich die Reduzierung des Gipses aus den oberen Gesteinslagen in tieferen Schichten dagegen liegt weiterhin Gips vor Abb 56 In einigen Bereichen konnte der Gips durch die Behandlung der Oberfl chen mit Bakterien fast vollst ndig aus dem Gestein entfernt werden Abb 57 118 Der qualitative Gipsnachweis nach Matteini kann nur begleitend zur Verdeutlichung der Position des Gipses im Gef ge in die Bewertung der Wirksamkeit der Bakterienkompressen mit einflie en Ein direkter Vergleich einer Vor mit einer Endzustandsprobe zeigt oft wesentliche Unterschiede in der Zusammensetzung der Krustenprobe Die Anf rbung verdeutlicht vor allem die Inhomogenit t des Steinmaterials Weiterhin wurde durch die Anf rbung der Querschliffe deutlich wie markant sich Krustenproben desselben Steines die im Abstand von wenigen Millimetern genommen wurden in Struktur und Gipsgehalt aber auch in der Textur unterscheiden k nnen Eine zusammenfassende Bewertung der Wirksamkeit der Bakterienkompressen erscheint nach diesem Versuch nicht m glich Deutlich wurde aber dass auch nach der Kompressenbehandlung in den meisten Proben noch Gips nachweisbar enthalten ist 2 5 Quantitativer Sulfatnachweis Zur wissenschaftlichen berpr fung des Angriffs der Bakterien auf die Steinoberfl chen wurden die Vor und Endzustandsproben des gesamten Labor und Domversuchs sowie ausgew hlte Proben aus Polen einem Sulfat
85. Entsorgung Bei einer Applikation von Bakterien in gr erem Umfang ist ein Gesundheitsrisiko mit einzukalkulieren da das freiwerdende Gas Hydrogensuffid giftig ist Der geringe optische Reinigungserfolg stellt eine weitere Grenze f r die Anwendung der mikrobiellen Salzverminderung dar Die zeit und damit auch kostenintensive Ma nahme l sst sich aus wirtschaftlicher Sicht schwer verkaufen 3 Ausblick Zahlreiche Faktoren der mikrobiellen Salzverminderung konnten in dem vorgegebenen Zeitrahmen nicht n her untersucht werden F r eine Verbesserung der Methode und den Einsatz in gr erem Umfang sollten die hier verwendeten Zeitrahmen und Untersuchungsmethoden weiterentwickelt und ggf modifiziert werden um den Erfolg zu optimieren Offen bleibt inwieweit das regelm ige Befeuchten der Kompressen 2 4mal t glich notwendig erscheint Dies muss durch Analogversuche ermittelt werden M glicherweise kann die Menge an ben tigter Bakteriensuspension weiter herunterreduziert werden Auch der Zeitrahmen der Applikation kann genauer untersucht und optimiert werden 285 s Anhang Sicherheitsdatenblatt nach TRGS 220 Aus restauratorischer Sicht m ssen vor allem die Nachwirkungen der mikrobiellen Kompressenbehandlung n her untersucht werden unklar bleibt wohin die Bakterien nach Abnahme der Kompressen von den Steinoberfl chen verschwinden Dieser Aspekt ist besonders wichtig in Hinblick auf die Steuerbarkeit des Versuchs
86. Japanpapier ohne Nachbehandlung einen Mittelwert von 493 72 f r die Behandlung ohne Japanpapier mit Nachreinigung per Hei dampf 495 89 und f r die Behandlung ohne Japanpapier und ohne Nachbehandlung einen Wert von 418 25 Der Wert f r die dritte Behandlung ist deutlich niedriger als die beiden ersten und damit n her an dem Ergebnis der unbehandelten Oberfl chen Aus der Ermittlung des p Wertes ergibt sich eine deutliche Ver nderung der Oberfl chen durch die Behandlung mit Carbopol die durch die einfache Betrachtung der Graphen zur Gewichtsabnahme nicht deutlich wurde Die Oberfl chen scheinen massiv ver ndert und zeigen einen deutlich h heren Widerstand gegen ber Wasserdampf Es ist davon auszugehen dass das Carbopol den Porenraum im Bereich der obersten Gesteinsschichten zusetzt und verstopft so dass nur noch ein eingeschr nkt offenporiges System vorliegt Die Nachreinigung mit Heissdampf scheint das Carbopol weiter in das Gef ge einzutreiben und damit zu einer st rkeren Verdichtung zu f hren Sie sollte demnach am Objekt unter keinen Umst nden erfolgen 20 S Teil 3 II 2 2 a Messungen zur Wasserdampfdurchl ssigkeit S 113 281 Die Einzelwerte der unterschiedlich behandelten Steinpl ttchen sind im Anhang Tabelle 9 aufgef hrt Die hohen p Werte f r das mit Carbopol behandelte Material best tigen die in den Vorversuchen gewonnene Erkenntnis dass es m glichst vermieden werden sollte Carbopol auf offenporigen Obe
87. M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit WS 2005 2006 Konservierung Restaurierung von Steinobjekten Mikrobiologie bei Prof Dr Karin Petersen und Prof Jan Schubert Hildesheim Januar 2006 Malaika Scheer Ludolfinger Stra e 30 31137 Hildesheim Tel 05121 206094 Matr Nr 349978 Hiermit erkl re ich Malaika Scheer dass die vorliegende Diplomarbeit im Fach Konservierung Restaurierung von Steinobjekten mit dem Thema M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten eigenst ndig von mir erstellt wurde Hildesheim den 02 01 2006 Abstract The thesis paper at hand deals with the elimination of gypsum crusts on sandstone surfaces by the use of sulphate reducing bacteria Within the project the required quantity of two bacteria s breeds was successfully grown Miscellaneous pre experiments could improve the basic conditions decisively Different techniques of application both the use of synthetic foils and the use of Carbopol gel were tested and evaluated as adequate for the practice of sulphate reducing bacteria on stone surfaces The biological compresses were applied on different sandstone surfaces Saxonian sanstones from Dresden red sandstone from Ksiaz castle in Poland and sandstone from Hildesheim cathedral The test results showed a quantitative reduction of salts
88. PP Folie2 schichtig D vulgaris Sandstein 3Tass 2 PP Folie 2 schichtig _ D desulfuricann 0 _ Sandstein 3Tass Sandstein 3 Tage Sandstein 3 Tage Sandstein 3 Tage Sandstein 3 Tage 7 Carbopol 2 Junbeimft Sandstein 3 Tage B PP Folie 3 schichtig _ unbeimpft Sandstein Tage I 9lamocel JAmmoniumoarbonat Sandstein Tage Applikation Labor PProbefl che Nr Foliensystem _ _ __ IBakterienl sung _lGesteinsart Dauer Applikation I 1 PP Folie2 schichtig D vulgaris 2 ISandsteini 3 6Tase 2 PP Folie 2 schichtig _ D desulfuricann _ Sandsteini 2 3 6Tase andstein II lol lo 1 ala la ojIoI jJoJjJajP m oO JNJ andstein 7 PP Folie 3 schichtig aqua dest Sandstein andstein II andstein II 10 Arbocel JAmmoniumoarbonat Sandstein I N er HAWK M glichkeiten und Grenzen FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Pufferbeimpfung f r Polen Putterlr __ Datum Herstellung Puter _ Datum Kulturanzucht Kutur art Datum der Mischung _ Verh tnis 6 hao Josos _ D desufunans inos n e fao foso D desufunans inos n C CE C a jan Pufferbeimpfung f r den Dom paten Datum Herstellung Puffer Datum Kulturanzucht Kultur Art e Datum der Mischung Verh ltnis 14 10 13 10 D Vu garis 18 10 2 hamo 13 10 D vulgaris 18 10 14 10
89. SH Italien 185 Eingetragenes Warenzeichen der Fa BF Goodrich Chemical 188 Haller 1994 S 37 187 Walch von Miller 2003 S 86 188 Haller 1994 S 37 leicht und ohne Klumpenbildung in Wasser dispergierbar Durch den hohen Anteil an Carboxylgruppen entlang der Molek lketten ist das Molek l stark quellbar in Wasser In ungel stem Zustand sind die Molek le eng verkn ult Bei der Dispergierung wird das Molek l hydratisiert Dabei dissoziiert es teilweise und beginnt sich zu entfalten Damit kommt es zu einer Viskosit tssteigerung Der pH Wert der w ssrigen Dispersion liegt zwischen 2 5 und 3 5 F r eine best ndige Viskosit t ist die Neutralisation der Dispersion notwendig Durch die Zugabe einer Base bildet die S ure ein Salz welches das Polymer ionisiert Die Ladungen veranlassen das Molek l weiter sich zu strecken Die Reaktion erfolgt sehr schnell und f hrt augenblicklich zur Verdickung der Suspension Der pH Wert der maximalen Verdickung liegt zwischen 6 5 und 9 Als Empfehlung zur L sung wird angegeben 20 50 g in einen Liter Wasser einzustreuen nach 2 bis 5 Minuten ist das Produkt benetzt Durch einfaches Umr hren erh lt man eine gleichm ige Verteilung Carbopol wird weiterhin zur Herstellung von Textilhilfsmitteln Farben Polituren Reinigungs und Abbeizmitteln etc verwendet Auch in der Restaurierung vornehmlich in der Gem ldereinigung wird Carbopol in Form von Kompressen meist in sog Wolbers
90. Tage 21 Carbopol Paste Puffer Medium unbeimpft Sandstein gelb 6 Tage 22 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein rot 3 Tage 23 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein rot 3 Tage 24 Carbopol Paste Mix Sandstein rot 3 Tage Tabelle 11 Zusammenstellung der Kompressen Die Probefl chen 1 14 waren Richtung Norden ausgerichtet und durch das Schloss vor direkter Sonneneinstrahlung gesch tzt Nur nachmittags ab ca 16 Uhr schien die Sonne seitlich auf die Kompressen Die Kompressen 15 18 wurden an der Br stung in s dlicher Richtung angebracht und von 10 15 Uhr direkt beschienen Die drei Neutralkompressen 19 21 waren der Sonne von 7 13 Uhr ausgesetzt sie wurden in stlicher Richtung angebracht Die Kompressen 22 24 befanden sich in der Laibung an einem Balkon der Westfassade Die beiden Kompressen aus PP Folie waren dabei in s dlicher Richtung die Carbopol Kompresse in n rdlicher Richtung ausgerichtet Die beiden S dkompressen waren von etwa 13 17 Uhr die Carbopol Kompresse von 15 19 Uhr seitlich der Sonne ausgesetzt 3 4 Probennahme Vorzustand Die 24 etwa 20 x 20 cm umfassenden Fl chen wurden vor der Behandlung mit einem Etikett versehen und fotografisch erfasst Jeder der Probefl chen wurden anschlie end drei Oberfl chenkrustenproben entnommen Die Probennahme erfolgte nach bekanntem Muster mit Dremel Hammer und Mei el Die Proben wurden in Plastikt tchen verpackt und bis zur weiteren Verwertung unt
91. Unterschied der Folien ist lediglich von der Vorderseite der Kompresse aus erkennbar Die dritte Aufnahme dokumentiert den Endzustand der Probefl chen nach drei Tagen Nach der Probennahme wurden die Kompressen erneut auf die Oberfl chen aufgebracht und dort erneut f r drei Tage bei regelm igem Nachfeuchten belassen Auf der zweiten Seite dokumentiert die zweite Endzustandsaufnahme den Zustand der behandelten Objektoberfl chen vier Tage nach Abnahme der Kompressen Die Oberfl chen der PP Folien Kompressen lie en eine Nachreinigung nicht notwendig erscheinen Die Oberfl chen der mit Carbopol behandelten Bereiche wurden vorsichtig mit aqua dest und Pinsel nachgereinigt Bei Probefl che 1 und 6 wurden Mirowskimessungen durchgef hrt deren Durchf hrung ebenfalls fotografisch dokumentiert wurde Die letzte Aufnahme zeigt die gereinigten Objektbereiche zwei Wochen nach Versuchsende Dabei wird der etwaige Reinigungserfolg aufgezeigt Auf der Folgeseite sind dann die REM Aufnahmen des Vorzustandes bei Probefl che 1 und 5 sowie des Endzustandes bei Probefl che 1 bis 5 dargestellt Alle UV Aufnahmen wurden bei 400facher Vergr erung hergestellt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 1 Vorzustand PP Folie zw
92. V5 V6 V7 v8 v9 D1 D2 D4 D5 D6 t D7 D8 D9 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Disaramme Wasserdampfdiffusion der Probeplatten mit Carbopol Kompressen Japanpapier ohne Nachreinigung v1 2 305 V2 H So 300 ANa pan L D1 js 295 D x 3 290 e D3 Oo 285 10 11 11 11 12 11 13 11 14 11 15 11 16 11 17 11 18 11 19 11 20 11 Datum Wasserdampfdiffusion der Probeplatten mit Carbopol Kompressen ohne Japanpapier mit Heissdampfreinigun m panpap p gung va N Sn 300 ar O 295 A V6 5 S 290 39 285 jea 3 F D5 O D6 a YNV Wasserdampfdiffusion der Probeplatten mit Carbopol Kompressen c ohne Japanpapier ohne Nachreinigung 2 9 305 28 300 V7 5 d 295 V8 xX 28 290 V9 oo 285 D7 A f a ee D8 3 MAN ac ac a Wasserdampfdiffusion Carbopol Gewichtsabnahme der Probek rper aus Sandstein HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabell
93. WK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Roter Sandstein Probefl che 22 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl chke 22 auf rotem Sandstein der Westfassade des Schlosses im Vorzustand Der Bereich ist durch starke Verkrustungen gekennzeichnet Die roten Punktmarkierungen bezeichnen die Probeent nahmestellen f r den quantita tiven Gipsnachweis Zwischenzustand Die Testfl che wurde mit einer Kompresse aus zweischichtiger PP Folie versehen die mit Hilfe einer Matte und Gewebeband auf der Oberfl che fixiert wurde Das Vlies wurde mit einer D desulfuricans Suspension durchn sst und morgens und abends nachgefeuchtet Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Die Kompresse erzeugte keine optische Ver nderung Reste des Gewebebandes verblieben auf der Oberfl che Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet 24 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diploma
94. ach 3 Tagen Nach Abnahme der Kompresse nach drei Tagen pr sentierte sich die Oberfl che aufgrund der starken Durchfeuchtung deutlich dunkler als zuvor Unterschiede in der Krusten dicke traten deutlicher in Erscheinung Es wurden wiederum drei Krustenproben f r den quantitativen Gips nachweis entnommen Die Oberfl che wurde mit aqua dest und Pinsel nachgereinigt 16 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Auch die Probefl che 6 zeigte nach vier Tagen einen deutlichen Reinigungserfolg Die gereinigte Oberfl che erschien deutlich heller und hob sich farblich von dem umgebenden Steinmaterial ab Es erschien sinnvoll die Verdichtung der Oberfl che aufgrund des Carbopol Eintrages mit einer Mirowskimessung zu ber pr fen Auch nach zwei Wochen war der Reinigungserfolg unver ndert erkennbar Mirowskimessung Bei der Mirowskimessung wurde die aqua dest und die Schellsol D 40 Aufnahme innerhalb der Probefl che berpr ft Die Aufnahme zeigt links mit der roten Skala die Schellsol und rechts mit der blauen Skala die Wasseraufnahme Der Durch messer der Feuchtestellen im Bereich der Schw mmchen deutet auf eine starke Ver dichtung der Oberfl chen hin die jedoch bei d
95. achts vor den Testfl chen aufgestellt wurden Insgesamt wurden 9 Probefl chen in der Gr enordnung von etwa 20 x 20 cm angelegt Sie wurden wie folgt gekennzeichnet 94 Probefl che Nr Foliensystem Bakteriensuspension Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein 3 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 3 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein 3 Tage 4 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 5 Carbopol D vulgaris Sandstein 3 Tage 6 Carbopol D desulfuricans Sandstein 3 Tage 7 Carbopol unbeimpft Sandstein 3 Tage 8 PP Folie 3 schichtig unbeimpft Sandstein 3 Tage 9 Arbocel Ammoniumcarbonat Sandstein 3 Tage Tabelle 12 Zusammenstellung der Kompressen im Nordparadies Hildesheimer Dom Keine der Probefl chen war einer direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt Aufgrund der sp ten Jahreszeit und damit verbundenen Witterung wurde beschlossen die Probefl chen nachts mit einer W rmequelle zu bestrahlen um den Bakterien m glichst optimale Bedingungen zu schaffen Die W rmelampen wurden etwa 1 m vor den Probefl chen aufgestellt und waren an den Testtagen von 16 30 Uhr bis 9 30 Uhr in Betrieb Sie sorgten f r eine Oberfl chentemperatur von 20 30 C 4 4 Probennahme Vorzustand Die Probennahme erfolgte unmittelbar vor dem Anbringen der Kompressen Die etwa 20 x 20 cm umfassenden
96. akterien konnte deshalb nur gesch tzt werden ebenso wie der Anteil an gr n fluoreszierenden Zellen 220 Haake 2001 S 59 221 Haller 1994 S 51 Im Bentonit Attapulgit und Laponit konnten nur wenige Zellen beobachtet werden die durchweg keine Bewegung zeigten Da Bentonit und Laponit stark rot fluoreszierten konnten tote Sulfatreduzierer nur partiell identifiziert werden Der Anteil an gr n fluoreszierenden Mikroorganismen wurde daher auf etwa 50 gesch tzt Die Zelldichte lag bei den drei Materialien im geringen Bereich Meerschaumpulver zeigte noch deutlich weniger nachweisbare Bakterien die Eigenfluoreszenz des Materials schwankte von gr n ber orange bis tiefrot Die Bakterien in der Carbopol Kompresse waren trotz der starken gr nen Eigenfluoreszenz des Materials am deutlichsten erkennbar Hier konnten zahlreiche lebendige Zellen in hoher Zelldichte bei partieller Bewegung nachgewiesen werden Gr n fluoreszierende Bakterien waren in allen Materialien erkennbar da sie viel intensiver als die Paste fluoreszierten Die roten Bakterien hoben sich dagegen nur unwesentlich vom Untergrund ab so dass ihre Zahl nicht genau zu ermitteln war Lebensdauer von Bakterien im Kompressenmaterial Datum Bentonit Attapulgit Laponit Meerschaumpulver Carbopol Eigenfluoreszenz rot gr n gr n rot gr n orange schwach Anzahl Bakterien wenig wenig wenig minimal zahlreich 20 08 50 lebend 50 lebend 50 lebend 100
97. alls mit braunen Matten abgedeckt Die Nachn ssung der Kompressen erfolgte regelm ig ber die Flankenbereiche und die l cherige Oberfl che der Matte Lediglich im Bereich des Gewebebandes war eine gleichm ige Nachn ssung der Folien nicht uneingeschr nkt m glich Allerdings zeigte sich nach Abnahme der Kompresse dass in der Mitte der Kompresse die gr te Feuchtigkeit vorherrschte sich die Feuchte also auch innerhalb der Kompresse zur Mitte hin zur ckzieht Die Aufnahme des Endzustandes dokumentiert die Probefl chen direkt nach Abnahme der Kompressen und abschlie ender Probennahme Um eine m glichst gute Vergleichbarkeit der Proben des Vor und Endzustandes zu erreichen wurden die Endzustandsproben in unmittelbarem Anschluss an die Vorzustandsproben genommen Die wei e Punktmarkierung zur Kennzeichnung der Probennahme befindet sich direkt ber der Probeentnahmestelle Abschlie end wurden alle Etiketten und Punktmarkierungen entfernt Partiell sind Reste der Gewebeklebung erkennbar die jedoch bei regelm iger Bewitterung mit der Zeit verwinden sollten HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che1 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 3 Tage Die Aufnahme zeigt die Probef
98. am Flaschenboden Bestandteile des Mediums als gr ngr ulicher Niederschlag ab Am n chsten Tag wurde das Medium 15 Minuten bei 121 C autoklaviert Das Medium wurde dem Autoklaven entnommen und weiterhin unter Laborbedingungen bzw in der Anaerobenkammer gelagert Die Verwendung von in der Literatur aufgef hrten Alternativ Medien blieb aufgrund der erfolgreichen Anzucht der Bakterien in dem vorgegebenen Medium unber cksichtigt 132 Atlas et al 2000 S 149 Kassem 1991 S 35 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer 3 2 Vorbereiten der Anaerobenkammer Die Beimpfung des Mediums sowie die Anzucht der Bakterien erfolgten in einer Anaerobenkammer Diese bestand aus einem Plexiglaskasten der an einer Schmalseite mit einer abnehmbaren Wand versehen ist Auf der anderen Schmalseite ist eine so genannte Schleuse angebaut durch die kleinere Gegenst nde in die Kammer eingebracht werden k nnen Die Kammer ist zus tzlich mit Ab und Zulaufschl uchen versehen die eine Begasung erm glichen Die Schleuse ist gesondert zu begasen Abb 8 Anaerobenkammer mit Bakterienkulturen im Labor der FH HHG Herbst 2005 Vor Beginn der Arbeiten wurde die Seitenfront der Anaerobenkammer entfernt und der Innenraum mit Wasser und Etha
99. am es bei allen beprobten Steinw rfeln zu einer Ver nderung der Benetzbarkeit der Oberfl che und damit auch zu einem ver nderten Wasseraufnahmeverm gen Wenn m glich sollte die Verwendung von Kompressenpasten so eingeschr nkt wie m glich erfolgen da etwaige Sp tfolgen Wasserstau etc nicht kalkuliert werden k nnen Wegen der schnellen Auftrocknung der alternativen Kompressenmaterialien wurde nach diesem Vorversuch von einem Einsatz eines anderen Materials als Carbogel abgesehen da dieses am besten geeignet erschien M glicherweise h ngen die teilweise erheblich von dem Ursprungsgestein abweichenden Ergebnisse der Tropfentests mit der Nachreinigung der Oberfl chen zusammen Diese stellt einen wichtigen Aspekt bei der Verwendung von Gelen dar da sie eine m glichst r ckstandsfreie Oberfl che hinterlassen soll Bei der Verwendung von L semittelgelen wie Carbopol Wasser Mischungen besteht ein erh htes Risiko an im Gef ge von rauen Oberfl chen verbleibenden Resten des Acrylats F r die sachgem e Nachreinigung muss ein geeignetes L semittelgemisch ermittelt werden m glichst entsprechend den L semitteln die verdickt auch im Gel vorliegen Daher wurde hier mit einer weichen B rste und aqua dest nachgereinigt Allgemein wird davon ausgegangen dass bei gr ndlicher Nachreinigung die Acrylate zumindest von relativ glatten Oberfl chen gut zu entfernen sind Inwieweit R ckst nde vollst ndig von unebenen
100. am zu einem Gewichtsverlust von 1 37 M HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 9 Gipsw rfel 9 wurde zwei Wochen in einer Puffer Medium Mischung im Verh ltnis 6 1 gelagert die mit dem Bakterium Desulfovibrio desulfuricans beimpft war Die Aufnahme zeigt eine deutlich st rkere Anl sung der Oberfl che und damit verbundene Substanzverluste Originaloberfl che ist nicht mehr erkennbar Der Gewichtsverlust wurde mit 7 56 M ermittelt Gipsw rfel 10 Die Aufnahme zeigt Gipsw rfel 10 der analog zu Gipsw rfel 8 behandelt wurde Die Puffer Medium Mischung war hier mit Desulfovibrio vulgaris beimpft Die Oberfl che erscheint nahezu unver ndert lediglich in kleinen Bereichen ist es zu einer Verst rkung des Reliefs gekommen Dennoch konnte ein Gewichtsverlust von 5 06 M ermittelt werden der die Aktivit t der Bakterien best tigt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 11 Gipsw rfel 11 befand sich 14 Tage in mit Desulfovibrio desulfuricans beimpftem Puffer Der W rfel pr sentie
101. and 8 Ergebnis 4 Nordparadies Hildesheimer Dom 1 Vor berlegungen und Vorversuche Geschichte des Objektes Testfl chen Probennahme Vorzustand Applikation Beobachtungen Probennahme Endzustand oo N OOA OD Ergebnis 5 Zusammenfassung Il Begleitende Untersuchungen zur Durchf hrung des Versuchs am Objekt 1 Mikroskopische Untersuchungen 1 Betrachtung der Kompressenmaterialien unter UV Licht a Foliensysteme 79 79 79 79 80 80 81 81 83 83 84 85 85 86 86 89 89 90 90 91 92 92 93 94 95 95 96 97 97 97 98 98 99 99 b Carbopol Kompresse 2 Betrachtung einer Krustenprobe unter UV Licht 3 Krustenproben im Rasterelektronenmikroskop 4 Ergebnis 2 Untersuchungen zu den durch die Kompressenbehandlungen verursachten Ver nderungen der Oberfl chen 1 Fl ssigkeitsaufnahmeverhalten 2 Messungen zur Wasserdampfdurchl ssigkeit 3 Wasserdampfdiffusionsversuch zur berpr fung der Verdichtung der Oberfl chen durch Carbopol 4 Anf rbung des Probenmaterials 5 Quantitativer Gipsnachweis a Photometer b Ergebnis 3 Zusammenfassung des 3 Teils 4 Teil 1 Ergebnisse der durchgef hrten mikrobiellen Salzverminderung 2 gewonnene Erkenntnisse 3 Ausblick Anh nge Literaturverzeichnis Fotodokumentationen Tabellen Datenbl tter und Schriftverkehr 100 101 101 104 105 105 111 113 117 119 120 121 123 124 125 126 Einleitung 1 Vor berlegun
102. and a slight optical success Summarizing the results the use of sulphate reducing bacteria is possible for any restorer with the equipment available at HAWK However the bacteria may survive several days when in contact with air oxygen Because of this complete control of the process is not given Concerning both structural salt reduction and aesthetic issues the method tested is comparable to the classic AMC compress Because of the high financial expenses and expenditure of time the method cannot be recommended whatsoever Zusammenfassung Die vorliegende Diplomarbeit besch ftigt sich mit der Entfernung von Gipskrusten auf Sandsteinoberfl chen durch sulfatreduzierende Bakterien Zwei verschiedene Bakterienst mme konnten im Rahmen der Arbeit erfolgreich in den n tigen Gr enordnungen angez chtet werden Durch mehrere Vorversuche konnten die Rahmenbedingungen entscheidend verbessert werden Es wurden au erdem Applikationstechniken der Gebrauch von Kunststofffolien sowie die Verwendung von Carbopol Gel berpr ft und als geeignet f r die Anwendung sulfatreduzierender Bakterien an Steinoberfl chen bewertet Die Biokompressen wurden auf unterschiedlichen Sandsteinoberfl chen s chsischen Sandsteinen aus Dresden rotem Sandstein an Schloss Ksi in Polen und Sandstein am Hildesheimer Dom appliziert Dabei konnte in den Untersuchungen eine quantitative Salzreduzierung und auch ein leichter optischer Erfolg verzeichnet werden
103. and pr sentiert sich die Oberfl che des beprobten Steinbereiches optisch unver ndert Die wei en Punkt markierungen befinden sich unmittelbar ber den Probe entnahmestellen HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 10 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 6 Tage In der Aufnahme ist Probefl che 10 im Vorzustand nach der Probennahme zu sehen Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probe entnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus zweischichtiger PP Folie und abdeckendem Matten system das mit Gewebeband an dem Bauteil befestigt wurde Die Fl chen wurden regelm ig mit Bakteriensuspension nachge n sst Endzustand Im Endzustand pr sentiert sich die Probefl che nach Abnahme der Kompresse optisch unver En ndert Eine Aufhellung wurde nicht beobachtet Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung gekennzeichnet 12 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten
104. andsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Photometermessungen Extinktion Abgleich gegen die Eichkurve Applikation Labor Angaben in mgiltr EEE FE E EEE CHE HE 116 130 Probennummer vorzustand _ Endzustand Applikation Dom Probennummer _ vorzustand _lEndzustand w T w o T ox l wo gt l HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung und Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 15 Nisaramme Quantitativer Sulfatnachweis Photometermessung Extinktion der Messwerte des Laborversuchs b 400 5 350 300 E 250 EB Vorzustand E 200 O Endzustand 3 Tage 2 150 O Endzustand 6 Tage 100 5 50 a o Li L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 Probennummer Quantitativer Sulfatnachweis Photometermessung Extinktion der Messwerte des Versuchs im Hildesheimer Domes 400 D E 300 ElVorzustand w 200 E Endzustand 100 Ss 2 0 D1 D2 D3 DA D5 D6 D7 D8 DI Probennummer Quantitativer Sulfatnachweis Photometermessung Extinktion der Messwerte des Versuchs an Schloss Ksiaz Polen 60 50 c 7 ElVorzustand E Endzustand 20 D 5 10 2 0 P1 P2 P3 P10 P13 Probennummer HAWK FB Konservierung und Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung
105. apanpapier erwies sich als sinnvoll f r die Nachfeuchtung der Pasten und erm glichte damit eine l ngere Haftungs und Wirkungszeit Dennoch trockneten Attapulgit Bentonit Meerschaumpulver und Laponit relativ schnell auf Der Tropfentest ergab f r alle behandelten Steinoberfl chen Ver nderungen in der Wasseraufnahmef higkeit Dabei lieferte Meerschaumpulver das beste Ergebnis Die Untersuchungen ergaben f r alle Materialien stark schwankende Ergebnisse Die Gewichtsermittlung der Probek rper vor und nach der Kompressenbehandlung zeigte nur minimale Ver nderungen Es kann davon ausgegangen werden dass nur minimale Mengen der Kompressenpasten im Gef ge verbleiben Sie spielen gravimetrisch keine Rolle Die abschlie ende Untersuchung zur Verhalten der sulfatreduzierenden Bakterien innerhalb der unterschiedlichen Kompressen ergab nur f r Carbopol ein ansprechendes Ergebnis In der Carbopol Paste konnten hohe Zelldichten mit einen gro en Anteil an lebendigen Zellen nachgewiesen werden w hrend die brigen Materialien nur wenige Bakterien zeigten Das im Rahmen des Projektes BIOBRUSH eingesetzte Carbopol lag bei Versuchen im mittleren und damit tolerierbaren Bereich Die Bakterien zeigten in der Carbopol Paste die h chsten Zelldichten Nach Abw gung verschiedener Kriterien erscheint die Anwendung von Carbopol als Applikationspaste f r die Bakteriensuspension am besten geeignet 10 Alternative Foliensysteme Als Alternative zu
106. behandelt A Stein Carbopol amp Stein II Carbopol Stein PP Folie t Stein II PP Folie 4 Dom unbehandelt Dom Carbopol Dom PP Folie Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Vergleich Schellsol D 40 Aufnahme Durchmesser der Durchfeuchtung Ei es 45 8 05 6 E34 o 552 A 5o A 30 45 60 75 90 Zeit in min Stein unbehandelt E Stein II unbehandelt Stein Carbopol Stein II Carbopol Stein PP Folie Stein II PP Folie Dom unbehandelt Dom Carbopol Dom PP Folie HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 13 Wasserdampf diffusion Gewicht der Proben ing Wasserdampf diffusion unbehandelte Oberfl chen Probenbezeichnung so ort oziz ost 0412 05 12 fosos parersl 2asor l 223508 2214 21 9528 21 7860 Wasserdampfdiffusion behandelte Oberfl chen Probenbezeichnung epams 25sns 2508 245139 239767 23 6405 23 4760 Gewichtsabnahme in g Wasserdampfdiffusion unbehandelte Oberfl chen _ Probenbezeichnung Tal 2Tage 3 Tage ATagel 5 Tagel spec ol oses o 2062 _ o1913 0 1868 7 Nullprobe 0 1120 0 1742 0 1669 0 1551 0 1693 Wasserdampf diffusion behandelte Ober
107. beiden Kulturen festgestellt werden so dass alle folgenden Versuche mit beiden Bakterien Arten durchgef hrt wurden Die Verunreinigungen der Kulturen hatten keinen Einfluss auf Aktivit t und Vitalit t der Desulfovibrio Arten und wurden daher nicht weiter beachtet F r die folgenden Versuche der Massenkultivierung wurden gro e Mengen an Medium mit den Bakterien angeimpft Il Anreicherung und Massenkultivierung der Bakterien 1 Vor berlegungen Nachdem Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris erfolgreich kultiviert worden waren galt es in einem n chsten Schritt eine m glichst hohe Biomasse an Bakterien zu produzieren um den Einsatz der Mikroorganismen am Objekt zu erm glichen Dazu wurden zun chst gro e Mengen des Mediums mit Desulfovibrio desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris beimpft Die beimpften Medien wurden f r zwei Wochen in der Anaerobenkammer belassen und regelm igen Untersuchungen unterzogen bis extrem hohe Zelldichten nachgewiesen werden konnten F r die Applikation am Objekt erschien es sinnvoll die Bakterien nicht in dem Vollmedium auf den Stein aufzubringen In diesem stehen den Bakterien alle f r den Stoffwechsel und die Aktivit t notwendigen Materialien zur Verf gung so dass sie den Gips im Stein nicht umsetzen m ssen um zu berleben Weiterhin enth lt das Medium zahlreiche verschiedene Salze die durch Reaktionen an der Bauk rperoberfl che zu Sch
108. benfalls aufgef hrt Im Nordparadies sind haupts chlich Siltsandstein Flasersandstein und der regionstypische Mittel Rh thauptsandstein verbaut worden F r die Testfl chen wurde ein Bereich an der Westwand des Nordparadieses im Innenraum unterhalb einer Fenster ffnung gew hlt bersicht der Probefl chen an der Westwand des Nordparadieses Hildesheimer Dom Der Bereich ist durch starke Krustenbildung gekennzeichnet mit der ein massives Abschalen der Oberfl chen einhergeht Partiell sind wei e Salzrasen auf der Oberfl che erkennbar Die Originaloberfl che ist bereits in gro en Bereichen abg ngig Daher war eine umfangreiche Probennahme aus den locker aufliegenden Krustenbereichen m glich Bei der Versuchsdurchf hrung kamen drei verschiedene Kompressensysteme zum Einsatz eine zweischichtige Polypropylen Folie eine dreischichtige Polypropylen Folie sowie eine Carbopol Paste Die Kompressenfolien wurden mit Gewebeband auf den Steinoberfl chen fixiert Da die Bereiche stark sandeten wurden zus tzlich Metallb cke gegen die Matten gelehnt Insgesamt wurden 9 Probefl chen angelegt die drei Kompressensysteme wurden je mit beiden Desulfovibrio Arten hergestellt Probefl che 1 6 Die Probefl chen 7 und 8 wurden jeweils mit unbeimpfter Puffer Medium Mischung im Verh ltnis 4 1 hergestellt und als Carbopol Kompresse sowie dreischichtige PP Folie appliziert Dar ber hinaus wurde eine Ammoniumcarbonat Kompresse mit Arbocel
109. bjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand Die Ammoniumcarbonat Kompresse wurde nach einem Tag von der Oberfl che abgenommen Sie war zu diesem Zeitpunkt komplett getrocknet Eine Nachbehandlung erfolgte mit einer Neutralkompresse Diese wurde ebenfalls nach einem Tag entfernt Reste des Arbocels wurden mit Pinsel von der Oberfl che entfernt Deutlich ist ein Reinigungserfolg erkennbar der nach der vergleichsweise kurzen Einwirkzeit st rker ausf llt als bei den Biokompressen Auch dem behan delten Bereich wurde eine Probe f r den quantitativen Gipsnachweis ent nommen Eine Verst rkung des Reinigungs erfolges nach zwei Wochen konnte nicht beobachtet werden REM Aufnahme der Vorzustandes Stein I Die Oberfl che der mit Ammoniumcarbonat behandelten Probe unterscheidet sich deutlich von allen anderen Reste des Kompressenmaterials sind erkennbar Ebenso sind die f r Gips typischen Kristalli sationsformen ersetzt durch andere Salzbildungen hier vermutlich Calciumcarbonat Die Oberfl che erscheint st rker geschichtet 15 Fotodokumentation Ill Durchf hrung der mikrobiellen Salzreduzierung an Schloss F rstenstein Ksiaz Polen In der vorliegenden Fotodokumentation sind die Vor Zwischen und Endzust nde des an Schloss F rstenstein Ksi in Polen durchgef h
110. bver nderungen f hren Unter Umst nden kann durch die Zugabe von weiteren Reagenzien zu der Suspension eine Reaktion mit Gesteinskomponenten bzw eine Verf rbung des Steines verhindert werden Anhang bersicht Literaturverzeichnis Fotodokumentationen Fotodokumentation Gipsw rfel Fotodokumentation II Durchf hrung der mikrobiellen Entsalzung im Labor Fotodokumentation III Durchf hrung der mikrobiellen Entsalzung an Schloss Ksiaz Polen Fotodokumentation IV Durchf hrung der mikrobiellen Entsalzung am Hildesheimer Dom Tabellen _ Tabelle 1 Uberimpfung Kulturen Tabelle 2 berpr fung der Vitalit t und Aktivit t der Bakterien Tabelle 3 Bewertung der Bakterienvitalit t und aktivit t Tabelle 4 Gipsw rfel Tabelle 5 Gipsw rfelzugabe zu verschiedenen N hrl sungen Tabelle 6 Lebensdauer der Bakterien in verschiedenen N hrl sungen Tabelle 7 Tropfenmessung Tabelle 8 Gewichtsvergleich verschiedene Kompressenmaterialien Tabelle 9 Bezeichnung der Probefl chen bei der Applikation Tabelle 10 Pufferbeimpfung Tabelle 11 Mirowskimessung Labor Tabelle 12 Mirowskimessung Dom Tabelle 13 Wasserdampfdiffusion Tabelle 14Wasserdampfdiffusion Carbopol Tabelle 15 Photometermessungen Datenbl tter und Schriftverkehr Abbildungsverzeichnis Verwendete Materialien DSMZ Merkblatt zur Herstellung des Mediums 63 Rezepturen des BIOBRUSH Projektes f r die Herstellung von Medium und Puffer f r sulfatreduzierende Bakterien kurze Besc
111. ch aqua dest und Pinsel nachgereinigt In allen Probefl chen wurden nach Abnahme der Kompressen erneut Proben mit dem Skalpell aus dem Kantenbereich der Kruste entnommen und in kleine T tchen zur weiteren Auswertung verpackt 4 8 Ergebnis Transport und Umf llen der Bakteriensuspension zeigten bei der Versuchsdurchf hrung keine einschr nkende Wirkung auf die Aktivit t der Bakterien Wiederum konnte bewiesen werden dass die Applikation einfach und ohne gr eren Aufwand durchf hrbar ist Die Foliensysteme erscheinen einfacher in der Applikation und die Carbopol Kompresse wurde hier in ihrem Feuchter ckhalteverm gen aufgrund der starken Saugf higkeit des Gesteins eingeschr nkt Das Japanpapier hatte die Funktion der Trennschicht nicht erf llt Von einer Applikation ber sechs Tage wurde aufgrund der niedrigen Au entemperaturen sowie aus Zeitgr nden abgesehen 5 Zusammenfassung Die Applikation der Bakterienkompressen wurde erfolgreich an Steinmaterial im Labor sowie an zwei verschiedenen Objekten im Au enbereich durchgef hrt Die verschiedenen Kompressensysteme lie en sich einfach auf den unterschiedlichen Oberfl chen befestigen und hielten ber die gesamte Versuchsdauer an den Oberfl chen Sie erwiesen sich f r die drei und sechst gige Applikation geeignet Unmittelbar nach Abnahme der Kompressen konnte kein Reinigungserfolg verzeichnet werden Allerdings stellte sich teilweise bei den Testfl chen im Labor und am H
112. chanismen von h heren Pflanzen Farnen und Mosen Wurzeldruck etc auch T tigkeiten von Bakterien Algen Flechten Pilze etc Diese k nnen die Bausubstanz nachhaltig durch mikrobiellen Abbau von Baumaterialien oder Teilen davon durch die Bildung von S uren und Salzen die Ver nderung des Wasserhaushaltes und ebenfalls durch mechanische Sch den durch Pilzhyphen gef hrden Mikroorganismen sind haupts chlich an der Ausbildung von Biofilmen beteiligt die die Oberfl chen nachhaltig ver ndern k nnen Diese Biofilme k nnen aus Mikroorganismen extracellul ren Polysacchariden eingelagerten partikul rem Material und gel sten Stoffen bestehen Der auf Steinoberfl chen nachgewiesene Biofilm kann die Depositionsgeschwindigkeit von SO nachhaltig beeinflussen In den letzten Jahren hat sich herausgestellt dass die biologische Verwitterung eine weitaus gr ere Rolle am Steinzerfall spielt als bisher angenommen Chemische Verwitterung Deposition von Luftschadstoffen L sungs und F llungsreaktionen Reaktionen des Porenwassers mit Schadgasen Reaktionen des Porenwassers mit Mineralphasen t TE P NATURSTEIN x aA Physikalische Verwitterung biologische Verwitterung thermische Ausdehnung Makroorganismen hygrische Dehnung Pflanzen Tiere Menschen Frost Tau Mikroorganismen Salzkristallisation L sung Bakterien Pilze Algen etc Salyhydratation dehydratation Lastverteilung Abb 1 wesentli
113. che Prozesse der Natursteinverwitterung aus M ller 2000 S 6 21 Neisel 1995 S 24 2 M ller 2000 S 6 2 Willimzig 2003 S 79 24 Krumbein in Neumann 1993 S 23 Blaschke 1988 S 33 3 Carstens 2003 S 89 2 Grasegger 1997 S 440 3 Salzbelastung als Hauptursache f r Gesteinssch den Gesteinssch den die auf einer Krustenbildung beruhen sind haupts chlich auf eine Salzbelastung zur ckzuf hren Praktisch alle Baumaterialien enthalten l sliche Salze die in L sung im Gef ge oder lokal konzentriert vorliegen Diese Salze bewegen sich mit dem Wasser innerhalb und an die Oberfl che des Steines Wenn die L sung austrocknet kommt es zur Kristallisation und zum Ausbl hen der Salze Verschiedene hygroskopische Salze wie Carbonate Chloride Nitrate und Sulfate wurden in Steinen nachgewiesen Wegen ihrer unterschiedlichen L slichkeit und dem damit verbundenen Kristallisationsverm gen kristallisieren sie in unterschiedlichen Bereichen an der Bauwerksoberfl che aus Abb 2 Zonen der Auskristallisation verschiedener bausch dlicher Salze an einer Mauer aus Zehnder 2003 S 16 Die Wirkung des Salzes h ngt im Allgemeinen Verdampfung Aufkonzentrierung Fraktionierung s x Wahr AK DE von der Porenstruktur und dem Druck ab der sich w hrend des Kristallisationsprozesses innerhalb der Steinporen aufbaut Analysen von Baustoffen und dabei Auslaugung von
114. chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 3 Auch der Gipsw rfel 3 wurde zwei Wochen in mit dem Bakterium Desulfovibrio vulgaris beimpftem Medium gelagert und trocknete anschlie end unter Laborbedingungen Die Oberfl che erscheint im Vergleich wenig angegriffen allerdings sind auch hier nur noch Reste der Originaloberfl che erkennbar Der Gewichtsverlust wurde mit 10 68 M ermittelt Gipsw rfel 4 Die Aufnahme zeigt den Gipsw rfel 4 nach der Behandlung Die Gesteinsprobe wurde entsprechend dem Gipsw rfel 3 behandelt allerdings mit dem Bakterium Desulfovibrio vulgaris beimpft Deutlich ist das verst rkte Oberfl chenrelief zu erkennen das deutlich intensiver als bei Gipsw rfel 3 ausf llt Der Gewichtsverlust von 2 21 dagegen ist deutlich geringer HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 5 Gipsw rfel 5 verblieb 14 Tage in einer Puffer Medium Mischung 3 1 bevor er unter Laborbedingungen austrocknete Die L sung war mit dem Bakterium Desulfovibrio desulfuricans beimpft Die Oberfl che ist stark angel st und in gro en Bereichen nicht mehr erhalten In den brigen Partien liegt sie als d nne helle Schicht auf dem Stein auf Offensichtlich ist es den Bakterien ge
115. chstum jedoch vollst ndig zu hemmen Die Sulfatreduzierer sind gut angepasst an das Zusammenleben mit G rern und f rdern in so genannten syntrophen Beziehungen deren Wachstum dadurch dass sie bersch ssigen Wasserstoff verbrauchen 3 3 b Geschichte und Vorkommen der sulfatreduzierenden Bakterien Die Bildung von Sulfid aus Sulfat wurde bereits in der 2 H lfte des 19 Jahrhunderts als biologischer Prozess erkannt allerdings ging man davon aus dass die Reaktion durch Algen katalysiert wird Mit der Isolierung der ersten Reinkultur eines sulfatreduzierenden Bakteriums 1895 wurde bekannt dass die Sulfatreduktion von Bakterien katalysiert wird Sulfatreduzierende Bakterien kommen in anaeroben aquatischen und terrestrischen Habitaten vor Sie wurden in Sedimenten Gew ssern B den Bioreaktoren Biofilmen lfeldern Verdauungstrakten und sogar in der Mundh hle nachgewiesen Das Vorkommen Sulfatreduzierer kann aber nicht als Indikator anaerober Bedingungen im Boden gewertet werden da sie neben Clostridien und Methanogenen auch in aeroben B den 142 Cypionka 2002 S 178 14 Ranalli et al 2000 S 153 144 Krekeler 1997 S 1 Heselmeyer 1990 S 8 145 Hewitt und Morris 1975 Hatchikian et al 1977 Hardy und Hamilton 1981 148 Dilling und Cypionka 1990 Sass 1997 S 4 47 Krekeler und Cypionka 1995 Krekeler 1997 S 3 Sass 1997 S 4 148 Cypionka 2002 S 175 14 Beijerinck 1895 Sass 1997 S
116. der Carbopolkompresse boten sich weiterhin textile Foliensysteme an die im Rahmen des Projektes Biokompresse zur Applikation von Nitratverwertern getestet und f r tauglich befunden worden waren Textile Produkte aus synthetischen Polymeren wurden als inerte Tr ger von Mikroorganismen getestet Sie weisen eine gro e innere Oberfl che sowie eine hohe biologische Best ndigkeit auf verhalten sich neutral gegen ber biologischen Prozessen und sind kosteng nstig Die f r den Einsatz von Nitratverwertern entwickelten Kompressenfolien aus zwei und dreischichtiger PP Folie bestehen aus einem Nadelvlies auf Basis von Polypropylen oder anderen Polymeren das als Reaktions und Entsalzungsschicht fungiert Die Fasereinheit betr gt 1 7 bis 6 7 dtex bei einer Faserl nge von 38 40 mm Die Entsalzungsschicht ist durch ein hohes Feuchtetransportverm gen gekennzeichnet und gew hrleistet die Sicherung eines ausreichenden Feuchtemilieus f r die Bakterien 222 Wei Quasdorf 2005 S 39 22 obd 224 Wei Quasdorf 2005 S 43 Beide Kompressentypen sind weiterhin mit einer Schutzschicht versehen die aus einer einfachen wasserundurchl ssigen Polypropylen Folie besteht Um einen Feuchtetransport durch die Folie zu erm glichen ist diese perforiert und gedochtet Mit Hilfe der Vernadelungstechnik sind Faserb schel des Nadelvlieses durch die Folie gestochen Diese gew hrleisten einen guten Feuchtetransport heben aber gleichz
117. der behandelten Oberfl chen herbeigef hrt In Begleit und Folgeversuchen galt es nun die Wirksamkeit der Kompressen durch naturwissenschaftliche Untersuchungen zu best tigen Ziel einer Salzverminderung ist aus restauratorischer Sicht nicht nur die optische Verbesserung meist Aufhellung der behandelten Bereiche sondern in erster Linie das ffnen des Porenraumes durch die Entfernung oder Reduzierung der Kruste Ob dies durch die Umwandlung des Sulfats in der Kruste in gasf rmiges H2S geschehen war musste berpr ft werden Hierzu diente neben dem Vergleich der Wasserdampfdiffusion von unbehandelten und behandelten Steinoberfl chen auch der quantitative Sulfatnachweis In einem ersten Schritt galt es festzustellen ob die in verschiedene Kompressensysteme eingebundenen Bakterien nach der Applikation sowohl in den Kompressen als auch auf der Steinoberfl che nachweisbar sind und wie lange sie dort berleben Daf r wurden direkt nach Abnahme die Vitalit t und Aktivit t der Bakterien in den unterschiedlichen Kompressen und auf den Steinoberfl chen berpr ft Im Rasterelektronenmikroskop wurden die optischen Ver nderungen der Kruste betrachtet und berpr ft inwieweit die Bakterien auf den Oberfl chen verbleiben HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit v
118. die Ablagerung von SO aus der Luft auf der Baustoffoberfl che anschlie ende Reaktionen des Deposits mit den Gesteinskomponenten und den sich daraus ergebenden Folgewirkungen Gipskrusten haben entscheidenden Anteil an der Gesteinsverwitterung und sind ein Beispiel f r das Zusammenwirken chemischer und physikalischer Schadensprozesse am Bauwerk 2 Verwitterung An der Erdoberfl che unterliegt jedes Material und damit auch Naturwerksteine unter Einwirkung verschiedener Verwitterungsfaktoren wie Regen Wind Frost W rme und Strahlung langfristig einem nat rlichen Zerfallsprozess Lufttemperatur und Oberfl chentemperatur eines Bauwerkes relative Feuchte der Luft und der Denkmaloberfl che Licht und Sonnenstrahlung Geschwindigkeit und Richtung des Windes sowie Frost und Tau sind nur einige der Einfl sse die auf Steinoberfl chen wirken Sie k nnen zu einer Auflockerung und Zerst rung des Gesteinsgef ges durch Aufsprengungen und Aufbrechen der Kornbildungen in einem Gestein f hren Etymologisch kommt der Begriff Verwitterung von Witterung worin wieder der Begriff Wetter steckt Verwitterung sind damit alle Ver nderungen welche die Substanz und das Aussehen Parrini et al 1993 S 792 Parrini et al 1993 S 795 Strubendorff 1989 S 31 eines Werksteines im Laufe seiner Expositionszeit erf hrt und die durch Reaktionen der Lithosph re mit der Atmosph re Hydrosph re und Biosph re verursacht werden
119. die Ampulle gegeben Anschlie end wurde der Stopfen mit der Pinzette wieder aufgesetzt und die Ampulle aufrecht f r etwa 30 min abgestellt damit die Bakterien zu quellen beginnen Mit der Ampulle mit der Desulfovibrio vulgaris Kultur DSMZ Bezeichnung 644 wurde entsprechend verfahren 159 Cypionka 2002 S 269 160 Atlas et al 1988 S 151 1861 Schlegel 1985 S 308 Nach 30 Minuten wurden die Ampullen vorsichtig gesch ttelt damit sich die Bakterien gleichm ig in der L sung verteilten Anschlie end wurden die Keimsuspensionen gleichm ig auf die mit jeweils 30 ml Medium gef llten Erlenmeyerkolben verteilt Diese wurden ebenfalls vorsichtig gesch ttelt und mit einem Aluminiumfoliendeckel abgedeckt Die Kulturen Stamml sungen wurden ber das Wochenende in der Anaerobenkammer belassen Die Ans tze in den Erlenmeyerkolben zeigten nach wenigen Tagen eine charakteristische Tr bung die sich innerhalb der n chsten Tage weiter verst rkte bis hin zu einer dichten schwarzen Fl ssigkeit Nach 4 Tagen erfolgte der erste Aktivit tsnachweis 3 4 berpr fung der Lebensf higkeit Vitalit t Zur berpr fung der Lebensf higkeit Vitalit t der Bakterien wurden in regelm igen Abst nden den mit Medium gef llten beimpften Erlenmeyerkolben jeweils einige Tropfen der aufgesch ttelten Keimsuspension entnommen in kleine Greiner R hrchen berf hrt und aus der Kammer ausgeschleust Dabei konnte stets starker H2S Geruch wah
120. dung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Wasserdampfdiffusion der Probeplatten ohne Behandlung 9 amp 305 2 300 Q 2 a 295 na onl E E OB2 Q 290 ke A OB3 Z 28 2 5 280 N N NV AN NS N NN N AN RN N ROJ AN Na Ne N No no XL nd Q Datum Wasserdampfdiffusion der Probeplatten mit Carbopol Kompressen mit Bakteriernbeimpfung D vulgaris A E V2 g E 305 V3 E 300 v4 5 S 295 x V5 3 E 290 e V6 O S 285 V7 m V8 NON SZ ur SR Se SZ I Sue N Zu AAN N N N N N N N V9 O Ny wv OwO N DOD Q Datum Wasserdampfdiffusion der Probeplatten mit Carbopol Kompressen mit Bakterienbeimpfung D desulfuricans a D1 2 D2 E2 D3 o5 2 D4 T E k D5 e D6 D7 D8 D9 Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 14 Diagramme HAWK M glichkeiten und Grenzen FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 14 Diagramme Gewicht des Probek rpers in g 305 300 295 290 285 Wasserdampfdiffusion der mit Carbopol behandelten Sandsteinoberfl chen OB1 OB2 2 OB3 V1 V2 V3 V4
121. e endes Material durch ein anderes ausgetauscht das sich jedoch durch eine sehr viel geringere L slichkeit und Molek lgr e auszeichnet Auf l ngere Sicht scheint auch diese Methode keine Ideall sung zu sein Eine ausf hrliche Bewertung der Ammoniumcarbonat Methode wird bei Matteini und Grell gegeben 5 Zusammenfassung des 1 Teils F r die Reinigung und Salzverminderung an Natursteinoberfl chen stehen zahlreiche verschiedene Methoden zu Verf gung die jedoch insgesamt nicht vollst ndig berzeugen k nnen Die trockenen mechanischen Reinigungsverfahren k nnen aufliegende Krusten weitgehend r ckstandsfrei von den Oberfl chen entfernen allerdings werden Salze in tieferen Steinlagen nicht erfasst Mit der trockenen Reinigung ist meist eine Ver nderung der Steinoberfl chen 118 Grell 1997 S 78 119 Matteini 1994 S 9 Skoulikidis 1984 S 197 12 Bock et al 1992 S 82 121 Matteini 2003 S 176 122 Grell 1997 S 75ff verbunden die aus restaurierungsethischer und sthetischer Sicht nicht w nschenswert erscheint Mit der nassen Reinigung ist ein hoher Wassereintrag verbunden Salze in tieferen Gesteinslagen k nnen mit diesen Methoden zwar erfasst werden es kann aber auch zu einer Aktivierung und Mobilisierung von Schadsalzen kommen die erst durch den Wassereintrag Schadenspotential entwickeln Dar ber hinaus werden m glicherweise Angriffsfl chen f r Mikroorganismen geschaffen so dass durch die
122. e 14 Diagramme ps 1 206 632 296 424 296 196 295 874 295 551 295 307 295 023 294 623 294 382 294 024 293 727 Ds 299 509 208 806 298 297 297 851 297 405 297 106 296 786 296 362 296 140 295 817 295 516 D9 1 293 375 292 722 292 230 291 830 291 429 291 148 290 826 290 370 290 139 289 789 283 468 De 296 632 206 424 206 196 285 874 295 551 295 307 295 023 294 623 294 382 294 024 293 727 Ds 299 509 208 806 298 297 297 851 297 405 297 106 296 786 296 362 296 140 295 817 295 516 D9 1 293 375 292 722 292 230 291 830 291 429 291 148 290 826 290 370 290 139 289 789 283 468 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Photometermessungen Ergebnisse der Photometermessung Eichkurve Sulfatgenatt Ergebnis Applikation Labor eoo o o oo oo aee oooof 100 000 e ER o a e eo wooo J o o ER EEE ER Applikation Polen Probenbezeichnung _ Vorzustand _Endzustand Differenz in Applikation Dom Probenbezeichnung _ Vorzustand _Endzustand Differenz in pe 00 sul ol 53 06 ps i ou oo 71 75 p9 n o o 7 77 EEE HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf S
123. e Abhandlungen Reihe B Allgemeine und Angewandte Geologie M nchen 1987 Schulz A Gipsplastiken Geschichte Materialkunde Reinigung von ungefassten Gipsoberfl chen Diplomarbeit am Institut f r Technologie der Malerei Staatliche Akademie der Bildenden K nste unver ffentlicht Stuttgart 1992 Schwarz T W und Levy G A report on the oxidative Degradation of Neutralized Carbopol S 442 443 in Journal of the American Pharmaceutical Association 47 1958 Schwarz U Bestandsaufnahme der Naturwerksteine und ihres Verwitterungszustandes in der Innenstadt M nchens Dissertation an der Fakult t f r Geowissenschaften Universit t M nchen 1986 Seitz H J und Cypionka H Chemolithotrophic growth of Desulfovibrio desulfuricans with hydrogen coupled to ammonification of nitrate or nitrite S 63 67 in Arch Microbiol 146 1986 Skoulikidis T N und Beloyannis N Inversion of marble sulfation reconversion of gypsum films into calcite on the surfaces of monuments and statues S 197 204 in Studies in conservation 29 1984 Strubendorff U Gesteinszerfall an Denkmalen in Niedersachsen Ein Sofortprogramm des Instituts f r Denkmalpflege zur Schadensdokumentation in Hans Herbert M ller Hrsg Restaurierung von Kulturdenkmalen Beispiele aus der nieders chsischen Denkmalpflege Hameln 1989 Tucker M E Einf hrung in die Sedimentpetrologie Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1985 Tr per H G Microor
124. e Bildung von Gipskrusten kann im Vorfeld durch die Verwendung geeigneter Baumaterialien weitgehend unterbunden werden Keinesfalls d rfen schadsalzhaltige M rtel verwendet werden Durch die Absenkung des SO Aussto es in den letzten Jahren d rfte die erneute Bildung von Gipskrusten in n chster Zeit weniger intensiv ausfallen Die Behandlung bereits entstandener Gipskrusten mit verschiedenen Methoden ist Gegenstand zahlreicher restauratorischer Ma nahmen Eine Ideall sung liegt bis heute nicht vor Il Klassische Reinigungs und Salzreduzierungsmethoden 1 berblick Bei der Reinigung von Baustoffen im allgemeinen und Natursteinen im besonderen geht es nicht allein um den sthetischen Erfolg sondern auch um die weitgehende Beseitigung von Schadstoffen von den Oberfl chen und aus den oberfl chennahen Zonen und um die ffnung der Poren Heute stehen f r die Reinigung von Objekten aus Naturstein eine Vielzahl von Reinigungsverfahren zur Verf gung Die Reinigung von Objekten aus Naturstein sollte m glichst schonend und ohne Verluste an originaler Oberfl che vor sich gehen Grunds tzlich ist mit der Reinigung aber auch immer eine Gef hrdung des Natursteins verbunden Der Grad der Gef hrdung h ngt dabei vom Zustand des Objektes und von der qualitativen Ausf hrung durch die Fachleute ab In allen F llen geht mit der Reinigung ein mehr oder weniger starker Materialverlust einher der bis zur totalen Oberfl chenzerst rung reich
125. e Carbopol Kompressen haften gut an verschiedenen auch unebenen Steinoberfl chen Sie weisen aber andere M ngel wie die Verdichtung der Steinporen und m glicherweise auch eine Gesundheitsgef hrdung auf Aus restauratorischer Sicht wird von einer Verwendung von Carbopol auf offenporigen Oberfl chen abgeraten Die optischen Resultate der Salzverminderung mit Biokompresse sind mit klassischen Kompressenmethoden vergleichbar Eine erhebliche Aufhellung der behandelten Steinbereiche konnte nicht beobachtet werden Verschiedene Untersuchungen zu den strukturellen Ver nderungen der Steinoberfl chen f hrten zu unterschiedlichen Ergebnissen die Wasseraufnahmemessungen nach Mirowski zeigen keine Ver nderungen durch die Bakterien w hrend die Versuche zum Wasserdampfdiffusionswiderstand eine ffnung des Porenraumes belegten Auch die Photometermessungen best tigten die erfolgreiche Sulfatreduzierung Allerdings ist hier zu ber cksichtigen dass Naturstein ein inhnomogenes Material ist und daher Probenmaterial eines Steines erhebliche Unterschiede in der Zusammensetzung und damit auch der Salzbelastung aufweisen kann Die Anf rbungen von Gips im Gef ge nach Matteini waren nicht eindeutig auszuwerten Der Versuch verdeutlichte die unterschiedliche Zusammensetzung der Krustenproben Gips in tieferen Gesteinslagen wurde durch die Kompressenbehandlung nicht erfasst Die Bewertung der mikrobiellen Salzverminderung kann nur mit umfangreichem Probenmater
126. e auch hier das Einwandern in das por se Steinsystem nicht unterbunden Durch den entgegen den Ergebnissen aus vergleichbaren Studien Laborversuch hatte sich gezeigt dass das Einwandern des Carbopols in den Untergrund mit der Porosit t des Steinmaterials in Zusammenhang steht Bei der Versuchsdurchf hrung in 24 Haller S 55 Polen schien dar ber hinaus auch die Sonneneinstrahlung erheblich zu der Volumenverringerung des Carbopols beizutragen Eventuell kann der schnellen Auftrocknung durch eine weitere Abdeckungsfolien oder Sonnenschutz entgegengewirkt werden Die Bakterien k nnen l ngere Zeitr ume in der Puffer Medium Mischung in luftdicht verschlossenen Flaschen berstehen Die Ver nderung von Temperatur und Lagerung au erhalb der Anaerobenkammer w hrend des Transports und bis zur Applikation scheint keine negativen Einfl sse auf die Aktivit t und Vermehrung der Bakterien zu haben Auch das mehrfache ffnen der Flaschen sowie Umf llen in die Spr hflaschen zum Nachfeuchten der Kompressen schr nkte die Aktivit t der Bakterien nicht ein Die Bewertung der an den Fassaden durchgef hrten Probeentsalzung konnte erst im Labor erfolgen Die notwendige Ausstattung stand vor Ort nicht zu Verf gung Da es w hrend der Kompressenentsalzung in keiner der Testfl chen zu einer optisch erkennbaren Ver nderung der Oberfl chen gekommen war muss die Auswertung der Oberfl chenproben den Beweis f r die Wirksamkeit der bakteri
127. e keine farblichen Unterschiede zu den brigen Gipsw rfeln Die blaue Farbigkeit der Aufnahme ist auf die Beleuchtung des Objektes im Mikroskop zur ckzuf hren 11 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 17 Die Oberfl che des Gipsw rfels 17 pr sentiert sich nach zweiw chiger Lagerung in unbeimpfter Puffer Medium Mischung im Verh ltnis 4 1 ebenfalls weitgehend unver ndert Deutlich ist der kristalline Charakter des Steinmaterials erkennbar Bei W rfel 17 kam es zu einer Gewichtsabnahme von 1 54 M Es hat also ein leichtes Anl sen der Oberfl chen stattgefunden welches auf die L sung und nicht auf Bakterient tigkeit zur ckzuf hren ist Die Aufnahme erscheint aufgrund der Beleuchtung blau das Steinmaterial unterscheidet sich farblich nicht von den brigen Anhydfrit W rfeln Gipsw rfel 18 Um zu ermitteln wie gro die Anl sung der Oberfl chen durch den unbeimpften Puffer ist wurde Gipsw rfel 18 f r zwei Wochen in reinem Puffer gelagert Der Gewichtsverlust ist mit 0 04 M sehr gering Die Oberfl che erscheint ann hernd unver ndert mit kleinen aufliegenden Resten der Pufferl sung Offensichtlich ist die Ver nderung der Steinoberfl chen bei den vorigen W rfeln fast ausschlie lich auf die
128. eben und gleichm ig mit dem Drigalskispatel verteilt Nach einem Tag wurden kleine Proben der Kulturen in aqua dest Tropfen auf Objekttr gern gel st und im Mikroskop betrachtet Beide Kulturen zeigten auf beiden N hrb den extrem hohe Zelldichten mit intensiver Bewegung Die Ausstriche auf den verschiedenen N hrb den bewiesen dass die als obligat anaerob bezeichneten Bakterien auch am Luftsauerstoff auf trockenem Medium in der Lage sind l ngere Zeitabschnitte zu berleben Dies ist ein wichtiger Faktor bei der Anwendung am Objekt da durch die Saugf higkeit des Steines evtl ein eher trockenes Milieu innerhalb der Kompressen entstehen kann Durch Gramf rbung und einen KOH Test sollte das Gramverhalten der Bakterien in beiden Kulturen berpr ft werden 1688 Madigan et al 2002 S 556 4 2 Unterscheidung gram positiver und gram negativer Bakterien Zwischen den Zellw nden von gram positiven und gram negativen Bakterien bestehen Unterschiede im chemischen und ultramorphologischen Aufbau Das St tzskelett der Bakterienzellwand besteht aus einem Polymer des Peptidoglycans dem Murein Gram negative Bakterien haben eine Zellwand bei der das Mureinnetz ein bis zweischichtig ist w hrend gram positive Bakterien ein bis zu 40 schichtiges Mureinnetz besitzen Gram positive Bakterien sind im Allgemeinen empfindlich gegen das Enzym Lysozym Es spaltet die Bindung des Mureins so dass die Zelle infolge der Ver nde
129. ederschlesien Polen Abb 30 Ansicht des Schlosses F rstenstein von der Westseite aus September 2005 235 Haller 1994 S 55 3 2 Geschichte des Objektes Das Schloss F rstenstein Ksi ist eine weitl ufige Schlossanlage die sich in unmittelbarer N he der Kreisstadt Waldenburg Walbrycz in Niederschlesien befindet Es ist das drittgr te Schloss Polens Die Urspr nge des Schlosses mit dazugeh rigen Wirtschafts und Parkanlagen reichen bis ins 13 Jahrhundert zur ck In den folgenden Jahrhunderten wurde die Anlage mehrfach umgebaut und umfassend erweitert Das Schloss hat 400 S le von denen der pr chtigste der barocke reich verzierte Maximiliansaal aus der ersten H lfte des 18 Jahrhunderts ist Bis in die 30er Jahre des 20 Jahrhunderts war das Schloss Eigentum der Familie Hochberg von Pless Die Schlossanlage ist direkt auf den Felsen gebaut Das Mauerwerk besteht haupts chlich aus Felsstein und ist mit architektonischen Elementen wie Fenstergesimsen Balkonen und Br stungsabdeckungen aus Sandstein versehen Die S dfassade in ihrer heutigen Gestalt stammt aus dem 18 Jahrhundert und ist verputzt Die gesamte Nordfassade wurde Anfang des 20 Jahrhunderts gebaut und besteht aus einem roten Sandstein der Gegend 3 3 Testfl chen F r die Testfl chen wurden zwei gr ere Objektbereiche an der S d und Westfassade des Hauptschlosses ermittelt die plastisch nicht ausgearbeitet waren und au er einer Sc
130. edoch nicht beobachtet werden 17 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 16 Carbopol Kompresse Desulfovibrio desulfuricans Applikation 6 Tage In der Aufnahme ist Probefl che 16 erkennbar Sie zeigt eine sehr unregelm ige Oberfl che Mit den roten Punkt markierungen sind die Probe entnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit Carbopol Kompresse Das Material wurde auf eine Japanpapierschicht aufgetragen mit einer weiteren Lage Japanpapier abgedeckt und anschlie end mit Abdeckfolie weitgehend Jluftdicht verschlos sen Die Fl chen wurden regelm ig nachgen sst Endzustand Im Endzustand pr sentiert sich die Oberfl che der Testfl che 16 optisch unver ndert Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet 18 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malai
131. eduction by Desulfovibrio sp S 182 185 in Arch Microbiol 135 1983 Meyer H S 30 38 in Bausubstanz 1987 Nr 8 Mirwald P W Physikalische Eigenschaften der Gesteine S 284 308 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 Mitchell J G Jones J G und Cole J A Distribution and regulation of nitrate and nitrite reduction by desulfovibrio and Desulfotomaculum species S 35 40 in Arch Microbiol 144 1986 M ller F Historische Bau und Dekorationsgesteine in Deutschland S 310 379 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 M ller U Sandsteinverwitterung an historischen Bauwerken unter dem Einfluss von Schwefeldioxid und Feuchte Dissertation an der Fakult t f r Bio und Geowissenschaften Universit t Karlsruhe 2000 Neisel J D Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Gef gemerkmale von ungesch tzten und impr gnierten Sandsteinen nach Verwitterungsbeanspruchung Dissertation an der Fakult t f r Bergbau H ttenwesen und Geowissenschaften Universit t Aachen 1995 Neumann H H Aufbau Ausbildung und Verbreitung schwarzer Gipskrusten d nner schwarzer Schichten und Schalen sowie damit zusammenh ngender Gef gesch den an Bauwerken aus Naturstein Dissertation am Institut f r A
132. egt die mit einem Puffer Medium Mischung beimpft war Die Kompresse wurde mit einer Plastikmatte versehen und mit Gewebeband auf der Oberfl che fixiert Aufgrund der schlechten Haftung in den stark sandenden Bereichen wurde die Kompresse zus tzlich abge st tzt Sie verblieb drei Tage auf der Oberfl che Endzustand nach drei Tagen Nach Abnahme der Kompresse pr sentierte sich die Oberfl che der Probefl che 8 ohne optische Ver nderung Aus dem Bereich wurde eine Krustenprobe f r den quantitativen Gipsnachweis entnommen Eine Nachreini gung erschien nicht erforderlich 20 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Vier Tage nach Abnahme der Kompresse pr sentiert sich die Oberfl che mit einer leichten Aufhellung die vergleichbar zu dem Reinigungsergebnis mit Bakterien erscheint 21 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 9 Vorzustand Arbocel Kompresse Ammoniumcarbonat L sung F r den Vergleich der Biokompresse mit einer klassischen Salzreduzierungs
133. ei unber cksichtigt Die Salzverminderung mit Kompressen ist am weitesten verbreitet und erscheint derzeit am effektivsten Hier ist durch den Kapillarsog auch eine Tiefenwirkung gegeben Problematisch ist bei der Verwendung von Kompressenmateriallen der m gliche Eintrag von Fremdmaterialien die zwar weitgehend mit der Abnahme der Kompresse entfernt werden dennoch aber auch Langzeiteinfluss auf die Steinoberfl chen haben k nnen Auch werden nur l sliche Salze erfasst und entfernt Weiterhin kann die erh hte Wasserzufuhr mit der der Kompressenauftrag h ufig verbunden ist auch zu einer Mobilisierung anderer Schadensfaktoren f hren Die angewandten Reinigungs und Salzreduzierungsmethoden wirken oft nur zeitlich begrenzt und sind mit regelm igen Nachbehandlungen verbunden oder ver ndern das Objekt nachhaltig Die Hauptziele der Salzreduzierungsma nahme die strukturelle Salzreduzierung im Vergleich zum Vorzustand sowie die Objektintegrit t der Behandlung und damit verbundene Unterbindung von Folgesch den und auch die optische Verbesserung des Erscheinungsbildes sind schwer miteinander zu verbinden Da sich jeder Naturstein in seiner Zusammensetzung Exposition und Belastung durch Au enfaktoren unterscheidet gibt es bis heute keine Ideall sung f r die Behandlung von Salzsch den Eine m gliche Alternative zu den klassischen Salzverminderungsmethoden k nnte die so genannte Bioremediation sein Dabei werden die Aktivit ten von M
134. eichen angesammelt hat zur ck Bei der Behandlung mit Bakterienkompressen in Folien kam es zu einer ffnung der Poren und einem Absinken des Wasserdampfdiffusionswiderstands Dagegen konnte bei den Carbopol Kompressen durch alle Behandlungen eine Erh hung der Wasserdampf diffusionswiderstandszahl und damit eine Verdichtung der Oberfl chen beobachtet werden Bei der Auswertung des Versuchs ist zu ber cksichtigen dass frisch ges gtes nicht verkrustetes Steinmaterial verwendet wurde Der Versuch sollte auf Steinmaterial mit nat rlichen Gipskrusten wiederholt werden Dabei kann auch ermittelt werden inwieweit die Verdichtung des Porenraumes durch Carbopol und die ffnung desselben durch die Bakterient tigkeit einander entgegen wirken 2 4 Anf rbung des Probenmaterials Um zu berpr fen inwieweit der Gips aus der Kruste und den oberen Kornlagen durch die Applikation der Bakterien entfernt werden konnte wurden ausgew hlte Proben einem Gipsnachweis nach Matteini unterzogen Dabei sollte durch Vergleich von Probenmaterial des Vor und Endzustandes optisch ermittelt werden ob durch die Bakterienapplikation eine Reduktion des Gipses im Gef ge herbeigef hrt wurde Die Proben wurden zun chst in Technovit eingebettet und seitlich angeschliffen Damit war eine Betrachtung der Schichtenabfolge bzw der auf dem Steinmaterial liegenden Krusten m glich Auf den Querschliff wurde ein Tropfen Bleinitrat gegeben und dieser anschlie end i
135. einem zweiten Schritt war vorgesehen die Bakterien in einem Filter mit einem Porendurchmesser von 0 45 um abzufangen und den Filter mit den anhaftenden Zellen danach in einen Puffer zu berf hren Diese Methode sollte gew hrleisten dass Bakterien in sehr hohen Zelldichten in einer weitgehend n hrstofffreien Suspension appliziert werden k nnen 3 1 Durchf hrung Etwa 250 mi mit Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris beimpftes Medium wurden aus der Anaerobenkammer geschleust und mit Hilfe eines Glasfiltrations Ger tes sowie einer Wasserstrahlpumpe filtriert Das Medium wurde in den oberen Kolben gegeben und die Vakuumpumpe angeschlossen Nach etwa 45 min hatte die gesamte Menge L sung die Filter passiert Der obere Teil des Filtrationsger ts wurde gel st und der Filter entnommen Auf dem Papier hatte sich eine etwa 1 mm dicke schwarze Schicht aus Bestandteilen der Suspension die gr er als 8 um waren abgesetzt Der Niederschlag enthielt neben den Medienbestandteilen auch gr ere Mengen Bakterien die durch die Medienbestandteile am Passieren des Filters gehindert worden waren Das Filtrat wurde nun erneut mit dem feinen Filter mit einem Porendurchmesser von 0 45 um filtriert In diesem Filtrat konnten nur noch einzelne Zellen nachgewiesen werden Somit hatte der Filter mit dem Porendurchmesser von 0 45 um den Gro teil der Bakterien wie geplant abgefangen Auf dem Filter war ebenfalls eine d nne schwarze Schicht aus sedimentier
136. einigungserfolg erkennbar der in der Ubersichtsaufnahme dargestellt ist REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 3 Auch die REM Aufnahme der Probefl che 3 nach der Behandlung unterscheidet sich kaum von den brigen Oberfl chen Partiell sind Eier anderer Mikroorganismen als runde Partikel erkennbar Deutlich wird die unregelm ige Struktur der Oberfl che einige Bereiche erscheinen fast glatt w hrend in anderen sehr unregelm ige Ausbl hungen vorliegen 10 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 4 Vorzustand PP Folie dreischichtig Desulfovibrio desulfuricans F r die Probefl che 4 wurde ein stark verkrusteter Bereich ausgew hlt Es wurden drei Krustenproben mit dem Skalpell entnommen und f r die Vorzustandsaufnahme mit roten Punktmarkierungen gekenn zeichnet Die Kruste erscheint as etwa 2 mm dicke aufliegende stark am Stein haftende Auflage Zwischenzustand Die Oberfl che der Probefl che 4 wurde entsprechend der Probefl che 3 mit einer dreischichtigen PP Folie versehen die jedoch in diesem Fall mit Desulfuricans Bakterien beimpft war Zur Stabilisierung und Fixierung auf der Oberfl che wurde eine Plastikmatte aufgebracht die mit Gewebeband in Position gehalten
137. eischichtig Desulfovibrio vulgaris Die Aufnahme zeigt die E Probefl che 1 an der Westwand ouufeiezscninun des Nordparadieses Die Pro rermurtng ben des Vorzustandes wurden mittels Skalpell entnommen und sind in der Aufnahme durch rote Punktmarkierungen gekenn zeichnet Die Oberfl chen sind durch starke Verkrustungen gekenn zeichnet Zwischenzustand Nach der Probennahme wurde ein Kompressensystem aus zweischichtiger PP Folie deckend ber alle drei Probeentnamestellen aufge bracht Die Kompresse wurde zur besseren Haftung mit einer Plastikmatte abgedeckt und mit Gewebeband fixiert Die Folie wurde mit Bakterien der Desulfovibrio vulgaris Art beimpft und t glich zweimal nachgefeuchtet Endzustand nach 3 Tagen Nach drei Tagen wurden die Kompressen von den Objektoberfl chen entfernt Mittels Skalpell wurde aus jeder Probefl che eine Oberfl chen probe im Anschlussbereich an die Vorzustandsprobe entnom men und verpackt Die Ober fl chen zeigten zu diesem Zeit punkt keinen Reinigungserfolg HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Mirowskimessung Die Aufnahme zeigt die Mirowskimessung in Probe fl che 1 Die linke Messung wurde mit aqua dest die rechte mit Schellsol D 40 durchgef hrt De
138. eitig die generelle Sperrfunktion der Folie nicht auf Die Schutzschicht stellt einen Schutz der Reaktions und Entsalzungsschicht vor umweltbedingten Einwirkungen dar gew hrleistet die anaeroben Bedingungen f r die Mikroorganismen regelt den Feuchttransport nach au en und verbessert die mechanische Stabilit t der Reaktions und Entsalzungsschicht Die dreischichtige Kompressenfolie ist zus tzlich auf der gegen berliegenden Seite mit einer Kontaktschicht versehen Sie besteht aus einer einfachen wasserundurchl ssigen Polypropylen Folie die wie die Schutzschicht durch Dochtung mit dem Nadelvlies verbunden ist Die Kontaktschicht stellt einen Schutz des Mauerwerks vor R ckn ssung sowie eine Barriere gegen Mikroorganismen dar Sie fungiert weiter als Verdunstungs und Kristallisationshorizont Tr ger der Mikroorganismen sowie als Salzumwandlungs und Salzabbaureaktionsschicht Die vorliegenden Kompressen zeichnen sich nach Aussage des Herstellers durch eine hohe Best ndigkeit gegen ber Salzen Mikroorganismen und Umwelteinfl ssen aus und zeigen keine Abbauerscheinungen w hrend der Dauer des Einsatzes Dar ber hinaus sind sie mehrfach einsetzbar gew hrleisten die Transportvorg nge vom Mauerwerk in die Kompresse und stellen einen wirksamen Schutz vor R ckn ssung dar Von der Firma Th ringisches Institut f r Textil und Kunststoff Forschung e V wurden f r die Versuche vier verschiedene Foliensysteme z
139. ekanntes Bakterium Es ist gram negativ und zeigt keine Sporenbildung Der vibrio f rmige Organismus ist 0 5 bis 0 8 um breit und 1 5 bis 4 um lang Er ist h gt 6 monotrich begei elt und daher beweglich Desulfovibrio vulgaris oxidiert organische Substrate unvollst ndig zu Acetat und CO Der Organismus verwertet Lactat und Sulfat wie 157 Eo folg 2 CH CHOHCOO SO 2 CH COO 2 HCO HS H Desulfovibrio vulgaris kann auch durch Pyruvat Fermentation seinen Erhaltungsstoffwechsel bestreiten wenn im Medium kein Sulfat zur Verf gung steht Nach dreist ndiger Einwirkung von Luftsauerstoff zeigte der Organismus keine Wachstumsver nderungen was vermutlich auf Sauerstoff entgiftende Enzyme wie Superoxid Dismutase Katalase und Peroxidase zur ckzuf hren ist 151 Gauri et al 1981 S 136 152 Krekeler 1997 S 7 Wieringa 2000 S 3 153 Keith und Herbert 1983 Mc Cready et al 1983 Mitchell et al 1986 Seitz und Cypionka 1986 Heselmeyer 1990 S 10 154 Cypionka 2002 S 176 155 Wieringa 2000 S 5 156 Schlegel 1985 S 308 157 Heselmeyer 1990 S 10 158 Heselmeyer 1990 S 89 Desulfovibrio desulfuricans hnelt Desulfovibrio vulgaris Es handelt sich ebenfalls um ein polar begei eltes vibrio f rmiges St bchen das keine Sporen entwickelt und sich gram negativ verh lt Es gilt gleichfalls als obligat anaerob Bakterien der Art desulfuricans subsp desulfuricans enthalten D
140. el aaze sase Dr or sr aersol asus 206 97 s5815 51527 san e17 eol 428 05 s007 pe 2022 2103 32117 321 17 48059 44888 ware eanze 444 65 a773 E me eo eo EEEE 418 25 296 38 363 99 383 25 383 25 506 22 463 59 319 98 602 31 403 44 460 10 Probeplatten ohne Behandlung lt ee et Are Biene ats ieo le Bes or ooo 227 56 270 29 228 86 228 86 300 09 273 96 178 59 327 09 219 06 254 70 osz 2resef 20020 asr 22l 1204 s02 s6 27502 17028 01 0 220 43 256o u nn 2 254 50 226 49 269 09 300 76 194 86 300 95 271 40 178 29 330 93 217 85 254 40 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 13 14 Vergleich H Werte der Wasserdampfdiffusion an Pl ttchen mit Bakterienkompresse umgerechnet auf 10 cm Ermittelter u Wert p Wert auf 10 cm Proben ohne Behandlung 24 14 Nullprobe 26 42 Proben mit Behandlung 13 72 14 77 H Werte der Wasserdampfdiffusion an Carbopol Pl ttchen umgerechnet auf 10 cm Ermittelter u Wert p Wert auf 10 cm mit Japanpapier ohne Nachbehandlung 493 72 ohne Japanpapier mit Heissdampf 495 89 ohne Japanpapier ohne Nachbehandlung 418 89 ohne Behandlung 254 50 HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwen
141. ellen Salzreduktion liefern Dies wird durch eine quantitative Bestimmung der enthaltenen Gipsmengen in den Vorzustandsproben erfolgen die mit den Endzustandsproben verglichen werden k nnen 4 Versuch der Salzreduzierung im Nordparadies Hildesheimer Dom 4 1 Vor berlegungen und Vorversuche Als zweites Objekt f r die Durchf hrung der mikrobiellen Salzverminderung im Au enbereich bot sich das Nordparadies des Hildesheimer Domes an Ein Gespr ch mit der Studentin J Kalff ergab dass diese w hrend ihrer Arbeit im Nordparadies im Rahmen einer Facharbeit zum Diplom das dort verbaute Steinmaterial und die aufliegenden Krusten hatte untersuchen lassen Ermittelt wurden Sulfatkrusten bei denen es sich wahrscheinlich um Gipskrusten handelt Die Krusten wurden vor den Reinigungsversuchen zur berpr fung verschiedenen Schnelltests unterzogen Der halb quantitative Test mit Quantofix Streifen ergab eine starke Sulfatbelastung gt 1600ul des Mauerwerks Ein anschlie end durchgef hrter Calcium Nachweis best tigte die Vermutung der Fachleute Eine genaue Quantifizierung soll nach Versuchsdurchf hrung an dem umfangreichen Probenmaterial ermittelt werden 245 Kalff 2005 Anhang HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Da
142. en Die Anf rbung von Probenmaterial der drei Objekte verdeutlichte weiter die Position des Gipses im Steingef ge Durch den Vergleich von Probenmaterial vor und nach der Behandlung ergab sich dass keine generellen Aussagen zur Bakterienaktivit t gemacht werden k nnen In einigen Proben wurde der Gipsanteil erheblich reduziert w hrend in anderen Bereichen der Endzustand mehr Schadsalz zeigte als der Vorzustand Deutlich wurde durch den Versuch aber auch die eingeschr nkte Tiefenwirkung der Biokompresse Die Bakterien erfassen und verwerten nur Salze in oberfl chennahen Gesteinslagen Der Versuch verdeutlichte vor allem die Inhomogenit t der Krusten in Hinblick auf Dicke und Sulfatgehalt Abschlie end wurde ein Sulfatnachweis zur quantitativen Bestimmung des Schadsalzes in den behandelten Objektbereichen durchgef hrt Dieser ergab f r 90 der untersuchten Proben eine Sulfatreduzierung Die Ergebnisse lagen zwischen 3 und 100 Die Salzverminderung scheint f r beide Desulfovibrio St mme vergleichbar Ein gutes Ergebnis konnte auch mit einer Neutralkompresse mit unbeimpfter Pufferl sung erzielt werden Die Ammoniumcarbonat Kompressen zeigten eine Sulfatverminderung zwischen 10 und 40 und damit ein Ergebnis das vergleichbar mit den Biokompressen ist Teil 4 1 Ergebnisse der durchgef hrten mikrobiellen Salzverminderung Gipskrusten auf Sandstein sind ein typisches Schadensbild das die Atmungsaktivit t und die optische Ersche
143. en Eigenschaften hin untersucht Nur der Vergleich der Aufnahme von unterschiedlichen L semitteln erm glicht eindeutige Aussagen ber m gliche Verdichtung der Gesteinsoberfl che bzw hydrophobe Eigenschaften an dieser Messstelle etc Im Rahmen der durchgef hrten Untersuchungen wurden die Messungen f r aqua dest und Schellsol D 40 parallel durchgef hrt Dabei wurden Bereiche mit m glichst identischer Krustenentwicklung ausgew hlt und untersucht Schwankungen k nnen jedoch nicht ausgeschlossen werden Die Mirowskir hrchen wurden mit Hilfe eines St nders vor den Objektoberfl chen montiert und an die Oberfl chen gef gt Die Messungen der Wasseraufnahme in ml sowie des Feuchtefleck Durchmessers erfolgte innerhalb der ersten f nf Minuten min tlich danach im 5 Minuten Takt Die Messungen wurden nach jeweils 90 min abgebrochen Die Tabellen sind im Anhang beigef gt Bei allen Messungen mit aqua dest und mit Schellsol D 40 konnte eine schnelle Vergr erung des Feuchteflecks beobachtet werden w hrend die Fl ssigkeitsaufnahme eher gering war Die Ergebnisse der Messungen sind im Anhang beigef gt 252 Kapillartr nkungspr fer Patent Nr 125504 253 Schellsol D 40 wurde als L semittel ausgew hlt da es im Rahmen der vorher im Nordparadies durchgef hrten Untersuchung des Bauteils durch Kalff ebenfalls verwendet worden war 254 Kalff 2005 Anhang Die Auswertung der Ergebnisse der Mirowski Messung ergab f r die Behandlung
144. en Oberfl chenverlusten die dem Objekt eine sehr unregelm ige Oberfl che stark verkrustete Bereiche direkt neben frei liegendem Gesteinskern verleihen Giskrusten auf Naturstein k nnen h ckerig bl schenf rmig ver stelt rosettenartig korallenartig oder blumenkohlartig aussehen Abb 5 Gipskrusten auf Sandstein aus Klemm 2005 S 47 Gipskrusten sind durch anhaftende oder eingeschlossene Fremdpartikel gekennzeichnet Sie k nnen bei nicht carbonatischen Steinen aus mehr als 100 unterschiedlichen Bestandteilen bestehen Hauptbestandteile sind Quarz und Silikat Minerale Eisenverbindungen wie Eisenoxide Hydroxide und Eisensulfate Schmutz und Dreck Weiterhin sind haupts chlich wasserunl sliche Bestandteile wie Ru Staub Gummiabrieb Sporen Pollen Smog reine Kohlenwasserstoffe aromatischer und aliphatischer Natur und ltr pfchen die nicht aus dem Stein sondern aus dem Luftstaub stammen und in die mineralische Matrix eingebunden sind in den Krusten nachweisbar Diese Bestandteile k nnen sowohl biogene Partikel und Mikroorganismen als auch amorphe oder kristallisierte anorganische Partikel sein Auch durch den Ablauf des Regenwassers umgelagerte resedimentierte Bestandteile des Steines und aus dem Fugm rtel sind in den Krusten enthalten 6 R sch Schwarz 1993 224 2 Nord Ericsson 1993 S 33 Strubendorff 1989 S 39 Ranalli et Al 2000 S 233 15 HAWK FB Konservierung und Restaurier
145. en R ckst nde auf ein geringes Ma reduzieren Auf die Trennschicht wurde das Kompressenmaterial gegeben und mit einem Spachtel vorsichtig zu einer Schichtdicke von 3 5 mm angedr ckt Bei den W rfelreihen ohne Trennschicht zwischen Stein und Paste mit Zellstoff sowie einer Reihe mit Japanpapier wurde anschlie end eine weitere Lage Zellstoff bzw Japanpapier aufgetragen um ein Nachn ssen zu erm glichen Alle W rfel wurden mit PE Folie abgedeckt die mit einem Gummiband auf dem Stein fixiert wurde Die Kompressen blieben drei Tage bis zur vollst ndigen Auftrocknung auf den W rfeln Alle Kompressen wurden soweit m glich mehrfach nachgen sst Anschlie end wurden die Kompressen abgenommen und die Oberfl chen vorsichtig mit aqua dest und einer weichen B rste nachgereinigt Es folgte ein Tropfentest Eine weitere Beprobung der Steinoberfl chen erfolgte 10 Tage nach Abnahme der Kompressen Zu diesem Zeitpunkt waren die Steinw rfel vollst ndig getrocknet Bereits bei der Vorbereitung der Kompressen zeigte sich dass die Bestandteile der Carbopol Laponit und Bentonit Kompressen manuell nur schwer zu einer homogenen Masse zu verr hren waren Die Paste klebte stark an dem Spachtel und blieb trotz intensiven Umr hrens eher klumpig Beim Auftrag auf die Steinoberfl chen hafteten diese 206 Haller 1994 S 55 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Gren
146. en historischen Oberfl chen Facharbeit zum Diplom an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2005 Kassem A Methodenhandbuch Bodenmikrobiologie Aktivit ten Biomasse Differenzierung Landsberg Lech 1991 Keith S M und Herbert R A Dissimilatory nitrate reduction by a strain of Desulfovibrio desulfuricans 1983 FEMS Microbiol Lett 18 S 55 59 Klemm W Zur Herkunft von Sulfat an Bauwerken Das Schwefelisotopenverh ltnis als Indikator S 46 49 in Siegesmund S Auras M Snethlage R Stein Zerfall und Konservierung Edition Leipzig 2005 Kn fel D und Schubert P Hrsg Handbuch M rtel und Steinerg nzungsstoffe in der Denkmalpflege Sonderheft aus der Publikationsreihe der BMFT Verbundforschung zur Denkmalpflege Berlin 1993 Kraus K und Auras M Ausgew hlte Ergebnisse des BMFT Forschungsprogramms S 718 740 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 Krekeler D Das Verhalten sulfatreduzierender Bakterien zu Sauerstoff Sulfatreduzierende Bakterien aus Sauerstoffgradienten Cyanobakterienmatten und Termitend rmen und ihr Verhalten zu Sauerstoff sowie die Reihenfolge katalysierter Reaktionen bei Desulfovibrio desulfuricans CSN Dissertation im Fachbereich Biologie Universit t Oldenburg 1997 Krekeler D und Cypionka H The preferred electron acceptor of Desulfovibrio desulfuricans
147. en a a e fe haor sehrtoch fene tolsehrnoch keine o kar 114 07 mie keins solon keins 0 0 eor fon keins aoon keins gg peo fomen keins erofsehrhoch keins gg oor emnon keine tolsehrnoch keine eo Pine 114 07 miterbis noch keins a0 Solhach keins 10 eor noch keins oon keins roo 8 07 sehrnoch keins olmi keins gt 70 oor Jsehrtoon keine olme keine 0 COo aor mine hoch ooon mini Sooo 18 07 sehrhoch keins gt Bolsehrnoch keins 50 hoor Jsehrtooh parte olsehrnoch paris eo o 196 07 fon keins I gossolgenng fere fg U oor feor keine solera keine 0 so fon fee olero keine oo eor eorron raro solora fore 19 eor sehrnoch fare holmim pare 20 so fon keine rolero keine o poor 120 07 mer Spoon pofminer e og 0 os 08 mine parte gofmiter keins sg OT nn 08 sehr hoch keins tolon keins oo I hs 08 Jesrem noch keins nolon keins gg OT rz 08 Jesrem hoch keins olmi keins gg OT h8 08 Jesrem hoch keins slm keins gg Jer o8 _Jexremnoon parte so 2olgeing mies _ seo HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 2 berpr fung Vitalit t Anzucht Datum Tzeieiontev Bewegung gr ne JZeigienteD Bewegung D_ gr ne F1 poor pas fon Spanien 1 zosofnoen keins fg Isar 118 08 Jsehrhoc
148. en der Zelldichte mit Hilfe der Thomakammer 2 3 Thomakammer Abb 17 Thomakammer Die Thomakammer besteht aus einem plan geschliffenen Objekttr ger in den in der Mitte ein von zwei Rinnen begrenzter Steg ein geschliffen ist und einem dicken Deckgl schen In den Steg des Objekttr gers ist ein Netzquadrat einge tzt das in 16 Gro quadrate unterteilt ist Diese setzen sich wiederum aus 16 Kleinguadraten zusammen Die Kantenl nge eines Kleinquadrates betr gt 0 05 mm seine Fl che 0 0025 mm Vor der Ausz hlung wird das Deckgl schen durch vorsichtiges Andr cken auf den Objekttr ger geschoben Dabei sollten an den Kontaktfl chen die sog Newtonschen Ringe entstehen die den geschlossenen Kontakt best tigen Durch das Deckgl schen wird dem Untersuchungsvolumen eine Tiefe von 0 1 mm definiert vorgegeben Von der Seite her wird ein Tropfen der Kultur auf den Mittelsteg des Objekttr gers seitlich des Deckgl schens gegeben Der Tropfen zieht sich unter das Deckgl schen Die Zellanzahl kann nun unter dem Mikroskop mittels Ausz hlen ermittelt werden 174 Mikrobiologisches Grundpraktikum 2002 03 S 31ff 48 Dies erfolgt nach der folgenden Rechnung Ein c Feld L nge 0 05 mm Breite 0 05 mm 0 0025 mm Tiefe 0 1 mm 0 00025 mm 1 Zelle Kleinquadrat 1 Zelle 0 5 x 0 5 x 0 1 mm 1 Zelle 0 00025 mm 1000 Zellen 0 25 mm 4000 Zellen 1 mm 1000 mm 1 cm 1 ml 4000000
149. en jeweils zwei W rfel identisch behandelt z B A1 und A2 Das Gewicht der Probew rfel wurde vor und nach der Kompressenbehandlung erfasst Der Versuch wurde zweimal durchgef hrt Ein Vergleich des vor und nach der Kompressenbehandlung ermittelten Gewichtes der beprobten Steinw rfel zeigte dass es in fast allen F llen zu einer leichten Gewichtsabnahme der Steinw rfel gekommen war Der Gewichtsverlust lag im Durchschnitt bei 0 0185 g also sehr gering Er ist nicht unbedingt auf die Salzreduzierung durch die Neutralkompresse zur ckzuf hren vielmehr kann auch die mechanische Abnahme der Kompresse zu diesem Gewichtsverlust gef hrt haben Der Eintrag an Fremdmaterial bzw die Wirksamkeit der Kompressenentsalzung scheint gravimetrisch nicht ermittelbar nach Stein nach vor Kompresse Trocknen Differenz 11 08 vor Kompresse Trocknen Differenz A1 160 560 160 536 0 002 A1 146 248 146 219 0 029 A2 160 792 160 768 0 024 A2 146 434 146 393 0 041 B1 160 186 160 174 0 012 B1 147 106 147 093 0 013 B2 161 449 161 451 0 002 B2 141 792 141 747 0 045 C1 160 324 160 315 0 009 C1 147 502 147 494 0 008 C2 161 434 161 429 0 005 C2 147 449 147 440 0 009 L1 161 165 161 165 0 000 L1 140 622 140 595 0 027 L2 161 185 161 177 0 008 L2 147 043 146 999 0 044 M1 161 035 161 019 0 016 M1 145 856 145 830 0 026 M2 161 251 161 236 0 015 M2 148 357 148 315 0 042 Tabelle 8 Gewicht der Stei
150. en kann Auch die Folgesch den von Reinigungsma nahmen bergen ein erhebliches Risiko f r die Steinsubstanz 2 Methoden 2 1 Reinigungsziele Reinigungsziele k nnen die technische Vorarbeit im Rahmen einer Untergrundvorbereitung die Wiederherstellung der feuchtetechnischen Eigenschaften des Baustoffes sowie die Verbesserung der sthetischen Wirkung eines Bauwerks oder anderen Steinobjektes sein Im Einzelnen beinhaltet die Reinigung von Fassaden folgende Bereiche Natursteinreinigung Entfernung von Altanstrichen Reinigung von Anstrichoberfl chen Beseitigung von Graffitis vorbereitende Arbeiten f r eine Betoninstandsetzung Fugenausr umung Beseitigung von Verf rbungen Salzverminderung in Oberfl chenbereichen Farbentfernung auf Holzuntergr nden und Abtrag von Anstrichen auf Stukkaturen 2 2 Reinigungsmethoden Zur Reinigung von Natursteinoberfl chen und damit einhergehender Entfernung oder zumindest Reduzierung von Gipskrusten sind derzeit mechanische chemische und physikalische Methoden im Einsatz Zu nennen sind hier die Reinigung durch Niederdruckmikrotrockenstrahlverfahren Mikrofeinmei el oder h ndische Abnahme der Salzausbl hungen Laserreinigung Abwaschen mit H2O Injektionskompressen Elektrophysikalische Verfahren Salzumwandlungsmethoden Sanier oder Opferputz 2 Rau 1987 S 54 Auras et al 1997 S 685 9 Goretzki in Weber 1994 S 268 Trockenlegungs oder Hydrophobierungsma nahmen sowie
151. en mil epakrisian Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die Innenwange der Br stung die durch intensive Verschw rzung gekennzeichnet war bot sich mit einer H he von etwa 20 cm f r den Einsatz der Biokompressen an Die vorgefundenen Krusten auf dem Stein pr sentierten sich in unterschiedlicher St rke und Farbigkeit Bei der Probennahme wurde Wert darauf gelegt verschiedene Krustenstadien zu erfassen Die Probeentnahmestellen waren hier ohne weiteres einsehbar Da es sich aber nicht um ein gliederndes Element sondern ausschlie lich eines funktioneller Natur Verdeckung der Mauerkrone des darunter befindlichen Bruchsteinmauerwerks handelte blieb die sthetische Beeintr chtigung unber cksichtigt Weitere gr ere Sandsteinfl chen an denen eine Durchf hrung des Versuches m glich gewesen w re konnten nicht ermittelt werden Die Probefelder 22 24 wurden in den beiden Wangen eines Balkons an der Westfassade des Schlosses angelegt Die Balkone sind dem Schlossbesucher nicht zug nglich und von der Gartenseite aus aufgrund der H he der Fassade nicht einsehbar Das Bauteil besteht aus rotem Sandstein der Gegend der durch starke schwarze Verkrustungen in den vor direkter Witterung gesch tzten Bereichen in denen das Wasser l nger zur ckgehalten wird gekennzeichnet ist Abb 31 Probefl chen 1 14 Abb 32 Probefl chen 15 18 m aem a Abb 33 Probefl chen 19 21 Abb 34 Probefl chen 22 und 23 an der Nordfa
152. en so nicht passieren konnten Der Verlust an Zellmasse erwies sich f r das eigentliche Ziel eine Aufkonzentrierung zu erreichen als zu hoch Es muss jedoch bedacht werden dass sowohl die Zentrifugation als auch die Filtration das Wachstum und die Vermehrung einzelner Bakterienzellen als solche in keinster Weise einschr nken Beide Methoden erschienen sehr zeitintensiv und aufgrund der ben tigten Menge an Bakterien f r die Applikation an der Fassade nicht durchf hrbar Um bei der Applikation der Bakterien am Objekt den Eintrag an Fremdmaterialien aus dem Medium so weit wie m glich zu reduzieren erschien ein Vorverd nnen der Kulturen mit reinem Puffer die einzige L sung Ill Verd nnen des N hrmediums und berpr fung der Bakterient tigkeit Vorversuche hatten ergeben dass die Bakterien nicht vollst ndig und in f r die Applikation ausreichender Menge aus dem Medium abgetrennt werden konnten Es erschien daher sinnvoll die Bakteriensuspension soweit zu verd nnen dass Bakterien in gro en Mengen in der Lage sind auch in dieser verd nnten Suspension zu berleben und hohe Zelldichten zu entwickeln Hohe Zelldichten sind die Voraussetzung f r eine erfolgreiche Applikation In einem Folgeversuch sollte berpr ft werden ob und wie stark die Bakterien in unterschiedlich verd nnten Suspensionen Gipsw rfeloberfl chen angreifen Anhand des Vergleiches verschiedener Verd nnungen mit dem Vollmedium galt es zu ermitteln wie s
153. en und waren nicht weiter von den Partikeln zu trennen Sie standen f r eine weitere Verwertung innerhalb des Versuches nicht mehr zur Verf gung Das Zentrifugieren erscheint aufgrund der geringen Fassungskapazit t der verwendeten Zentrifuge sehr zeitaufwendig In einem Durchgang der etwa 1 Stunden dauert k nnen maximal 96 ml Medium zentrifugiert werden Kulturen deren Bakterien sich definitiv in der Log Phase befinden Alter vier bis sieben Tage wiesen f r die Zentrifugation zu geringe Zelldichten auf Wie in den Vorversuchen festgestellt sind Desulfovibrio vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans aber in der Lage ber mehrere Wochen in dem Medium zu berleben Damit befinden sich wahrscheinlich immer Bakterien in den Kulturen in der Log Phase So blieb der Aspekt der Log Phase unber cksichtigt Aufgrund der f r die Fassadenbehandlung notwendigen gro en Mengen an Bakterien erscheint diese Methode f r die Trennung der Bakterien aus dem Medium nicht durchf hrbar Der Gewinn an Zellen ist zu gering Auch der mit dem Zentrifugieren verbundene Sauerstoffkontakt der Suspension schr nkt vermutlich die Praktikabilit t weiter ein M glicherweise kann ein besseres Ergebnis durch Filtration der Bakteriensuspensionen erreicht werden Dazu m sste es m glich sein gro e Mengen Bakteriensuspension in m glichst kurzer Zeit zu filtrieren und damit die Medienbestandteile abzutrennen 3 Filtration Abb 18 Glasfiltrationsger t
154. en zu erkennen Ein Unterschied zwischen den zwei und dreischichtigen Kompressen konnte nicht beobachtet werden In den Proben aus Polen waren nur sehr geringe Zelldichten ohne Bewegung und mit etwa 30 gr ner Fluoreszenz als Zeichen lebender Zellen zu erkennen Auch hier war kein Unterschied zwischen zwei und dreischichtiger Kompresse erkennbar 99 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die Betrachtung der Kompressenmaterialien aus dem Hildesheimer Dom unter UV Licht brachte dieselben Ergebnisse wie in dem Laborversuch Generell war also eine hohe Zelldichte mit haupts chlich gr n fluoreszierenden Organismen zu erkennen Die zweischichtige Folie zeigte deutlich h here Zelldichten als die Probe der dreischichtigen Kompresse aber auch in dieser konnten zahlreiche gr n fluoreszierende Bakterien auf den Fasern nachgewiesen werden Die Kompressen die sechs Tage auf den Oberfl chen verblieben waren zeigten bei dem Laborversuch und in Polen etwas h here Zelldichten 1 1 b Carbopol Kompresse Abb 39 Carbopol Kompresse mit D vulgaris Labor Abb 40 Carbopol Kompresse Hildesheimer Dom Die Betrachtung der Carbopol Kompresse ergab leicht abweichende Ergebnisse Das Carbopol zeigte eine starke Eigenfluoreszenz de
155. en zwischen 3 und 70 mg g eingebrachtes Steinmaterial Deutlich h her liegen die Ausgangs Gipsbelastungen am Dom die Mehrzahl der Proben zeigt f r den Vorzustand Werte ber 45 mg g Stein Die Werte des Steinmaterials aus Polen sind mit unter 10 mg g Stein deutlich niedriger Die Photometermessung zeigt weiter dass die im Labor durchgef hrte verl ngerte Applikation von 6 Tagen keine weitere Salzreduzierung verursacht Die Werte des Probenmaterials liegen partiell sogar ber denen der dreit gigen Applikation Sehr gute Ergebnisse konnten bei folgenden Proben ermittelt werden Objekt Probenbezeichnung Behandlung Sulfatreduktion in Labor L1 Stein II D vulgaris PP Folie 2 schichtig 80 Labor L3 Stein II D vulgaris PP Folie 3 schichtig 92 Labor L5 Stein II D vulgaris Carbopol 100 Labor L6 Stein I D desulfuricans Carbopol 63 Labor L7 Stein II reines aqua dest PP Folie 2 schichtig 52 Dom D1 D vulgaris PP Folie 2 schichtig 55 Dom D6 D desulfuricans Carbopol 53 Dom D8 unbeimpft PP Folie 3 schichtig 72 Polen P2 D desulfuricans PP Folie 3 schichtig 72 Polen P3 D vulgaris D desulfuricans Carbopol 74 Polen P10 D desulfuricans PP Folie 3 schichtig 99 Polen P13 D vulgaris Carbopol 100 Tabelle 17 Probefl chen mit besonders erfolgreicher Sulfatreduzierung Dabei zeigte sich dass die Sulfatreduzierung an Stein II aus dem Labor offensichtlich erfolgreicher als an Stein
156. end wurden die Kompressen nachgen sst und wieder auf die Oberfl chen aufgebracht UV Aufnahme PP Folie zweischichtig Desulfovibrio vulgaris Die Aufnahme zeigt eine Einzelfaser aus der zwei schichtigen PP Folie die mit Vulgaris Kulturen beimpft war Deutlich erkennbar sind die auf der Oberfl che angelagerten roten und gr nen Bakterien Auch in der umgebenden L sung konnten zahlreiche Organismen nachgewiesen werden Etwa 50 der nachgewiesenen Zellen zeigten gr ne Fluoreszenz UV Aufnahme PP Folie dreischichtig Die Betrachtung der Fasern der dreischichtigen PP Folie ergab keine Unterschiede zu der zwei schichtigen Folie Wiederum hat ten sich zahlreiche Bakterien auf der Oberfl che der Fasern an gelagert Auch in dem Baclight Tropfen konnten zahlreiche Or ganismen nachgewiesen wer den die sich von den Faseroberfl chen abgel st hatten und in der L sung schwammen UV Aufnahme Kompresse Carbopol Auch die Carbopol Kompresse mit Vulgaris Bakterien ist durch eine starke Eigenfluoreszenz gekennzeichnet Dennoch sind zahlreiche gr n fluoreszierende Zellen erkennbar die gleich m ig ber die gesamte Oberfl che verteilt sind Rot fluoreszierende Bakterien sind nicht erkennbar Bewegung konnte nicht nachgewiesen werden gt o Pr e HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatred
157. ender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Nach 2 Wochen Auch nach zwei Wochen war der Reinigungserfolg der Folienkompresse mit den Bakterien weiterhin erkennbar Durch die hellere Farbigkeit hob sich der behandelte Bereich deutlich von dem umgebenden deutlich schw rzeren Krusten bereichen ab DOM E2 Endzustand 2 Wo PP 2 shtg desulf 20 um Endzustand nach vier Tagen Nach vier Tagen zeigte die Probefl che einen leichten Reinigungserfolg Der behan delte Bereich erschien im Vergleich zum umliegenden Krustenmaterial etwas heller die Dicke der Kruste hatte jedoch nicht abgenommen REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 2 Die Aufnahme zeigt die Probefl che 2 im REM Die Oberfl che erscheint weitgehend geschlossen lediglich kleinere scheibchenartige Gipspartikel liegen auf Bakterien sind nicht erkennbar HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 3 Vorzustand PP Folie dreischichtig Desulfovibrio vulgaris F r die Probefl che 3 wurde ein etwas weniger stark verkrusteter Bereich an der Westwand des Paradieses am Hildesheimer Dom ausgew hlt Auch hier wurden mit dem Skalpell drei Oberfl chenkrustenproben ge
158. enhang mit den Gewichtsverlusten zu betrachten Der Fotodokumentation wurde eine Aufnahme eines unbehandelten Anhydrit Steines vorangestellt Sie verdeutlicht die Ver nderungen die die brigen Gipsw rfel durch die Lagerung in der Bakterienl sung erfuhren Die intensivsten Ver nderungen an den Oberfl chen zeigen die W rfel 3 4 5 6 11 und 12 Die Oberfl che dieser Gipsw rfel ist durch die Bakterienaktivit t vollst ndig verloren gegangen Die W rfel zeigen ein sehr unruhiges und gebrochenes ausgepr gtes Relief Der Angriff der Bakterien auf diesen W rfeln wird durch die hohen Gewichtsverluste best tigt Die W rfel 2 7 und 8 verdeutlichen dass verschiedene Bereiche der Steinoberfl che schneller durch die Bakterien angegriffen werden w hrend andere Partien sich weitgehend unver ndert pr sentieren Dabei zeigt sich dass aber nicht unbedingt die schwarze B nderung die haupts chlich Magnesiumoxid enth lt stehen bleibt sondern h rtere Schichten des Anhydrits Bei W rfel 2 wird die T tigkeit der Bakterien zus tzlich durch den hohen Gewichtsverlust deutlich HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten uifstrochizierehder Baktorlen auf Sardstammoberf cher mit Gipakrist n Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die Oberfl chen der W rfel 10 und 12 pr sentieren sich dagegen weitgehend unver ndert Dennoch konnte bei W rfel 10 ein Gewichtsverlust von 5 06 ermittelt we
159. enkbar ist dabei die Einbindung in Kompressen sowohl in Vliesform als auch als Paste Die Kompressenfolien oder pasten sind einfach und weitgehend r ckstandsfrei nach dem Versuch zu entfernen Etwaige auf den Steinoberfl chen verbleibende Mikroorganismen sterben innerhalb k rzester Zeit an der Luft ab und stellen daher auch kein Schadenspotential dar Unklar ist ob die Mikroorganismen wirklich absterben oder in der Lage sind auf den Steinoberfl chen l ngere Zeitabschnitte durch die ausreichende N hrstoffzufuhr zu berleben Weiterhin sind m gliche Nachwirkungen wie Verf rbungen der Steinoberfl chen oder das Auftreten anderer Mikroorganismen die die Sulfatverwerter oder deren Stoffwechselprodukte nach der Salzverminderung als N hrstoffe nutzen k nnen bis heute nicht bekannt BIOremediation for Building Restoration of the Urban Stone Heritage 4 Zielstellung Thema der vorliegenden Diplomarbeit ist die Salzreduzierung auf mikrobiellem Wege Die Diplomarbeit versteht sich als Fortsetzung der Facharbeit zum Diplom mit dem Titel Voruntersuchungen zum Einsatz von sulfatreduzierenden Mikroorganismen zur Reduzierung von Gipskrusten auf Sandsteinoberfl chen in deren Rahmen die Durchf hrung des Versuches der mikrobiellen Salzreduzierung am Objekt vorbereitet wurde Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht die Praktikabilit t der Versuche aus Sicht des Restaurators Schwerpunkt soll die Bewertung der Durchf hrbarkeit einer
160. ensulfid DIN 52615 Bestimmung der Wasserdampfdurchl ssigkeit von Bau und D mmstoffen Merck Informationsblatt zu verschiedenen Sulfatnachweisen Messbereich Einheit und Wellenl nge Literaturverzeichnis Amoroso G G und Fassina V Stone decay and conservation Materials Science Monographs Vol 11 Elsevier Science Publishers B V Amsterdam 1983 Arendt C und Seele J Feuchte und Salze in Geb uden Ursachen Sanierung Vorbeugung Verlagsanstalt Alexander Koch GmbH Leinfelden Echterdingen 2000 Atlas R M Chowdhury A N und Lal Gauri K Microbial calcification of gypsum roch and sulphated marble S 149 153 in Studies in conservation 33 1988 Auras M Siedel H und Weber H Reinigung und Steinkonservierung S 684 716 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 Beijerinck W M ber spirillum desulfuricans als Ursache von Sulfatreduktion S 1 9 49 59 104 114 in Centralblatt Bakteriol II Abt 1 1895 Bernal J L P und Lopez M A B The effect of relative humidity and foreign matter on the reaction between sulphur dioxide and calcium carbonate In Kwiatkowski D und L fvendahl R Hrsg Proceedings of the 10th international congress on deterioration and conservation of stone Vol 1 Icomos Schweden Elanders Gotab Stockholm 2004 Bl uer B hm C Praktische Hinweise zur Vorgehensweise
161. ente Produktkatalog 203 Schulz 1992 S 83 204 Ranalli et al 2000 S 231 205 Ranalli et al 2000 S 231 5 Versuchsdurchf hrung Probek rper aus Obernkirchener Sandstein mit einer Kantenl nge von 4 x 4 x 4 cm wurden f r 5 Tage im Exsikkator bis zu einem konstanten Gewicht gelagert Dieses Gewicht wurde als Ausgangsgewicht vor Versuchsbeginn ermittelt Jeweils vier Steinw rfel wurden mit demselben Kompressenmaterial behandelt Es wurde auf unterschiedlichen Wegen auf den W rfeln appliziert Behandlung Attapulgit Bentonit Carbopol Laponit Meerschaump eine Trennschicht auf der Kompressenpaste 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel eine Trennschicht Japanpapier unter Kompressenpaste 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel Japanpapier unter und ber Kompressenpaste 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel Zellstoff unter und ber Kompressenpaste 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel 1 W rfel alle mit Abdeckung aus PE Folie Tabelle 6 Behandlung der W rfel mit unterschiedlichen Kompressen Ein W rfel jeder Reihe wurde ohne Trennschicht direkt mit der Kompresse versehen Die brigen drei Steinw rfel erhielten eine Trennschicht die mit aqua dest per Pinsel auf der Steinoberfl che appliziert wurde Diese bestand bei einer W rfelreihe aus Zellstoff bei den anderen beiden aus Japanpapier Sie kann die bei der Nachreinigung zu entfernend
162. er Aufnahme ist die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus zweischichtiger PP Folie mit einer L sung aus Puffer und Medium ohne Bakterienzugabe zu sehen Die Testfl chen waren w hrend des Versuchs t glich intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt Die Fl chen wurden regelm ig nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Eine optische Ver nderung wurde durch den Kompres senauftrag nicht erzeugt Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet 21 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 20 PP Folie dreischichtig Reiner Puffer Applikation 6 Tage Probefl chke 20 wurde in stlicher Ausrichtung an der Mauerkrone aufgebracht Die Oberfl che wirkt sehr unruhig und ist durch kleine Abplatzungen gekennzeichnet Die roten Punktmarkierungen bezeichnen die Probe entnahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis Zwischenzustand Die Kompresse der Testfl che 20 bestand aus einem dreischichiigen PP Folien system das mit einer L sung aus Puffer und Medium ohne Bakterienzugabe getr nkt wurde Die Fl chen wurden regelm ig
163. er Raumtemperatur gelagert Die Probefl chen wurden erneut fotografisch erfasst und anschlie end mit den unterschiedlichen Kompressen versehen 3 5 Applikation Wie auch bei den Versuchen im Labor wurden drei verschiedene Kompressensysteme auf den Probefl chen appliziert Zum Einsatz kamen wiederum zwei verschiedene Polypropylen Folien sowie die Carbopol Paste Die Folien wurden in einer Gr e von etwa 22 x 22 cm zurechtgeschnitten jeweils gr ndlich von beiden Seiten mit 50 60 ml der selbst hergestellten und vorbereiteten Bakteriensuspension Zelldichte ca 32 Zellen ml eingespr ht und anschlie end auf der Oberfl che platziert Zur Stabilisierung wurde auf die Folie eine in der Gr e passende gelochte Plastik Fu matte gelegt In Ermangelung einer Alternative wurden die Folienkompressen wiederum mit Gewebeband an den Oberfl chen befestigt Die Carbopol Kompresse wurde unmittelbar vor der Applikation anger hrt Dazu wurde die f r eine Testfl che ben tigte Menge Bakteriensuspension von 250 mi in einen Gipsbecher gegeben und etwa 13 g Carbopol nach und nach unter schnellem R hren zugef gt Die Mischung wurde mit dem Schneebesen ca 3 min durchger hrt bis eine weitgehend homogene feste Masse entstanden war Eine Lage Japanpapier wurde auf der Steinoberfl che durch Anspr hen mit etwa 2 mi Bakteriensuspension fixiert Auf dieses Japanpapier wurde die Carbopol Paste mit einem gro en Pinsel in einer Schichtdicke vo
164. er unbe handelten Oberfl che hnlich ausf llt REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 6 Die REM Aufnahme der Probefl che 6 zeigt im Endzustand ebenfalls keine Reste des Carbopols Die Oberfl che erscheint sehr kleinteilig mit zahlreichen aufliegenden Partikeln Bakterien konnten nicht nachgewiesen werden Die Aufnahme verdeutlicht die Zusammen setzung aus unterschiedlichsten Partikeln Die Gipspartikel erscheinen hier eckig kantig 17 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Zwischenzustand Auf die Probefl che 7 wurde eine Carbopol Kompresse die mit einem unbeimpften Puffer Medium Gemisch hergestellt war aufgebracht Das schnelle Eindringen in den Stein wurde durch eine Lage Japanpapier eingeschr nkt Die Kompresse wurde mit Japanpapier und PE Folie abgedeckt Probefl che 7 Vorzustand Kompresse Carbopol Puffer Medium Mischung unbeimpft F r den Vergleich des Reinigungserfolges wurden 14 Tage nach Abnahme der ersten 6 Kompressen drei weitere aufgebracht Es sollte berpr ft werden ob das gleiche Reinigungsergebnis auch mit unbeimpften Neutralkompressen erreicht werden kann Die Aufnahme zeigt die Probefl che 7 im Vorzustand Endzustand nach drei Tagen Nach drei Tagen w
165. er unter Druck mit Zusatz von Granulaten nasse Strahlverfahren sowie Niederdruck Rotationswirbelverfahren 2 2 c Chemische Reinigungsverfahren Die chemischen Reinigungsverfahren wurden in den 60er und 70er Jahren zur Reinigung von Natursteinen durchgef hrt bis sie von den Strahlverfahren abgel st wurden Sie umfassen die Reinigung mit S uren und mit Alkalien und die Reinigung mit speziellen Chemikalien Die Chemikalien werden dabei in fl ssiger Form oder als Pasten eingesetzt Eine umfassende Aufstellung der verwendeten Materialien findet sich bei Auras et al WTA in Bautenschutz und Bausanierung 1992 S 99 Meyer 1987 S 30 f 9 Auras et al 1997 S 692ff 3 Behandlung bausch dlicher Salze Die Behandlung bausch dlicher Salze stellt einen Sonderfall innerhalb der klassischen Reinigungsmethoden dar Dabei beschr nkt sich die Behandlung durch die o g Methoden meist ausschlie lich auf die Oberfl che w hrend Salze sich im Gegensatz zu Krusten auf den gesamten Bauk rper und damit auch ins Tiefenprofil erstrecken Irref hrend wird meist von so genannten Entsalzungsmethoden gesprochen obwohl es sich doch stets nur um eine Salzverminderung handeln kann Folgende Behandlungsmethoden sind derzeit in Gebrauch 3 1 Trockene mechanische Verfahren Bei der trockenen mechanischen Entfernung von Salzen handelt es sich zweifellos um die einfachste und kosteng nstigste Methode Mit einem Pinsel oder weichen B rs
166. era se as2s1 soos D2 s7r72 esser 49646 496 46 s6720 aramel sarsa 602 02 42228 4695 z 2532 s7218 ara no a78s8 576 06 207 02 33484 631 06 224 42 477 59 6 Tage 7 Tage 8Tage 9Tage 10 Tage 493 72 Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 14 Wasserdampf Carbopol HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Wasserdampf Carbopol Behandlung ohne Japanpapier mit Hei dampfreinigung 1 Tag 2Tage S3Tage ATage 5Tage G6Tage 7Tage 8Tage 9YTage 10 Tage va 2rzz2l 42352 433 17 433 17 548 90 474 21 320 12 607 13 40776 466 46 vs 22550 45749 s27 09 327 09 528 61 as9 07 327 85 625 70 4610 an ve ara2 l 478 98 450 27 450 27 580 06 502 58 334 02 636 83 424 78 48059 Da ra002 varos 52281 s2281 63683 55520 3784o 681 22 saosa sse Ds s se varos s1527 51527 62570 51713 37749 630 67 435 15 5305 De eai estae 445 35 245 25 500 62 50614 358 46 507 00 200 58 ass Behandlung ohne Japanpapier ohne Nachbehandlung 1 Tag 2Tage 3Tage ATage 5Tage G6Tage 7Tage 8Tage 9YTage 10 Tage vz 426 05 422 26 426 05 426 05 520 90 457 49 307 92 577 72 se256 444 65 ve oomsal ar2ss ana s0641 43251 aaraa una sazes aeaa asesi vo saora seo so 40086 aon se s3856 400 10 son coss
167. ere Affinit t zu der Gipskruste als zu dem darunter liegenden intakten Gestein zeigen mit vom Untergrund ab Dieses Schadensbild f hrt zu einer ausgepr gten Reliefbildung die expositions und gesteinsspezifisch ist und die Objektaussage erheblich st ren kann 6 Auftreten und Aussehen Gipskrusten entstehen haupts chlich im bergangsbereich zwischen beregneten und regengesch tzten Fassadenbereichen Sie treten auf allen Quaderoberfl chen auf an denen keine Auswaschung oder direkte Beregnung stattfindet Bevorzugt sind Bereiche langsamer Trocknung mit daraus resultierender st rkerer SO Aufnahme aus der Luft Gipskrusten ver ndern das optische Erscheinungsbild von Denkm lern aus Naturstein nachhaltig Sie zeigen meist eine graue bis schwarze F rbung von unterschiedlicher Dicke die die Ablesbarkeit der Architekturaussage durch eine Betonung der 5 Neumann 1994 S 5 143 Rossi Manaresi Tucci 1991 S 53 Neumann 1994 S 143f HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Wasserr ckhaltezonen in denen die Krusten vornehmlich auftauchen erheblich ver ndert Je l nger die Krusten auf der Objektoberfl che bestehen bleiben desto mehr optische Eigendynamik entwickeln sie durch Aufbrechen der Oberfl chen bis hin zu massiv
168. eren Filter konnten in der Restl sung kaum mehr Bakterien nachgewiesen werden F r die Pufferl sung in die das zweite Filterpapier eingebracht worden war wurde eine mittlere Zelldichte bei 100 lebendigen Zellen die mittelstarke Bewegung zeigten ermittelt Der verwendete 8 um Filter hatte sich innerhalb k rzester Zeit aufgrund der erheblichen Menge an gr eren festen Medienbestandteilen zugesetzt und war verstopft Durch die Verdichtung des Filters wurden auch gro e Mengen der Bakterien bereits w hrend der ersten Filtration abgefangen Daher wurde in einem n chsten Versuch eine kleinere Menge Medium in zwei Schritten filtriert Im zweiten Durchgang wurden etwa 100 ml mit der V Kultur beimpftes Medium in den oberen Kolben gegeben und die Vakuumpumpe angeschlossen Auch diesmal zeigte sich ein schwarzer dicker Film auf dem Filter Der Filter ebenso wie die Restl sung wurden einem Aktivit tsnachweis unterzogen Das Filtrat wurde wiederum mit einem feinen Filter auf entsprechende Art filtriert In der nun entstandenen Restl sung konnten nur noch einzelne Zellen nachgewiesen werden Das Filterpapier das die Bakterien abgefangen hatte wurde in eine Pufferl sung gegeben gesch ttelt und anschlie end einem Aktivit tstest unterzogen Kultur Vulgaris Gegenstand der Behandlung Untersuchung Zelldichte Bewegung gr ne FI 1 Filtrierdurchgang 8 um L sung hoch sehr hoch Stark 100 2 F
169. erpr fung der Kulturen auf Begleitorganismen Trotz weitgehend sterilen Arbeitens konnten in den Kulturen immer wieder Organismen beobachtet werden die sich optisch von den st bchenf rmigen Desulfovibrio Arten unterschieden Sie erschienen eher rund bis oval und bildeten teilweise Ketten was bei den Bakterien in Reinkulturen nicht beobachtet werden konnte Andere lagerten sich in Vierergruppen aneinander Diese Kontaminationen konnten in verschiedenen Kulturen von Desulfovibrio vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans beobachtet werden traten aber nicht in allen Kulturen und nicht kontinuierlich auf Es konnte nicht ermittelt werden wie es zu den Kontaminationen kam M glich w re ein Transport auf den sterilisierten Glasgef en in die Kammer Weiterhin k nnten die Bakterien auch erst au erhalb der Kammer in die Erlenmeyer Kolben gelangt sein Die beiden verwendeten Desulfovibrio Arten sind gram negativ Anhand verschiedener Nachweismethoden sollte ermittelt werden ob es sich bei den Begleitorganismen eventuell um eine fremde durch Gram F rbung unterscheid und identifizierbare Art handelt 4 1 Vorbereitung F r die berpr fung der Reinheit wurden Tropfen der Bakteriensuspensionen Desulfovibrio desulfuricans supsp desulfuricans etwa 2 Wochen alt und Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris etwa 6 Wochen alt die optisch unterschiedliche Bakterien zeigten auf jeweils einen Nutrient und einen Chinablau N hrboden geg
170. erung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Der heutige Zustand der Bauform ist urspr nglich Lediglich die S ulensch fte und Basen vereinzelte Rippenst cke des Gew lbes und die Gew lbeans tze der letzten beiden Joche an Ost und Westwand sind nach dem 2 Weltkrieg ausgetauscht bzw neu verf llt worden Heute sind zahlreiche Sch den wie Krustenbildung Salzausbl hungen massive Oberfl chenverluste Feuchtesch den durch aufsteigende Feuchte vermutlich auch starke Nitratbelastung und Auswitterungserscheinungen erkennbar Das Bauteil ist nach drei Seiten offen und damit massiv der Witterung ausgesetzt Die Fenster ffnungen sind vergittert aber nicht verglast ebenso das Portal Die Schadensbilder treten im Innenraum deutlicher als am Au enbau in Erscheinung 4 3 Testfl chen F r die Testfl chen wurde ein Bereich an der Westwand des Nordparadieses im Innenraum unterhalb einer Fenster ffnung gew hlt Der Bereich ist durch starke Krustenbildung gekennzeichnet mit der ein massives Abschalen der Oberfl chen einhergeht Stellenweise sind wei e Salzrasen auf der Oberfl che erkennbar Die Originaloberfl che ist bereits in gro en Bereichen abg ngig Abb 36 Testfl chen an der Westwand des Nordparadieses Hildesheimer Dom Oktober 2005 im Vordergrund sind die Heizstrahler zu sehen die n
171. ervierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 1 berimpfung Kulturen berimpfung der Kulturen jeweils mit D vulgaris und D desulfuricans Arzani Datum Jaus Tiediumfarbigkeit bzw zusammensetzunfZweck der berimpfung er T20 05 _ anzu DO oliaor a C fKutureman I ofnano Jos 0 r appiikation arme as er apsiaten soweit nur mit Anzahl gekennzeichnet er es sich um Medium in Erlenmeyer Kolben HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 2 berpr fung Vitalit t berpr fung der Vitalit t und Aktivit t der Bakterien in Kulturen Anzucht Datum Tzeieiontev Bewegung v gr ne JZeigienteD Bewegung D_ gr ne F1 2o05 pas fora noch fema noch O eos eg fans ee rang a e N en Jor os _ hoon mini jhosn mine Boos ro Jora Jem fema Jem o e a o e kan e e 5 08 hoch je Jen fje E e keine e keine 0106 e mie Amer I mer mine 5 06 hoch kaum fhocn kaum U Jer os _ hoon keine fhosn keine 07 06 Too06 Tgemng Amer I Tgerng mie iss mitte minimal mitt kino OT er o6 noch keins fhogn keine oror fon keins oen keins haor sehrtoch fene soolon keine eo oo fso Tgeng rma horo fee 1 for e of
172. erwertung durch die Bakterien erfahren konnte nicht ermittelt werden Die Oberfl che erscheint einheitlich und geschlossen Reliefbildung ist nicht erkennbar HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 1 Die Aufnahme zeigt den Gipsw rfel 1 nach der Behandlung Die Gesteinsprobe wurde f r 14 Tage in mit dem Bakterium Desulfovibrio desulfuricans beimpftem Medium gelagert und trocknete anschlie end unter Laborbedingungen Deutlich sind die Anl sung der Oberfl che und das verst rkte Oberfl chenrelief zu erkennen Der Gewichtsvergleich ergab einen Masseverlust von 3 21 Gipsw rfel 2 Die Gipsw rfelprobe 2 wurde 14 Tage in mit D desulfuricans Bakterien beimpftem Medium gelagert und anschlie end f r 3 Wochen in reinen Puffer berf hrt Nur die auf den Steinoberfl chen angesiedelten Bakterien konnten demnach weiter Steinbestandteile verwerten Das Oberfl chenrelief ist deutlich ausgepr gter von der plan geschliffenen Oberfl che ist nichts mehr erkennbar Der Gewichtsverlust der Probe betr gt 14 18 M und ist damit sehr hoch HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl
173. esulfovibrio vulgaris desulfuricans Applikation 6 Tage In der Aufnahme ist die Probefl che 6 im Vorzustand zu sehen Die schwarze Kruste in dem Bereich ist eher d nn Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Im Zwischenzustand pr sentiert sich die Probefl che mit aufliegenden Kompressenmate rialien aus dreischichtigem PP Vlies Abdeckmatte und fixiereendem Gewebeband Die Kompresse verblieb 6 Tage auf der Steinoberfl che e Durch regelm iges Bespr hen wurde die Kompresse feucht gehalten Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Die wei en Punktmarkierungen bezeichnen die Probeentnahme stellen nach der Kompressen behandlung Sie sind von links nach rechts durchnummeriert Die Proben wurden unmittelbar im Anschlussbereich der Vorzustandsproben entnommen HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 7 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 3 Tage Das Foto zeigt die Probefl che 7 im Vorzustand Der Bereich zeigt eine intensive Verschw rzung Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r de
174. esulfoviridin als Sulfit Reduktase und zeigen keine Thermophilie bevorzugtes Wachstum unterhalb 40 C Es handelt sich ebenfalls um unvollst ndige Oxidierer die neben der Sulfatreduktion auch Wasserstoff Ethanol und einige organische S uren verwerten die zu Acetat oxidiert werden Aus zahlreichen Versuchen ist die mikrobielle Umwandlung von Gips in Kalk gem der Gleichung 6 CaSO 4H20 6 CO 6 CaCO 4H 5 2 S 11 O t Der Unterschied zu Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris besteht in dem bekann fehlenden Wachstum mit Pyruvat und Malat w hrend beide Organismen auf Formiat wachsen 3 3 d Durchf hrung Die von der DSMZ bezogenen Bakterien wurden gefriergetrocknet in Ampullen geliefert Die Ampullen mit den gefriergetrockneten Bakterien eine Pinzette eine Pasteurpipette sowie ein Glasschneider und vier Erlenmeyerkolben wurden durch die Schleuse in die Anaerobenkammer berf hrt In der Anaerobenkammer wurde die u ere Glasampulle der gefriergetrockneten Kultur der sulfatreduzierenden Bakterien Desulfovibrio desulfuricans DSMZ Bezeichnung 642 gem der Anleitung des DSMZ vorsichtig mit dem Glasschneider aufgeschnitten und das Isoliermaterial mit der Pinzette entnommen Aus der inneren Ampulle die nur an einem Ende zugeschwei t am anderen mit einem Stopfen verschlossen ist wurde der Stopfen entfernt Mit der Pipette wurde etwa 1 ml des Mediums 63 aus einem der Erlenmeyerkolben entnommen und in
175. et al 1989 S 201 6 Machill et al 1998 S 288ff x Neumann 1994 S 153 M ller 2000 S 15 F chtbauer 1988 Tucker 1985 16 sind durch ein Bindemittel oder Zement im Gesteinsgef ge fixiert Die Kornkomponenten sind im Wesentlichen Quarz daneben auch Feldspat Gesteinsbruchst cke Glimmer und Akzessorien Sandsteine sind in mehreren geologischen Perioden entstanden und unterscheiden sich nicht nur in der Zusammensetzung sondern damit verbunden auch optisch erheblich Sandsteine k nnen kieselig tonig carbonatisch oder eisenhaltig gebunden sein wobei nach Ausbildung und Funktion des Bindemittels drei Haupttypen vorkommen Kontaktzement Porenzement und Basalzement Sandsteine besitzen fast ausnahmslos ein offenes Porensystem Die Porosit t und damit auch alle wichtigen Porenkenngr en werden im Wesentlichen durch drei Gr en beeinflusst Die Struktur der K rner Anteil und Art der Matrix und der diagenetisch bedingte Kompaktionsgrad Namensgebend f r die Sandsteine ist die quaderf rmige Absonderung bedingt durch ein dreifach orthogonales Kluftsystem das sich auf den Schichtfl chen aufbaut Sandsteine nehmen von allen Baugesteinen die h ufigste Verwendung in Deutschland ein und wurden in Architektur und Skulptur mehr als andere Gesteinsarten verwendet Sie werden in fast ganz S d und Mitteldeutschland in den unterschiedlichsten F rbungen abgebaut Durch das geringe Raumgewicht bietet sich der Ste
176. falls leicht angerissen Sie war selbst mithilfe der aufliegenden Zellstoffpapierlage nicht mehr nachzufeuchten Auch zu diesem Zeitpunkt erschien die Carbopol Kompresse weitgehend unver ndert Die PE Folie schr nkte die Verdunstung des Wassers etwas aber nicht vollst ndig ein Das Nachn ssen zeigte vor allem bei der Carbopol Kompresse positive Wirkung die anderen Materialien waren nach zwei Tagen bereits zu sehr aufgetrocknet Ein vollst ndiges Absperren der Oberfl chen gegen Einfl sse von au en erscheint nicht m glich Die Kompressen erschienen am folgenden dritten Tag nahezu unver ndert Die Carbopol Kompresse war weiterhin pastenartig und klebrig und immer wieder durch erneutes Nachn ssen anzul sen Die Kompressen ohne zweite Zellstofflage auf der Paste unterschieden sich optisch nur unwesentlich von denen mit zweiter Zellstofflage Allerdings 67 waren sie etwas schneller aufgetrocknet und hatten damit st rker die Haftung und den Kontakt zum Untergrund verloren Alle Kompressen waren nach drei Tagen leicht von der Oberfl che abzunehmen Die untere Zellstofflage hatte als Trennschicht fungiert Dagegen erschien es vor allem bei dem feuchter ckhaltenden Carbopol schwierig die Kompresse ohne Trennschicht von der Oberfl che zu entfernen Die Verwendung von Japanpapier statt Zellstoff bei der dritten W rfelreihe erschien wegen der Empfindlichkeit des Zellstoffes sinnvoll Das Japanpapier ist etwas st rker und rei t wenige
177. fen Eindring Eindring in cm nach Abnahme In cm nach 10 Tagen zeit in min nach Abnahme zeit in min nach 10 Tagen A1 2 33 2 00 1 06 0 29 A1 2 13 2 03 0 18 0 12 A2 1 90 1 97 0 52 0 30 A2 1 63 1 90 0 51 0 20 L1 2 30 1 67 1 76 2 36 L1 1 43 1 77 1 81 0 36 L2 1 07 1 50 5 53 4 66 L2 1 63 1 87 2 32 0 36 M1 1 80 1 73 1 94 0 96 M1 1 87 1 83 0 39 0 14 M2 2 73 2 37 0 69 0 36 M2 2 10 2 07 0 28 0 14 Tabelle 7 Durchschnittswerte Tropfendurchmesser und Eindringzeit N unbehandelt Die Tropfenmessungen zeigten bei Ergebnisse der leichte bis Der Obernkirchener allen Materialien starke Schwankungen unbehandelte Sandstein wies im Mittel einen Tropfendurchmesser von 1 84 cm auf der Tropfen verschwand im Mittel in etwa einer Minute von der Oberfl che Dies l sst auf ein sehr offenporiges Gef ge schlie en dessen Oberfl che in keiner Form versiegelt ist Ein zu der unbehandelten Oberfl che Ergebnis vergleichbares die Meerschaumpulver behandelte Oberfl che Bentonit lieferte mit von der Die gefolgt Kompresse Ergebnisse der mit Laponit behandelten Oberfl chen wichen mit deutlich unter bzw ber diesen Werten liegenden Ergebnissen am intensivsten vom Vergleichsmaterial ab In Bezug auf die Zeit zeigte die mit Attapulgit behandelte Oberfl che das beste Ergebnis gefolgt vo
178. fl chen Slolalsloln T 8 0 476 jwasserompresse ___os2eol 02578 oe 02229 2511 HAWK M glichkeiten und Grenzen Di FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Mala Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Wasserdam Berechnung der Diffusionswiderstandszahl u gem der Formel M p Aa A t_ s s Am s L 1 93 101 ps 2 065 10 Aa 1 100 innen 0 aussen A 0 625 10 3 t 24h 86400 sec 86 4 10 Am variabel der Tabelle zu entnehmen sL 1 s 5 10 Berechnung der u Werte unbehandelte Oberfl chen _ Probenbezeichnung Tal 2 gt Tael sTael ATeel ST vios 2000 224146 20 8223 9 2472 23 0833 19 2135 lvo ass 243098 22 6947 24 7846 gt 5 7875 23 3065 D2 OB 35 2665 30 6825 28 6573 30 2177 30 9830 31 1614 6 D3 OB 23 2599 15 4404 18 8743 20 5002 21 0422 19 8234 Nullprobe 36 4311 22 7089 23 7896 25 7517 23 4240 2 26 4211 plomarbeit ika Scheer Tabelle 13 pfdiffusion 1 6 behandelte Oberfl chen _ Probenbezeichnung 1Tal 2Tage ST Tel ST l fojsms esas 7 ressl 7512 123028 25 5650 12 0082 514 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 13 Wasserdampf diffusion HAWK M glic
179. g HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 15 Photometermessungen Umrechnung der Ergebnisse der Photometermessungen in Sulfatgehalt mgj ltr Applikation Labor Suratgehat __ JEichreine a mol um T nom 0 162 BE O O o ooo of ooo ooo of Too M ise 0 1E el szo OO ooo ol 1onom e o e o ooo of 100 00 ooo o EC RR EEG TECH HER ZI HEN N ER EEE RT ER rn Dom Prpabeskan ng oneer Jegi TEn IHRE BEER na a bs Do f 2esl Dr ET ee none ei ans De Ta I Dose ml os sone Applikation Polen Probenbezeichnung _ WVorzustand mgr Endzustand mom Diterenz in REN aooo ze ZE eo o oo E BB DE HET BEE ET C T BE T BE EEE Bis omzsl sol ol ol ron HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 15 Photometermessungen Zusammengefasste Ergebnisse der Messungen in mg Sulfat g Stein om o oo CHE E BER 7 BEN CHE HET a BEN RE T BET BEE VCH e BET BEN Zusammengefasste Ergebnisse der Messungen in mg ltr EHE E BE EHE BE HE BE CHE e Abbildungsverzeichnis
180. g aufgetropft die wiederum nach einer Minute von der Oberfl che mit aqua dest abgewaschen wurde F r die Entf rbung wurden die Proben anschlie end mit 96 igem Ethanol f r 30 Sekunden leicht geschwenkt Zur Gegenf rbung der gram negativen Zellen wurden die Proben 10 Sekunden mit Safranin L sung behandelt und anschlie end mit aqua dest abgesp lt Die Proben wurden ohne Deckgl schen in limmersion bei 1000facher Vergr erung mikroskopiert 16 Madigan et al 2002 S 59f 170 die Gram F rbung wurde nach dem Mikrobiologischen Grundpraktikum Carl von Ossietzky Universit t Oldenburg durchgef hrt 171 1884 durch den d nischen Arzt Christian Gram entwickelt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die Bakterien beider Kulturen zeigten nach der Gram F rbung im Auflichtt bei 1000facher Vergr erung eine hellrote Farbigkeit In der D desulfuricans Kultur war nur eine Bakterien Art erkennbar deren Zellen eher rund oval erschienen als st bchenf rmig Die Zellen waren weitgehend gleich gro und zeigten keine Bewegung Abb 13 Desulfovibrio desulfuricans in der Gram F rbung Abb 14 Desulfovibrio vulgaris in der Gram F rbung In der D vulgaris Kultur waren St bchen von unterschiedlicher L
181. ganisms and the sulphur cycle S 351 365 in Sulfur its significance for chemistry for the geo bio and cosmosphere and technology M ller A Krebs B ebs Studies in inorganic chemistry Vol 5 Elsevier Amsterdam Venzmer H Biokompresse Altbauinstandsetzung 9 10 Feuchte und Altbausanierung Sonderheft 2005 Verlag Bauwesen Berlin 2005 Verges Berlin V Desalination of porous building materials a review S 121 137 in Leitner H Laue S Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsberichte Hochschule f r Bildende K nste Dresden 2002 Klingenberg Buchkunst Leipzig 2003 Walch von Miller K L semittelgele und Seifen zur Trennung von berz gen Fallstudien und Erfahrungen aus der restauratorischen Praxis 1 Auflage Verlag Anton Siegl M nchen 2003 Wartenberg A Einf hrung in die Biotechnologie Gustav Fischer Verlag Stuttgart 1989 Weber H und 16 Mitautoren Fassadenschutz und Bausanierung Der Leitfaden f r die Sanierung Konservierung und Restaurierung von Geb uden 5 Auflage Expert Verlag Renningen Malmsheim 1994 Weiss Quasdorf M Laboruntersuchungen zur Kompressenauswahl S 37 56 in Venzmer H Hrsg Biokompresse Altbauinstandsetzung 9 10 Feuchte und Altbausanierung Sonderheft 2005 Verlag Bauwesen Berlin 2005 Wenk A Rastersystem zur Befestigung der Biokompresse auf Wandoberfl chen S 151 161 in Venzmer H Hrsg Biokompresse Altbauinsta
182. garis Untersuchung ilter R ckstand i ilter II in Puffer itrat nach 3 Tagen Filtrat nach 7 Tagen Filtrat nach 14 Tagen HAWK M glichkeiten und Grenzen FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Gewichtsbestimmung und Behandlung der Gipsw rfel Gips Nr Jantangsgewieht L sung Komur Tversuchsaauer _JEndgewieht Diterenz __TGewichtsverlustimum C fore fomPimm bvar fiara osos Jooos hee C afao O fempamm Jb wigans fiata feos Joor ha o C ofosss femiP imm D desuturcans 1a Tage Jossss Jooss rss Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 4 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 5 Gipsw rfelzugabe Vergleich der Bakterient tigkeiten bei Zugabe von Gipsw rfeln zu verschiedenen N hrl sungen PD Trammssung T Baeren Gios frenes medium D vuigri Bor Se ET Bra er oje Ser je 116 08 _ extremhoch mitei 80 70 80 N hr sung Bakterienkultur Gips reiner Puter D wugerl 27 06 kene o N hr sung Bakterienkultur Giso __ smir mim D desufuricans Car BEE BEE 116 08 sehr nocn partien 80 K Kontamination 30 08 partiell 60 70 K PD Tramnssung T Bektenenkuk
183. gebnisse Ebenso weicht die Carbopol Kompresse leicht von den beiden anderen Testfl chen ab wobei sie eine minimal st rkere L semittelaufnahme zeigt Die Durchmesser der Feuchtepunkte sind weitgehend gleich und zeigen keine erheblichen Unregelm igkeiten In der mit PP Folie behandelten Fl che breitete sich der Feuchtefleck etwas st rker aus Anders als bei der Wasseraufnahme stagniert bei der L semittel Aufnahme das Ergebnis f r die unbehandelte Fl che nach 60 Minuten w hrend die behandelten Fl chen bis zum Abbruch der Messungen Zunahme zeigen Die Mirowskimessungen ergeben dass durch die Kompressenbehandlung im Labor und am Dom keine wesentlichen Ver nderungen in Bezug auf die Wasseraufnahme eingetreten sind Lediglich die mit Carbopol behandelte Oberfl che am Dom zeigt eine deutlich schw chere Wasseraufnahme Dies ist wahrscheinlich auf den Eintrag der Acryls ure Polymere zur ckzuf hren Auff llig ist weiterhin die starke L semittelaufnahme an der unbehandelten Oberfl che des Steins II im Labor M glicherweise zeigt das Gef ge in diesem Bereich eine Schw chung In keinem Fall ist es durch die Bakterienapplikation zu einer massiven Verdichtung des Porenraumes und damit verbundener eingeschr nkter Wasseraufnahme gekommen Diese w re auch in der Wasseraufnahme Messung deutlich geworden Allerdings beweisen die Ergebnisse der Mirowskimessung auch kein positives Ergebnis der Bakterienapplikation Generell ist das im Labo
184. gen Naturstein gilt seit Menschengedenken als Sinnbild von Best ndigkeit und Dauerhaftigkeit Stein bildet das Ausgangsmaterial f r zahllose Bau und Kunstdenkm ler und die Vielfalt der verwendeten Natursteine pr gt ganze Kulturlandschaften Seit den 70er Jahren wird der schnelle Verlust wertvoller Kulturdenkm ler immer deutlicher auch Naturstein ist verwitterungsanf llig und unterliegt damit dem nat rlichen Stoffkreislauf Daher besteht gro er Handlungsbedarf f r den Erhalt von Kulturg tern aus Naturstein Ziel der Konservierung und Restaurierung von Objekten aus Naturstein ist in erster Linie der Erhalt der Steinsubstanz Dabei soll aus restaurierungsethischer und sthetischer Sicht so wenig wie m glich am Objekt ver ndert werden um neben der Objektaussage auch damit verbundene Denkmalwerte wie Bearbeitungsspuren und den Alterswert zu erhalten Ein Abw gen zwischen der tats chlichen Notwendigkeit eines Eingriffs und einer blo en sthetischen Verbesserung ohne konservatorischen Effekt ist daher unerl sslich h ngt aber in der Ausf hrung meist von wirtschaftlichen Faktoren ab Ein besonderes Schadensbild stellt die Krustenbildung auf Naturstein dar Dabei handelt es sich um eine Verwitterungsform die auf An und Umlagerung von Schadsalzen und anderen Partikeln an der Steinoberfl che beruht Die Salze f hren hier zu einer Verdichtung des Porenraumes so dass die nat rlichen Reaktionen zwischen Steinmaterial und Atmosph re
185. ger als 100mV Sie werden in zwei Gruppen unterteilt 1 die unvollst ndigen Oxidierer die Wasserstoff verwerten und organische Substrate nur unvollst ndig bis zum Acetat umsetzen und 2 die vollst ndigen Oxidierer die Acetat vollst ndig oxidieren Die Sulfatreduzierer f hren eine anaerobe Atmung mit molekularem Wasserstoff oder organischen Substraten als Elektronendonatoren und Sulfat als terminalem Elektronenakzeptor durch Die Reduktion von Sulfat zu Sulfid verl uft dabei in drei Schritten S0 ATP APS PP APS 2e SO AMP SO 6e 8 H H2S 3 H2O ATP Adenosin Triphosphat APS Adenosin 5 Phosphosulfat PP Pyrophosphat AMP Adenosin Monophosphat Die Aktivierung des Sulfats erfolgt mit Hilfe des Enzyms ATP Sulfurylase F r den Ablauf dieser Reaktion in Richtung APS Bildung ist es notwendig das anorganische Pyrophosphat PP durch eine Pyrophosphatase zu entfernen Im weiteren Verlauf der Sulfatreduktion wird das gebildete APS mittels APS Reduktase zu Sulfit reduziert Sulfit wiederum wird in einem 6 Elektronen Schritt durch das Enzym Sulfit Reduktase weiter zu Sulfid reduziert Es ist 134 May et al ohne Datum S 754 135 Heselmeyer 1990 S 12 Atlas et al 1988 S 149 Ranalli et Al 2000 S 232 138 Widdel 1988 Heselmeyer 1990 S 95 137 Widdel 1988 Heselmeyer 1990 S 11 138 Cypionka 2002 S 209 139 Heselmeyer 1990 S 7 Wieringa 2
186. gt keine gravierenden Ver nderungen Bakterien oder andere Mikro organismen sind nicht erkenn bar Deutlich wird die unter schiedliche Struktur des Gipses von sehr feinteilig blumen kohlartig bis schieferig f cherig LAB E3 Endzustand Steinll PP Folie d vulg 2 H 20 um Probefl che 5 Die Aufnahme des Endzu standes der mit Carbopol behandelten Oberfl che zeigt dass es auch mikroskopisch zu keiner wesentlichen Ver nde rung der Oberfl chen durch die Behandlung gekommen ist Reste des eingebrachten Materials sind nicht erkennbar Die Oberfl che wirkt aufgeraut und sehr feinteilig Mikrobielles Wachstum ist nicht erkennbar LAB E5 Endzustand Steinll Carsopol d vulg H 20 um 10 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Stein Il Seite Vorzustand Probefl chen 8 und 9 auf dem Dresdener Sandstein Il seitlich Zus tzlich zu den Vulgaris Kompressen wurden auf Stein Il die Probefl chen 8 und 9 seitlich angelegt Es handelt sich hier um genannte Kontrollproben beide Probefl chen wurden mit einer unbeimpften Puffer Medium Mischung im Verh ltnis 4 1 behandelt In beiden Probefl chen sind die Probe entnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis er ke
187. h 30 Minuten keine weitere Ausdehnung der Durchfeuchtung aufweisen Parallel zur Wasseraufnahme wurde auch die L semittelaufnahme mit Schellsol D 40 in Mirowskimessungen berpr ft Durch diese Untersuchung kann ermittelt werden ob die untersuchten Bereiche in einer fr heren Konservierungsma nahme mit hydrophobierenden Konservierungsmitteln behandelt worden sind Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Schellsol D 40 Aufnahme Messung ml 12 00 t Stein unbehandelt 10 00 Stein II unbehandelt 8 00 Stein I Carbopol 6 00 4 00 2 00 0 00 Stein II Carbopol e Stein PP Folie t Stein II PP Folie 4 Dom unbehandelt Aufnahme Schellsol E 40 in ml Dom Carbopol Dom PP Folie Zeit in min Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Schellsol D 40 Aufnahme Durchmesser der Durchfeuchtung TE 12 0 Stein unbehandelt 100 s Stein Il unbehandelt g A Stein Carbopol E35 a Stein Il Carbopol 5 E 4 0 Stein I PP Folie ag 0 e Stein II PP Folie 0 0 Dom unbehandelt Een Dom Carbopol Dom PP Folie Abb 50 und 51 Mirowskimessung der Schellsol D 40 Aufnahme Die Ergebnisse der Mirowski Messung mit dem L semittel Schellsol D 40 Abb 50 ergaben leicht von der aqua dest Messung abweichende Ergebnisse Die Fl ssigkeitsaufnahme der verschiedene
188. h die Trennschicht aus Japanpapier das Einwandern des Carbopols in die Oberfl che nicht unterbinden Offensichtlich ist die Adsorption des Kompressenmaterials unmittelbar an das Tr germaterial und seine Porosit t gekoppelt Die Matten scheinen f r die Applikation auf ebenen Oberfl chen besser geeignet w hrend die Carbopol Paste auch profilierten und Bildhaueroberfl chen anzupassen ist Die Langzeiteinfl sse wie Tiefenlichtver nderung und Farbintensivierung m ssen weiterhin beobachtet werden 3 Nat rlich verwittertes Sandsteinmaterial in Schloss Ksiaz Polen 3 1 Zielstellung Zur berpr fung der praktischen Anwendbarkeit sollten die Biokompressen auch im Au enbereich auf Steinoberfl chen mit nat rlich gewachsenen Gipskrusten eingesetzt werden Dabei ging es vor allem darum festzustellen ob es m glich ist die Bakterien ber weitere Strecken und einen l ngeren Zeitraum zu transportieren ohne dass die Ver nderung von Temperatur und Lagerung au erhalb der Anaerobenkammer negative Einfl sse auf die Aktivit t und Vermehrung der Bakterien zeigten Auch die Dauer der Applikation ber einen Zeitraum von 3 bzw 6 Tagen am Objekt sollte berpr ft werden Es galt die Testfl chen vor und nach der Kompressenbehandlung zu beproben um anhand des Probenmaterials weiter zu ermitteln ob durch die Bakterien eine Reduktion der Gipskruste erzielt werden kann Der Applikation der Biokompressen am Objekt erfolgte am Schloss Ksiaz in Ni
189. h einen ausgew hlten Zuschlagstoff angedickt werden der die Wirksamkeit der Bakterien in keiner Form einschr nkte und gleichzeitig keine negativen Begleit oder Folgeerscheinungen f r den Stein selbst entwickelte In der Restaurierung werden verschiedene F llstoffe verwendet um L sungen in Kompressenform auf Steinoberfl chen zu applizieren Weiterhin ist f r die Bakterienapplikation auch die Verwendung von eigens f r die Bakterienapplikation entwickelten Folienkompressen bekannt 18 entsprechend Vorgaben des BIOBRUSH Projektes Es galt also verschiedene Kompressenmaterialien auf ihre Eignung zu berpr fen eine Auswahl zu treffen und die Applikationstechnik gegebenenfalls zu verbessern 1 Begrifflichkeit Der allgemeine Begriff Kompresse bezeichnet mit L semittel getr nkte Feststoffe Kolloidale Gemische aus L semitteln und feindispersen Materialien mit gro er innerer Oberfl che werden als Phasen bezeichnet Hochviskose Systeme aus L semitteln und einem relativ geringen Anteil quellf higer Verdickungsmittel werden dagegen als L semittel Gele bezeichnet Folgt man dieser Definition so soll im Folgenden von Gel Applikation gesprochen werden Bei der Verwendung von Gel Applikationen m ssen der Oberfl chenzustand und ggf der Schichtenaufbau des zu behandelnden Materials die genaue Bestimmung der verwendeten Materialien die Auswahl der Auftragstechnik und Wirkungsweise die gr ndliche und m glichst r
190. h keins zolgenng ere gg 0 hen Tesremoch keins caolgenngmit koine sen p5 08_Jesremoon fene __ sojmitei keine 100 pnk isos Teohrhech keins Srtolgenng kore ap eo _Jesremnoch keine _olgenngmitei keine eo 0 os mine fmites gofsehrgering keins 70 0 o 2 08 mine parte ofsehrgering keins 70 0 PO 8 08 mea stark zofsehrgerng keine OT ra 08 hocn o fae ofsehrgerng 5 08 fon fstark gofsehrgerng keine PO h6 08 sehrnoch forsan oolgorng keine DJ Jr 08 sehrtoon stars rosolgenng fke en Ooo oo mea fotar oolong keins 70 0 OT ra 08 hoch stark olhochn a 5 08 hoch fotark olhocn mini go OT h6 08 sehrnoch stark golsehrnoch mir gg ro emnon stark solsehrnoch Jam eo 1508 16 08 fmmer Amer ofsehrnoch min en Bo m Ps tom m_ 17 08 noch jmitetstar oolsehrhoch jmitetstarn oo kais 18 08 noch Joane gofsehrnoch mit gg __ oos sehrhoch fe soofsehrhoen fe To 0 08 sehrnoch mea sosfsehrhoch mins so5 OT er os sehrnoch mies 1oolsehrhoch mis sp 25 08 Jesrem hoch _ stark ss tooleuremnach miners 95 100 I B0 08 Jesrem hoch mner 8s toofsehrnoch mie an DO o2 00 sehrnoch fstark soolsehrhoen mins 10 fosos sehrnoch stark seolsehrhoeh enormo gt 80 18 08 Jsehrtooh foare toolsehrnoch parie 100 708 Tra 08 Tschrnoch tan go a zusammen __ e0 00 exrem hoch T I sp gu EE EE e Jeirem noch fetan I Sao E E 5 08 eirem noch feian
191. harrierung keine Oberfl chenbearbeitung zeigten Aufgrund der umfangreichen Beprobung sollten die zu beprobenden Bereiche nicht ohne weiteres einsehbar sein und die entstehenden Fehlstellen sich m glichst ohne sthetische Beeintr chtigung in das Gesamterscheinungsbild einf gen Dar ber hinaus sollte gew hrleistet sein dass es sich bei den Bereichen um keine stark bewitterten Partien handelte damit keine Folgesch den durch Entfernung der Kruste und ver nderte Wasseraufnahme entstehen k nnen Die Probefl chen 1 21 wurden in exponierter Lage an der Br stung der s dlichen Aussichtsterrasse angelegt Die Abdeckung der Br stung besteht aus einem stark verkrusteten dichten Sandstein der nicht n her benannt werden kann vermutlich aber aus der Gegend stammt Schlesische Sandsteine sind durch ihre gro e H rte relativ verwitterungsresistent Dennoch konnten auch auf ihnen Gipskrusten nachgewiesen werden Auf den schlesischen Sandsteinen entwickelt sich die oft pustelartig auftretende Gipskruste ausschlie lich infolge des Eintrags von Ca lonen aus Fugm rteln Antragungen oder kalkhaltigen Anstrichen Diese Kruste kann schon in wenigen Jahren zu entsprechenden Materialverlusten f hren 26 yww urlaub polen de 27 Ehling 1999 S 90 238 Ehling 1999 S 91 22 Ehling 1999 S 101 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten s lfakreduzierender Bekloolen aut San deteno beride
192. hkeiten und Grenzen FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Gewichtsabnahme der Proben ohne Behandlung in Wasserdampfdiffusion 30 25 V1 OB 20 E V2 OB 5 15 V3 OB z 10 gt D1 OB k D2 OB 0 8 D3 OB 30 11 01 12 0212 08312 0412 05 12 Nullprobe Datum Gewichtsabnahme der Proben mit Behandlung in Wasserdampfdiffusion 30 o gt e V1 MB E 20 V2 MB S 15 V3 MB 3 10 gt D1 MB o 5 D2 MB 0 D3 MB 08 12 09 12 10 12 11 12 13 12 14 12 7Wasserkompresse Datum Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 13 nrdampfdiffusion HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 13 Wasserdampfdiffusion Gewicht der Proben in g 30 25 N oO O1 _ oO Vergleich der Gewichtsabnahme bei behandelten und unbehandelten Proben in Wasserdampfdiffusion 1 Tag 2 Tage 3 Tage 4 Tage 5 Tage 6 Tage Zeitverlauf V10OB E V2 OB V30B D1 OB D2 OB e D3 OB Nullprobe V1MB V2 MB V3 MB D1 MB D2MB D3 MB Wasserkompresse HAWK M glichkeiten und Grenze
193. hkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 5 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio vulgaris desulfuricans Applikation 3 Tage Im Vorzustand pr sentiert sich die Probefl che 5 mit schwarzen Verkrustungen unregelm iger Dicke und Verschw rzung Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probeent nahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus zweischichtiger PP Folie Bei der Bakteriensuspension handelte es sich um eine Mischung aus beiden Bakterienst mmen Die Fl chen wurden regelm ig durch Bespr hen mit Bakterien suspension nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbe handlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Eine optische Ver nderung durch die Kompressenbehandlung ist nicht erkennbar HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 6 PP Folie zweischichtig D
194. hreibung der Arbeit mit sulfatreduzierenden Bakterien Email E May M rz 2005 Herstellung eines sauerstofffreien Mediums Ziele und Schritte Guidelines prepared for Cabri by DSMZ CBS and BCCM 17 May 1998 Laboratory based treatment of stone using sulphate reducing bacteria with Carbogel per Mail von E May M rz 2005 Liste der Einteilung von Mikroorganismen in Risikogruppen Produktinformation zu Baclight Live dead Baclight Bacterial viability kits EG Sicherheitsdatenblatt nach TRGS 220 Hydrogensulfid DIN 52615 Bestimmung der Wasserdampfdurchl ssigkeit von Bau und D mmstoffen Merck Informationsblatt zu verschiedenen Sulfatnachweisen Messbereich Einheit und Wellenl nge Anhang Datenbl tter und Schriftverkehr Abbildungsverzeichnis Verwendete Materialien DSMZ Merkblatt zur Herstellung des Mediums 63 Rezepturen des BIOBRUSH Projektes f r die Herstellung von Medium und Puffer f r sulfatreduzierende Bakterien kurze Beschreibung der Arbeit mit sulfatreduzierenden Bakterien Email E May M rz 2005 Herstellung eines sauerstofffreien Mediums Ziele und Schritte Guidelines prepared for Cabri by DSMZ CBS and BCCM 17 May 1998 Laboratory based treatment of stone using sulphate reducing bacteria with Carbogel per Mail von E May M rz 2005 Liste der Einteilung von Mikroorganismen in Risikogruppen Produktinformation zu Baclight Live dead Baclight Bacterial viability kits EG Sicherheitsdatenblatt nach TRGS 220 Hydrog
195. ht Die Bakterien konnten weder durch Zentrifugation noch durch Filtration in ausreichender Menge aus dem Vollmedium abgetrennt werden Daher erschien es sinnvoll die N hrl sung mit einer Pufferl sung zu verd nnen Hierf r wurde ein Verh ltnis von 1 4 als geeignet ermittelt Der Angriff und die Umsetzung von Gips wurden anhand der Zugabe von kleinen Gipsw rfeln zu verschiedenen Bakteriensuspensionen best tigt Es zeigte sich dass die Verd nnung des Vollmediums mit Puffer zu guten Ergebnissen f hrte Als m gliche Applikationstechniken wurden in verschiedenen Vorversuchen das Andicken der Medium Puffer Mischung mit Carbopol sowie das Tr nken von Foliensystemen mit der Suspension ausgew hlt 229 Wei Quasdorf 2005 S 44 78 Teil 3 l Durchf hrung der mikrobiellen Salzverminderung 1 Einleitung Die Bakterienst mme Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans waren erfolgreich kultiviert und in Massenkultur gebracht worden F r die Applikation der Bakterienkompresse war ein Verh ltnis Vollmedium zu Puffer 1 4 ermittelt worden Durch die Zugabe von Gipsw rfeln zu der Bakteriensuspension wurde die Bakterient tigkeit best tigt Nun galt es festzustellen ob die Bakterien auch Gips umsetzen der in nat rlich gewachsenen Krusten gebunden und damit von zahlreichen Fremdstoffen umgeben ist Hierf r mussten zun chst geeignete Objekte ermittelt werden Der Versuch sollte an na
196. ial erfolgen Die Probennahme stellt aber einen irreversiblen Eingriff in die Steinsubstanz dar Unklar blieb ob die Bakterien nach Abnahme der Kompressen absterben und von den Steinoberfl chen abfallen M glich w re auch dass der Gips der sich beim Aufbringen der Kompressen in der Fl ssigkeit gel st hat nach der Probennahme im Zuge der Verdunstung des eingebrachten Wassers wieder auskristallisiert und die Bakterien berdeckt Damit w ren die Bakterien im Gef ge gebunden und die Steuerbarkeit des Versuches w re nicht mehr gegeben Die behandelten Oberfl chen m ssen langfristig beobachtet und untersucht werden Rahmenbedingungen wie die Au entemperatur und relative Luftfeuchte sowie die Bestandteile des Steines m ssen bei jedem Objekt n her untersucht werden und beim Einsatz der Kompresse bekannt sein um m gliche Wechselwirkungen zu bestimmen Die positiven Ergebnisse an einem Objekt k nnen daher nicht ohne weiteres auf ein anderes projiziert werden Die Methode der mikrobiellen Salzverminderung ist sehr zeit und kostenintensiv F r die Vorbereitung des Versuches ist ein Labor mit umfassender Ausr stung f r die Anzucht von Anaerobiern notwendig Bis die Bakterien f r die Applikation am Objekt vorbereitet sind ben tigt man mindestens 4 8 Wochen Vorlauf Die ben tigten Materialien von Bakterien ber Materialien zur Herstellung des Mediums und der Pufferl sung bis zu den Kompressenfolien sind teuer in der Anschaffung und
197. icans subsp desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris wurde gem Katalog des DSMZ Deutsche Stammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig hergestellt Die Zusammensetzung des Mediums 63 wird im Katalog der DSMZ wie folgt angegeben Medium 63 L sung A L sung B L sung C 0 5 g K HPO 0 5 g FeSO 0 1 g Na Thioglycolat 1 g NH CI 10 ml aqua dest 0 1 g Ascorbins ure 1 g Na2SO 10 ml aqua dest 0 1 g CaCl x 2 H20 2 g DL Na Lactat 1 g Hefeextrakt 0 001 g Resazurin 980 ml aqua dest Die Bestandteile der jeweiligen L sungen wurden in den entsprechenden Wassermengen gel st Dabei erfolgte die Zugabe jeweils auf einem R hrtisch um die gleichm ige Verteilung der Bestandteile in der L sung zu gew hrleisten L sung A wurde mit Folie abgedeckt und auf der Heizplatte zum Sieden gebracht Die L sung wurde von der Heizplatte genommen und in verschlie bare Flaschen mit Serumdeckel umgef llt Anschlie end wurden die Flaschen mit Hilfe von durch den Serumdeckel eingef hrten Kan len mit Stickstoff begast bis die L sung auf Raumtemperatur abgek hlt war 4 6 Stunden abh ngig von der Umgebungstemperatur Die Flaschen wurden erneut auf R hrtischen platziert und tropfenweise die L sungen B und C zugegeben Nach der Einstellung des pH Wertes durch Zugabe von NaOH auf 7 8 wurden die L sungen von den R hrtischen genommen und ber Nacht unter Laborbedingungen gelagert Dabei setzten sich
198. ikroorganismen f r die Behandlung von Sch den genutzt In der Steinkonservierung k nnen salzreduzierende Bakterien in Kompressen eingebunden und auf die Steinoberfl chen aufgebracht werden Sie veratmen das in den Schadsalzen gebundenen Sulfat und entfernen dieses so aus dem Gef ge F r die Behandlung stehen verschiedene sulfatreduzierende Bakterien zur Verf gung 2 Vorgeschichte Mikroorganismen zeigen erheblichen Anteil am Steinzerfall Daher sind die Verwitterung von Naturstein und ihre Ursachen zunehmend auch Thema mikrobiologischer Untersuchungen Die Zusammenarbeit von Restauratoren und Mikrobiologen hat heute einen wichtigen Stellenwert bei der Erfassung von Schadensbildern und m glichen Behandlungsmethoden Aus der Zusammenarbeit ergab sich die berlegung die Mikroorganismen auch im positiven Sinne f r die Sanierung von Kunstobjekten besonders Natursteinen zu nutzen Im Januar des Jahres 2005 hielt Herr Eric May von der University of Portsmouth einen Vortrag in Hildesheim zu dem EU Projekt BIOBRUSH das sich mit dem Einsatz von Mikroorganismen in der Restaurierung von st dtischem Kulturgut besch ftigt Inhalt seines Vortrages waren neben calcitbildenden und nitratverwertenden Bakterien auch Bakterien die als Sulfatreduzierer bezeichnet werden In dem von May beschriebenen Versuch wurde verkrustetes carbonatisches Steinmaterial mit einer Kompresse aus Carbogel und Sulfatreduzierern versehen Die Mikroorganisme
199. ildesheimer Dom vier Tage nach Abnahme der Kompressen eine leichte Aufhellung der Oberfl chen ein Diese war auch bei den Kompressen ohne Bakterien erkennbar Sie ist vermutlich auf das Abwaschen von aufliegendem Staub und Schmutz von den Oberfl chen durch den mit der Kompresse verbundenen Feuchteeintrag zur ckzuf hren Ob es bei den in Polen behandelten Objektbereichen ebenfalls zu einer Aufhellung der Oberfl chen gekommen ist konnte aus Zeitgr nden nicht ermittelt werden F r die Auswertung der mikrobiellen Salzverminderung wurde umfangreiches Probenmaterial f r den quantitativen Sulfatnachweis entnommen Dieser erfolgte nach Versuchsdurchf hrung im Labor f r alle untersuchten Objekten gemeinsam An den verschiedenen Objekten wurden parallel zu der Durchf hrung sowie im Anschluss an die Abnahme der Kompressen zahlreiche Begleitversuche wie die Betrachtung der Kompressen und der Steinoberfl chen unter UV Licht sowie Mirowskimessungen und die Ermittlung des quantitativen Gipsgehaltes der Proben des Vor und Endzustandes durchgef hrt ll Begleitende Untersuchungen zur Durchf hrung des Versuchs am Objekt 1 Mikroskopische Untersuchungen Die Applikation der Kompressen mit Bakteriensuspension war erfolgreich an drei verschiedenen Steinoberfl chen durchgef hrt worden In allen F llen erwies sich die Methode f r den Restaurator durchf hrbar Die Kompressen hatten im Labor und am Hildesheimer Dom eine leichte optische Aufhellung
200. iltrierdurchg nge 8 und 0 45 um L sung sehr gering Keine 50 Filter R ckstand 8 um R ckstand extrem hoch Keine 90 Filter II in Puffer 0 45 um L sung extrem hoch Mittel gt 95 Filter II 2 Tage L sung sehr hoch Keine 10 20 Filter II 6 Tage L sung extrem hoch Keine lt 5 Filter II 13 Tage L sung extrem hoch Partiell lt 5 Tabelle 3 Betrachtung der L sungen bzw Sedimente w hrend und nach der Filtration von 100 ml Medium beimpft mit Desulfovibrio vulgaris Auch bei der Filtration von 100 mi Bakteriensuspension zeigte sich dass ein Gro teil der Bakterien nicht in der Lage ist den ersten Filter zu passieren weil die Medienbestandteile diesen innerhalb kurzer Zeit verstopfen F r den ersten Filter wurde eine extrem hohe Zelldichte bei mittlerer Bewegung mit ber 95 aktiven Zellen nachgewiesen Das Filtrat wies ebenfalls eine hohe Zelldichte mit zu 100 gr n fluoreszierenden Bakterien auf die sich stark bewegten In der zweimal filtrierten Restl sung konnten erneut nur einzelne Bakterien nachgewiesen werden so dass best tigt wurde dass der feine Filter in der Lage ist die Bakterien abzufangen F r die Pufferl sung in die das feine Filterpapier gegeben worden war wurde eine sehr hohe Zelldichte mit etwa 95 lebendigen Bakterien mit mittelstarker Bewegung nachgewiesen 3 2 Ergebnis Es gelang mit den Filtrationsversuchen erfolgreich die Bakterien aus dem Medium abzutrennen Dabei wurde ein Zwei Schritte System
201. imzig M Wege zur Beurteilung mikrobiell beinflusster Sch den in Natursteinen M rtel und zementgebundenen Baustoffen S 27 42 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1993 Braams J Becker T W Krumbein W E Lau R Rudolph C Vogt C Wolf B Wollenzien U und Warscheid Th Biodeteriorationsprozesse und ihre Bedeutung f r die Erstellung von Sanierungskonzepten an Naturstein Ziegel und Fachwerkmonumenten S 43 58 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1993 Burnstock A und White R The effects of selected solvents and soaps on a simulated canvas painting S 111 118 in Cleaning retouching and Coatings IIC London 1990 Cammenga H K und Welzel M M Grundlagen der Chemie S 257 282 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 Carstens M Bestimmung von SO Depositionsgeschwindigkeiten auf mit Schutzstoffen impr gnierten Gesteinsproben nach unterschiedlichen Langzeitbelastungen Dissertation im Fachbereich Chemie Hamburg 2003 Charola A E Salt Deterioration open questions S 19 24 in Leitner H Laue S Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsberichte Hochschule f r Bildende K nste Dresden 2002 Klingenberg Buchkunst Leipzig 2003 Cypionka H Grundlagen der Mikr
202. in auch zum Transport in entfernte Gebiete an Das Gestein wird bereits seit der Romanik als Fassadenmaterial an Kirchen und f r Baudetails wie S ulen Simse Treppen Gel nder Park und Gartenanlagen sowie Gr ber t und Brunnen verwende Heute dient Sandstein vermehrt als Verblendmaterial im Hausbau 7 2 Verwitterung von Sandsteinen Typische Schadensbilder an Sandstein sind oberfl chenparallele Abschuppungen Absanden von Gesteinssubstanz Risse weiterhin auch starke Verf rbungen Verru ungen und Verkrustungen an der Oberfl che Bei Zutritt von Wasser wittern die Sandsteine entlang der Kl fte und Schichtfugen was zu einer fortschreitenden Erweiterung und Abrundung der Kluftfugen f hrt und die typische quaderf rmige Absonderung hervorbringt Auf Sandsteinen verursacht die Luftverschmutzung weiterhin oft d nne harte schwarze Krusten auf der Oberfl che Die makroskopisch sichtbaren schwarzen Krusten bestehen 7 M ller 2000 S 15 71 M ller F 1997 S 329 72 Neisel 1995 S 9 73 M ller 2000 S 18 74 Ehling 1999 S 90 75 M ller F 1997 S 328 76 Strubendorff 1989 S 39 77 Ehling 1999 S 90 haupts chlich aus Gips und Calcit mit vielen verschiedenen eingebundenen St uben Anders als die schwarzen Gipskrusten auf Kalkstein sind die schwarzen Auflagen auf Sandstein eher d nn und mit dem Tr germaterial fest verbunden Die Krusten sind normalerweise 0 02 bis 0 2 mm dick und zeigen kei
203. inung des Natursteins nachhaltig beeinflusst Mit klassischen Reinigungs oder Salzverminderungsmethoden wie der Ammoniumcarbonat Methode sind sie meist nicht vollst ndig zu entfernen In der vorliegenden Diplomarbeit wurde die mikrobielle Salzverminderung auf Sandstein mit Gipskrusten durchgef hrt und bewertet Dabei sollten sulfatreduzierende Bakterien das Sulfat aus dem Stein entfernen Die Bakterien Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans wurden im Labor angezogen und in Massenkultur gebracht Da die Bakterien nicht aus dem Vollmedium abgetrennt werden konnten wurde die N hrl sung f r die Applikation mit einem Phosphat Puffer im Verh ltnis 1 4 verd nnt F r das Aufbringen der Bakterien auf die Steinoberfl chen wurden in den Vorversuchen 1 das Andicken der Medium Puffer Mischung mit Carbopol sowie 2 das Tr nken von zwei verschiedenen Foliensystemen mit der Suspension ausgew hlt Die Applikation der Bakterienkompressen erfolgte im Labor sowie an zwei verschiedenen Objekten in situ An zweien der drei behandelten Objekte wurde nach der Applikation eine leichte Aufhellung beobachtet Die wissenschaftliche Auswertung der Salzverminderung erfolgte anhand zahlreicher Versuche im Labor Die an den behandelten Steinoberfl chen durchgef hrten Mirowskimessungen zeigten keine wesentlichen Ver nderungen der Oberfl chen durch die Behandlung mit Biokompressen Versuche zum Wasserdampfdiffusi
204. ions Puffer Mischung im Verh ltnis 1 4 versehen und im Labor gelagert Parallel wurde auf einem Steinpl ttchen eine Wasserkompresse appliziert Anschlie end wurde der Versuch an den behandelten Probek rpern wiederholt Durchschnittswerte der Wasserdampfdiffusions widerstandszahl u Proben ohne Behandlung n 6 24 14 Nullprobe n 1 26 42 Proben mit Behandlung n 6 13 72 Wasserkompresse n 1 14 77 Tabelle 13 Durchschnittswerte der Wasserdampfdiffusions widerstandszahl u Die behandelten Proben zeigten einen deutlich niedrigeren Wasserdampf diffusionswiderstand von 13 72 als die unbehandelten mit 24 14 Die Wasserkompresse lag mit einer Wasserdampf diffusionswiderstandszahl von 14 77 deutlich n her am Ergebnis der gereinigten Oberfl chen Die Bakterien sind in der Lage den Gips im Gef ge der eine starke Verdichtung der Oberfl chen herbeigef hrt hat erheblich zu reduzieren Nach der Kompressenbehandlung liegt ein deutlich offeneres System vor das dem Stein die Reaktion mit der Umgebung erm glicht Eine Verdichtung des Porenraumes durch das Einbringen der Bakterien hat nicht stattgefunden Die Wasserkompresse war ebenfalls in der Lage eine bessere Wasserdampfdiffusion herbeizuf hren Dies h ngt vermutlich mit dem Abwaschen von aufliegendem Schmutz von der Steinoberfl che zusammen Dennoch erreichen die Bakterien eine geringf gig st rkere Poren ffnung 2 3 Wasserdampfdiffusionsversuch
205. is vier Wochen hohe Zelldichten mit berwiegend gr n fluoreszierenden Bakterien Auch nach sechs Wochen erschienen die Zelldichte und der Anteil an lebendigen Zellen unver ndert hoch Die Kriterien der Zelldichte Beweglichkeit und des Anteils an gr n fluoreszierenden Zellen bildeten die Grundlage f r die Wahl des Zeitpunktes der berimpfung Ziel war dabei einen m glichst hohen Anteil lebender beweglicher Bakterien zu erhalten 165 68 s Anhang Tabelle 2 Bewertung der Bakterienvitalit t und aktivit t s Anhang Tabelle 1 berimpfung der Kulturen 67 5 Anhang Tabellen 1 2 3 5 Ergebnis Die Ergebnisse der an einzelnen berimpfungen durchgef hrten Aktivit tsnachweise sind nicht auf alle Kulturen bertragbar Einzelne Kulturen der Vulgaris Art zeigten auch nach zwei Monaten noch hohe Zelldichten mit berwiegend lebendigen Zellen Ebenso zeigten auch Desulfuricans Anzuchten bereits nach zwei Tagen hohe Zellzahlen So erfolge das berimpfungen in Abst nden von zwei bis zehn Tagen Durch verschiedene Untersuchungen konnte ermittelt werden dass die Bakterien je nach Medium und evtl auch abh ngig von Au entemperatur und Luftfeuchte unterschiedlich starkes Wachstum in verschiedenen Zeitspannen zeigten Eine Kontinuit t war nicht erkennbar Abb 10 12 Zunahme der Zelldichte von gering Abb 10 ber mittel mit leichter Klumpenbildung Abb 11 bis extrem hoch Abb 12 4 b
206. itung verpackt Die Probennahmestellen wurden f r die Aufnahme mit gelben Punktmarkierungen gekennzeichnet Die Oberfl che wurde mit aqua dest und Pinsel nachgereinigt 13 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer nach zwei Wochen Auch nach zwei Wochen zeigten die gereinigten Objekt bereiche unver ndert eine Aufhellung Eine weitere Nachbehandlung erschien nicht notwendig Endzustand nach vier Tagen Vier Tage nach Abnahme der Kompresse zeigte der behandelte Bereich eine deutliche Aufhellung Reste des Carbopols waren nicht erkennbar Das Reinigungs ergebnis war erheblich besser als bei den PP Folien 14 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer DOM ES Endzustand 2 Wochen Carbopol vulg H 9 um REM Aufnahme des Vorzustandes Probefl che 5 Die Aufnahme der Probenoberfl che zeigt wiederum die unterschiedlichen Erscheinungsformen des Gipses im Vorzustand Im unteren Bereich wird der schichtige Charakter deutlich w hrend die helleren Partien oben im Bild deutlich un
207. ka Scheer Vorzustand Probefl che 17 Carbopol Kompresse Desulfovibrio vulgaris desulfuricans Applikation 3 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 17 im Vorzustand Die Oberfl che ist mit starken Krusten versehen die partiell bereits abgeplatzt sind Die roten Punktmarkierungen kennzeich nen die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gips nachweis Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus Japanpapier Carbopol Japanpapier und Abdeckfolie Die Fl chen wurden regelm ig mit Bakteriensuspension nach gefeuchtet Jedoch trocknete die Testfl che aufgrund der intensiven Sonneneinstrahlung sehr schnell auf Endzustand Nach Abnahme der Kompressen erfolgte eine vorsichtige Nachreinigung mit Pinsel und aqua dest Die Oberfl che pr sentierte sich anschlie end weitgehend unver ndert Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung gekennzeichnet 19 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 18 Carbopol Kompresse Desulfovibrio vulgaris desulfuricans Applikation 6 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 18 im Vorzustand Deutlich ist die unterschied
208. ke C Weyer A Hrsg Der Kreuzgang von St Michael in Hildesheim 1000 Jahre Kulturgeschichte in Stein Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen Bd 20 Hameln 2000 Goodrich B F Specialty Chemicals Final Report on the safety Assessment of Caroomers 934 910 934p 940 941 and 962 Journal of the American College of Toxicology JAGT 1 2 1982 Grasegger G Die Verwitterung von Natursteinen an Bauten und Baudenkm lern S 434 489 in Berufsbildungswerk des Steinmetz und Bildhauerhandwerks e V Hrsg Naturwerkstein und Umweltschutz in der Denkmalpflege Ebner Verlag Ulm 1997 Grell S Restauratorisches Analysesystem f r die Kontrolle von Sulfatentfernungen in der Steinrestaurierung untersucht an den Reinigungsmethoden mit Ammoniumcarbonat und lonenaustauschharz Diplomarbeit an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 1997 Grimm W D Bildatlas wichtiger Denkmalgesteine der Bundesrepublik Deutschland Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes f r Denkmalpflege 50 M nchen 1984 Gruber P und Sternad B The detection and identification of gypsum alteration products in stone by means of ultraviolet fluorescence microskopy S 161 167 in Studies in conservation 26 1981 Grunert S Petrochemische Untersuchungen an Kreidesandsteinen aus der Elbtalzone S 28 118 in Freiberger Forschungshefte A 583 1984 Haake S E Carbopolgele auf Steinoberfl chen Facharbeit zum Diplom an der HAWK FH HHG
209. ks nach rechts 1 3 Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus einer Lage Japanpapier aufgetragener Carbopol Paste einer abdeckenden Lage Japanpapier und Abdeckfolie Die Fl che wurde regelm ig durch Bespr hen mit Bakteriensuspension nachge n sst Endzustand Im Endzustand pr sentiert sich die Oberfl che des Probenbereichs optisch unver ndert Mit den wei en Punkt markierungen sind die Probe entnahmestellen nach der Kom pressenbehandlung gekenn zeichnet 15 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 14 Carbopol Kompresse Desulfovibrio vulgaris Applikation 6 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 14 in n rdlicher Ausrichtung im Vorzustand Die Kruste ist hier sehr d nn Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probe entnahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis gekenn zeichnet Zwischenzustand In der Aufnahme ist die Probefl che im Zwischenzustand zu sehen Die Oberfl che wurde mit der gleichen Kompresse wie Testfl che 13 versehen die Kompresse verblieb jedoch 6 Tage Die Fl chen wurden regelm ig nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im E
210. l che 1 im Vorzustand Die Oberfl che ist durch eine starke schwarze Verkrustung gekennzeichnet Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand In der Aufnahme ist die Probefl che im Zwischenzustand zu sehen Sie wurde mit einer Kompresse aus zweischichtiger Folie und abdeckender Matte versehen die mit Gewebeband an dem Bauteil befestigt wurden Die Kompresse verblieb 3 Tage auf der Steinoberfl che und wurde regelm ig mit Bakteriensuspension nach gen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Die SE Proben wurden unmittelbar ma PP Folie 2 schichtig ie Te neben den Vorversuchsproben genommen und sind mit wei en Punktmarkierungen direkt oberhalb der Probeent nahmestellen gekennzeichnet Die Oberfl chen zeigten optisch keine Ver nderung HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 2 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 6 Tage In der Aufnahme ist die Probefl che 2 im Vorzustand zu sehen Neben einer schwarzen Kruste zeigt die Oberfl che Besiedlung durch Flechten und Pilze Mit den roten Punktmarkierungen
211. l aktiv bewegliche Bakterien Die Anzahl der gr n fluoreszierenden Bakterien wurde f r beide Kulturen auf etwa 80 gesch tzt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten s lfakreduzieronder Bekloolen aut San deteno berae en ik epakrisian Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer F r die Mengenermittlung wurden jeweils dreimal 6 ml jeder Anzucht in Greinerr hrchen berf hrt und bei 4000 U min 5 Minuten zentrifugiert um die festen Medienbestandteile weitgehend aus der L sung zu entfernen Der berstand wurde in neue R hrchen gef llt und erneut bei 5000 U min f r 10 Minuten zentrifugiert Danach hatte sich wie in den vorangehenden Vorversuchen ein Pellet aus Zellen am R hrchenboden gebildet Diese Pellets wurden in jeweils 0 5 ml Phosphatpuffer aufgenommen alle drei in ein R hrchen zusammengegeben und aufgesch ttelt Die Bakterien wurden mittels Baclight unter dem Mikroskop auf Aktivit t und Vitalit t untersucht Es konnte eine extrem hohe Zelldichte nachgewiesen werden etwa 70 80 beider Kulturen zeigten gr ne Fluoreszenz Die Pufferl sungen wurden anschlie end erneut bei 5000 U min 10 Minuten zentrifugiert der berstand erneut abgenommen und mit 0 5 ml Puffer resuspendiert Dieser Waschvorgang erfolgte insgesamt dreimal Bei der anschlie enden Auswertung unter dem Mikroskop wurde deutlich dass die Zelldichte weiter zugenommen hatte Nach zwei Stunden erfolgte ein Ausz hl
212. laika Scheer Tabelle 13 14 Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Vergleich aqua dest Aufnahme Messung ml 4 5 4 E t Stein unbehandelt Z 3 5 E Stein I unbehandelt o 3 Stein I Carbopol 25 Stein II Carbopol SS k Stein PP Folie m Stein II PP Folie 1 5 Dom unbehandelt u 4 Dom Carbopol 5 Dom PP Folie lt 0 5 0 Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Vergleich aqua dest Aufnahme Durchmesser der Durchfeuchtung 10 S 9 8 7 5 6 a 5 t Stein unbehandelt E E Stein II unbehandelt g ki Stein Carbopol o 3 gt lt Stein II Carbopol E 2 Stein PP Folie 3 1 Stein II PP Folie 0 4 Dom unbehandelt Dom Carbopol N 9 990 a V P EEEE Dom e Zeit in min HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Vergleich Vergleich der Messungen in Labor und Dom Schellsol D 40 Aufnahme Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 13 14 Messung ml Aufnahme Schellsol D 40 in O LAN PATE A Zeit in min Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom Vergleich Schellsol D 40 Aufnahme Stein unbehandelt E Stein II un
213. lediglich leichte Rissbildung ist erkennbar Es sind keine applizierten Bakterien oder andere Mikro organismen erkennbar HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Stein II Vorzustand Probefl chen 1 3 5 und 7 auf dem Dresdener Sandstein Il Auf dem zweiten Dresdener Sandstein Stein Il wurden die Probefl chen 1 3 und 5 analog zu Stein I angelegt Sie wurden mit dem Bakterium Desulfovibrio vulgaris angesetzt Unten links wurde nach dem Vorzustands foto zus tzlich die Probefl che 7 eine dreischichtige PP Folie die mit aqua dest befeuchtet wurde angelegt Zwischenzustand Im Zwischenzustand sind die vier verschiedenen Kompressen auf der Steinoberfl che erkennbar Oben links ist die zweischichtige mittig die dreischichtige PP Folie erkennbar Unten links ist die Wasser Kompresse zu sehen w hrend unten rechts die Carbopol Kompresse mit der abdeckenden PE Folie erkennbar ist Nach dreit tiger Applikation Nach drei Tagen wurden die Kompressen kurzzeitig von den Objektoberfl chen entfernt Mittels Dremel wurde aus jeder Probefl che eine Oberfl chen probe im Anschlussbereich an die Vorzustandsprobe entnom men und verpackt Die Oberfl chen zeigten zu diesem Zeitpunkt keinen Reinigungs erfolg Anschlie
214. leine T tchen zur weiteren Auswertung verpackt Nach insgesamt sechs Tagen wurden auch von den brigen Testfl chen die Kompressen entfernt In allen verbliebenen Testfl chen wurden erneut drei Proben entnommen Die Probenentnahme erfolgte nach bekanntem Muster Die Endzust nde wurde fotografisch erfasst Das Probematerial wurde wiederum in T tchen verpackt und bis zur weiteren Verarbeitung unter Raumklima gelagert Die Ermittlung der optischen Ver nderung der Testfl chen nach weiteren Tagen sowie abschlie ende Untersuchungen der Oberfl chen konnten aus Zeitgr nden nicht durchgef hrt werden 3 8 Ergebnis Durch den Versuch am Schloss Ksi in Polen konnte aufgezeigt werden wie die Applikation unter erschwerten Bedingungen am Objekt verlaufen kann Der Vergleich der drei getesteten Applikationsmethoden best tigte die Ergebnisse der Laborversuche alle drei sind einfach und schnell umzusetzen wobei die PP Folien weniger zeitintensiv und durch die vorgegebene Dicke besser reproduzierbar sind als die f r jede Kompresse neu gemischte Bakteriensuspension Carbopol Kombination Dagegen l sst sich die Carbopol Kompresse leichter nachn ssen und zeigte in den sonnengesch tzten Bereichen ein besseres Feuchter ckhalteverm gen Auch an Schloss Ksi in Polen zeigte die Carbopol Kompresse in zahlreichen Testfl chen schnelle Auftrocknung die auch an Steinmaterial im Labor beobachtet werden konnte Die Trennschicht aus Japanpapier hatt
215. lfat Test Spectroquant Nr 1 14791 0001 Es wurden zwei Tropfen der Reagenz 4 zugegeben die L sung gesch ttelt und anschlie end erneut f r 7 Minuten im Wasserbad erw rmt Die inzwischen verf rbte L sung wurde in eine K vette umgef llt und im Photometer ausgewertet Ebenso wurde mit allen untersuchten Proben verfahren 2 5 a Photometer Bei der Photometrie handelt es sich um ein optisches Messverfahren in erster Linie f r die Messung von Stoffkonzentrationen Der in einem L sungsmittel gel ste Stoff absorbiert Licht einer vorgegebenen Wellenl nge Blende 2 Blende 3 Detektor mit Anzeigeger t Blende 1 Prisma K vette mit re Probe Lichtquelle Abb 58 Prinzip der Photometermessung Am Ausgang der Messk vette die die Messl sung enth lt wird eine Lichtintensit t gemessen Diese wird zu der Lichtintensit t Io in Beziehung gesetzt die man misst wenn die K vette nur das L sungsmittel ohne den gel sten Stoff enth lt Es gilt dann die als Lambert Beersches Gesetz bezeichnete Beziehung IN e Dabei ist stoffspezifischer und wellenl ngenabh ngiger Extinktionskoeffizient c Stoffkonzentration d Schichtdicke der L sung in der Messk vette Die Extinktion ist abh ngig von der Stoffkonzentration c und der Dichte d der L sung Daraus ergibt sich die Gleichung e x c x d I Io Sie ist bei bekanntem Extinktionskoeffizienten und bei bekannter Schichtdicke ein lineares Ma de
216. lich starke Verschw rzung des Bereichs erkennbar Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus Japanpapier Carbopol und Zellstoff mit Abdeckfolie Sie verblieb 6 Tage auf der Steinoberfl cke war jedoch nach 3 Tagen weitgehend aufgetrocknet Das Carbopol war in den Stein gewandert Dennoch wurden die Fl chen regelm ig nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl chke im Endzustand nach der Kompressen behandlung und Nachreinigung Mit den wei en Punkt markierungen sind die Probe entnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet 20 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 19 PP Folie zweischichtig Reiner Puffer Applikation 6 Tage Probefl che 19 wurde an der Mauerkrone in stlicher Ausrichtung angelegt Der Bereich ist durch Abplatzungen und mikrobiellen Bewuchs gekennzeichnet Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probeent nahmestellen f r den quantita tiven Gipsnachweis markiert Zwischenzustand In d
217. likation Die Folgeseite zeigt die UV Aufnahmen der Kompressen nach 3 Tagen Applikation Anschlie end sind die Dokumentationsfotos des Zustandes der Steinoberfl chen nach 6 Tagen und nach 2 Wochen aufgezeigt gefolgt von den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen des Vorzustandes des jeweiligen Steines sowie zweier Endzust nde Die Aufnahme des Vorzustandes zeigt die zu beprobende Fl che vor der Probennahme und Applikation der Kompressen Die Zwischenzustandsaufnahme dokumentiert die Art der aufgebrachten Kompresse und Methode der Fixierung auf der Oberfl che Dabei unterscheiden sich die Probefl chen mit zweifacher PP Folie nicht von denen mit dreifacher PP Folie Der Unterschied der Folien ist lediglich von der Vorderseite der Kompresse aus erkennbar Die dritte Aufnahme dokumentiert den Endzustand der Probefl chen nach drei Tagen Nach der Probennahme wurden die Kompressen erneut auf die Oberfl chen aufgebracht und dort erneut f r drei Tage bei regelm igem Nachfeuchten belassen Es folgen drei Aufnahmen der unterschiedlichen Folien bzw Kompressensysteme nach dreit giger Applikation unter UV Licht Die zweite Endzustandsaufnahme dokumentiert den Zustand der behandelten Objektoberfl chen nach 6 Tagen und endg ltiger Abnahme der Kompressen sowie erneuter Probennahme Die Oberfl chen der PP Folien Kompressen lie en eine Nachreinigung nicht notwendig erscheinen Die Oberfl chen der mit Carbopol behandelten Bereiche wurden vo
218. lungen auch unterhalb dieser Schicht zu agieren Es kam durch die Behandlung zu einem Gewichtsverlust von 10 71M Gipsw rfel 6 Gipsw rfel 6 wurde analog zu Gipsw rfel 5 behandelt allerdings in mit dem Bakterium D vulgaris beimpftem Medium gelagert Die Oberfl che des Gipsw rfels erscheint stark ausgewaschen von den geschliffenen Bereichen sind nur partiell Reste geblieben Es kam zu erheblichen Auswaschungen wie rechts im Bild erkennbar Der Gewichtsverlust betr gt 13 92 M und ist damit sehr hoch HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 7 Auch der Gipsw rfel 7 zeigt eine durch die Bakterien stark angegriffene Oberfl che mit gro fl chigem Substanzverlust Die Probe lagerte 14 Tage in einer Puffer Medium Mischung die mit Desulfovibrio desulfuricans beimpft worden war Sie trocknete anschlie end unter Laborbedingungen aus Es kam zu einem Gewichtsverlust von 1 59 M Gipsw rfel 8 Auch der Gipsw rfel 8 zeigt eine durch die Bakterien stark angegriffene Oberfl che mit partiellem Substanzverlust und einer Vertiefung des Reliefs Die Probe lagerte 14 Tage in einer Puffer Medium Mischung die mit Desulfovibrio vulgaris beimpft worden war und trocknete anschlie end unter Laborbedingungen aus Es k
219. m Abzug deponiert bis die L sung eingezogen war Dann wurde die Probe zwei bis dreimal mit einzelnen Tropfen aqua dest behandelt bis diese ebenfalls eingezogen waren Bei dieser Behandlung bildet sich bei Vorhandensein von Gips farbloses oder wei liches Bleisulfat Anschlie end wurde ein kleiner Tropfen einer Natriumrhodizonat L sung bis zur Absorption auf den Querschliff gegeben Dabei entsteht durch Komplexbildung aus dem Bleisulfat das unl sliche violette Bleirhodizonat Dieses zeigt die Position des Gipses im Gef ge an 22 s Anhang Gipsnachweis Matteini Email vom 24 03 2005 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Abb 53 Probe eines Vorzustandes des Laborsteines I Abb 55 Proben eines Vorzustandes im Hildesheimer Dom Abb 54 Probe des Laborsteines nach Bakterienapplikation Die Betrachtung des angef rbten Probenmaterials ergab sehr unterschiedliche Ergebnisse Teilweise konnte eine Reduzierung des Gipsgehaltes durch den Vergleich der Vorzustands mit der Endzustandsprobe best tigt werden Bei anderen Proben zeigte der Endzustand ebenso hohe oder sogar h here Gipsbelastung als der Vorzustand Abb 53 und 54 Abb 56 und 57 Proben des Endzustandes aus dem Nordparadies des Hildesheimer Domes
220. mes umgesetzt F r die Applikation wurden drei verschiedene Kompressensysteme verwendet zwei verschiedene PP Folien von unterschiedlichem Aufbau sowie Carbopol Paste Bei den im Labor behandelten Objekten sowie am Hildesheimer Dom konnte einige Tage nach der Kompressenabnahme eine leicht optische Aufhellung der Oberfl chen beobachtet werden Die Mirowski Messungen zur Wasseraufnahme zeigten nach der Kompressenapplikation keine wesentlichen Ver nderungen Die behandelten Steinoberfl chen erschienen nach wie vor sehr dicht und oberfl chlich verschlossen In dem mit einer Carbopol Kompresse behandelten Objektbereich am Hildesheimer Dom wurde eine starke Verdichtung der Oberfl che nachgewiesen die vermutlich auf das Einbringen des Acrylats zur ckzuf hren ist Ein Verschlie en der Poren durch die Bakterien konnte nicht beobachtet werden Die durchgef hrten Messungen zum Wasserdampfdiffusionswiderstand zeigten in einem ersten Versuch ein ffnen des Steines gegen ber dem Wasserdampf Dies ist ganz wesentlich auf die Bakterient tigkeiten zur ckzuf hren Ein zweiter Versuch best tigte die Vermutung dass es durch den Eintrag von Carbopol zu einer intensiven Verdichtung der oberfl chennahen Bereiche gekommen war Der Wasserdampfdiffusionswiderstand nahm erheblich zu Insgesamt war zu beobachten dass die u Werte der zweiten Messung an dem frisch ges gten Material deutlich h her als bei dem ersten Versuch mit verkrustetem Steinmaterial lag
221. mit aqua dest als auch f r die Durchf hrung des Versuchs mit Schellsol D 40 bei beiden Objekten keine stark von dem unbehandelten Stein abweichenden Ergebnisse Die Ergebnisse der Messungen in allen drei Testfeldern liegen sehr nah beieinander Auff llig ist dass die Werte der aqua dest Messung im Dom deutlich ber den Ergebnissen aus dem Labor liegen das Steinmaterial also generell saugf higer ist Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom aqua dest Aufnahme Messung ml 3 t Stein unbehandelt S s Stein II unbehandelt 3 _ 4 Stein I Carbopol 7 E 3 Stein II Carbopol E 2 Stein I PP Folie E d e Stein II PP Folie lt 0 Dom unbehandelt N SAME Dom Carbopol Zeit in min Dom PP Folie Mirowskimessung Steinmaterial Labor und Dom aqua dest Aufnahme Durchmesser der Durchfeuchtung ne 10 Stein I unbehandelt 2 8 Stein Il unbehandelt g 3 2 Stein I Carbopol g 9 E Stein II Carbopol 4 Stein PP Folie 3 5 2 Stein II PP Folie a 0 Dom unbehandelt Dom Carbopol Zeit in min Dom PP Folie Abb 48 und 49 Mirowskimessung der Wasseraufnahme an Steinmaterial im Labor und am Hildesheimer Dom Das Diagramm der Wasseraufnahme in ml Abb 48 zeigt dass die Wasseraufnahme in den ersten zwei Minuten in allen Probefl chen nahezu gleich verl
222. mnoon partei ro soexremnocn pari eo HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 2 berpr fung Vitalit t fanzucht Datum zeiichtev__ Bewegung v gr ne F zeiichteD _ BewegungD_ gr ner O oo fiero Jesremnoeh parien _ golexremhoch mite zoo DO hza0 Jesremnoch mine _ 70 soJexremnoch mine go hen eremo mine _ so rolextremnoch mine eo 70 oso fosto Immer pain gofmiter pam zoo 13 10 Flaschen _ 17 10 mine O fpa 1oojmitei __ pame oo en eremo star 70 s0Jetremnoch Jsa soo HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 3 Filtration Bewertung der Bakterienvitalit t und aktivit t w hrend der Durchf hrung der Filtration Durchf hrung der Filtration am 30 08 2005 sung 250 mi Gegenstand der reines Medium Filtrierdurchgang Filtrierdurchg nge L sung ilter R ckstand gt 8 ilter II in Puffer 10 iltrat nach 3 Tagen partiell Filtrat nach 7 Tagen Filtrat nach 14 Tagen reines Medium Zelldichte gr ne FI Filtrierdurchgang L sung hoch sehr hoch 10 Filtrierdurchg nge kei sung 100 ml Gegenstand der 100 ml Medium mi Puffer D vul
223. n Der Kornverbund des Natursteins kann durch die Ver nderungen erheblich gest rt werden Die Schadensrelevanz von Gips f r Denkmale aus mineralischer Bausubstanz steht weiterhin wesentlich in Zusammenhang mit der Umwandlungsreaktion von Kalk in Gips Unter der Einwirkung von SO haltiger Luft in Verbindung mit Feuchte k nnen auf diese Weise wichtige Materialkomponenten wie Kalkm rtel Verputze oder calcitische Gesteine zu Gips umgewandelt werden entsprechend dem Chemismus S O SO SO 10 gt SO SO H20 gt H SO CaCO H SO 2H20 CaSO z 2H20 CO H20 Die so gebildeten Gipsmolek le sind etwa um das Doppelte gr er als die Calcitmolek le durch deren Umwandlung sie entstanden sind Damit geht auch eine Ver nderung der Wasserl slichkeit einher Calcit ist mit einer Wasserl slichkeit von ca 0 014 g l bei 20 C deutlich schwerer l slich als Gips 2 4 g l so dass nach der Umwandlung von Kalk zu Gips ein sehr viel wasserempfindlicheres System vorliegt Gips wird allgemein als eines der gef hrlichsten bausch dlichen Salze angesehen 5 Ursachen f r die Entstehung von Gipskrusten Grundvoraussetzung f r das Wachstum von Gipskrusten ist ein Minimum an Wasser Dabei spielt es keine Rolle ob das Wasser absorbiert an der Oberfl che kondensiert in Mikroporen oder fl ssig in offenen Systemen vorliegt wobei letzteres bevorzugt erscheint Gipskrusten entstehen auch bei ansonsten
224. n Sion __ JBenanaiung _ zeistoftagen Messung o Were Messung Jo werte Jwessungn AI mitAbdeckung 1 Lage Messungt 283 106 2000 0 20 Ar TmtAbdeckung tlase Messung af or 203 0 2 a2 Imt baeckung jagen essuna no os 1 07 oo a2 Johne Andeckung ruage ___ messunge ns os noo 020 51 Tonne Abdeckung Trage Messung 1 24a neo rss 51 Tmrabdeckung tlase Messunga of 1a sl a0 B2 Tmabdeckung tlase Messung 190 1a 17 ne 2 Imtabdeckung _ etagen Messung 1 s3 oso _1 z2 0 0 m1 ohne Abdeckung 1 Lage Messung 180 ul 1 73 osel m fmt Abdeckung itage Messung nel oso neo o m2 TmtAbdeckung itage Messung1 al oso 237 se ma Imtabdeckung etagon _ messungs 210 ozs 20 oral N1 ohne Behandlung Messungi 193 02 el 0 28 N2 ohne Behandiung f jMessung 187 ooj 16s 0 20 MW 1 89 1 44 1 85 0 84 A Attapulgit B Bentonit C Carbopol L Laponit M Meerschaumpulver 2 Lagen jeweils eine Lage Japanpapier unter und ber der Kompressenpaste 1 Lage eine Lage Zellstoff ber der Kompressenpaste Abdeckung mit PE Folie HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 7 Tropfenmessung Diagramme 3 0 2 5 Tropfendurchmesser Messung 1 Messung 1 Tag E Messung 10 Tage 2 0
225. n 1 3 Februar 2002 Dresden 2003 Leupold C Rosafarbene Bakterien auf Wandfl chen Untersuchungen zu den Wachstumsbedingungen Diplomarbeit an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2006 Machill S Althaus K und Steger W E Zur Verwitterung der Kulturbauten aus Elbsandstein S 267 350 in Bautenschutz und Bausanierung 1998 Madigan M T Martinko J M Parker J Brock Mikrobiologie Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin 2000 Mainusch N Erstellung einer Materialsammlung zur qualitativen Bestimmung bausch dlicher Salze f r Fachleute der Restaurierung Diplomarbeit an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2001 Matteini M Mineralische Festigungsmittel zur Konservierung von Objekten aus por sem Material aus dem Bereich der Kunst und Arch ologie S 173 184 in Leitner H Laue S Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsberichte Hochschule f r Bildende K nste Dresden 2002 Klingenberg Buchkunst Leipzig 2003 May E Sorlini C Krage L Vgenopoulos A und Mello E Databases for stone conservation by bioremediation arising from a european collaboration the BIOBRUSH project S 753 760 in Kwiatkowski D und L fvendahl R Hrsg Proceedings of the 10th international congress on deterioration and conservation of stone Vol 1 Icomos Schweden Elanders Gotab Stockholm 2004 Mc Cready R G L Gould W D und Cook F D Respiratory nitrate r
226. n abgelagert Etwa die H lfte der Organismen zeigte gr ne Fluoreszenz Auch in dem Baclight Tropfen konnten zahlreiche Organismen nachge wiesen werden UV Aufnahme PP Folie dreischichtig In der Aufnahme wird die Anlagerung der Bakterien auf den Faseroberfl chen deutlich Durch die starke Vergr erung 400fach wird die Plastizit t der Fasern deutlich Eine Verunreinigung durch Fremd kulturen ist nicht erkennbar Bei der Betrachtung im Mikroskop war ein Unterschied zwischen zwei und dreischichtiger Kompresse nicht erkennbar UV Aufnahme Kompresse Carbopol Die Betrachtung der Carbopol Kompresse ergab die h chste Zelldichte in den unter schiedlichen Kompressen ber 80 der Bakterien zeigten gr ne Fluoreszenz Bewegung war jedoch nicht zu beobachten Das Carbopol zeigte eine starke gr ne Eigenfluoreszenz die jedoch die Sichtbarkeit der Bakterien nicht einschr nkt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer ersten o PP rolle I schicht Oesuirovitwio desutturicans Apenas 4 Tage nach sechst tiger Applikation Im Endzustand nach 6 Tagen nach Abnahme der Kompressen und anschlie ender Proben nahme f r den quantitativen Gipsnachweis zeigen die Probefl chen auf Stein 1 die alle mit De
227. n etwa 2 mm gleichm ig aufgetragen Die Paste wurde mit einer weiteren Lage Japanpapier abgedeckt und erneut bespr ht Die Absperrung der Kompresse gegen ber dem Luftsauerstoff erfolgte durch eine abschlie ende Lage PE Folie Die eine H lfte der Kompressen 1 3 5 7 9 11 13 15 und 17 sowie 22 24 verblieb bei gleichm iger Nachfeuchtung drei Tage auf der Steinoberfl che w hrend die brigen Kompressen 6 Tage auf dem Stein belassen wurden Das Nachn ssen der Proben 1 bis 21 erfolgte in den ersten drei Tagen jeweils morgens zwischen 9 10 Uhr mittags zwischen 12 13 Uhr nachmittags zwischen 14 15 Uhr und abends zwischen 16 30 bis 18 Uhr mit etwa 15 20 mi Bakteriensuspension bis die Kompressen wieder feucht waren Dazu wurden die PP Folien seitlich und von oben 240 Kn fel 1993 S 22 241 Wenk 2005 S 158 242 Materialbeschreibung s Teil 2 Kap IV 2 Alternativen zum Carbopol S 63ff 28 entsprechend der Empfehlung von U Haller S 46 gr ndlich mit Bakteriensuspension eingespr ht Abschlie end wurde auch die Matte von der Vorderseite eingespr ht Unterhalb des Gewebebandes war ein Nachfeuchten nur eingeschr nkt m glich Bei den Carbopol Kompressen wurde f r das Nachfeuchten die abdeckenden Folie kurzzeitig entfernt und die aufliegende Japanpapierlage mit Bakteriensuspension eingespr ht Die Proben auf rotem Sandstein wurden nur morgens zwischen 9 10 Uhr und abends zwischen 16
228. n quanttativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse Bere aus dreischichtigem PP Vlies Bene ae amp iN Dieses ist beidseitig mit einer Z gedochteten Folie versehen die die schnelle Verdunstung einschr nken soll Die Fl chen wurden regelm ig durch Bespr hen nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbe handlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Eine optische Ver nderung ist nicht erkennbar HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 8 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio vulgaris Applikation 6 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 8 im Vorzustand Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probe entnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Rechts ist eine der Zementfugen zu sehen die vermutlich f r den Eintrag von Schadsalzen verantwortlich sind Zwischenzustand Als Kompressenmaterial kam bei Probefl che 8 das gleiche Material wie bei Probefl che 7 zum Ei
229. n sollten den Gipsgehalt des Natursteines erheblich reduzieren und damit das Schadenspotential des Schadsalzes einschr nken Nach Aussage von Herrn May konnten erfolgsversprechende Ergebnisse erzielt werden die derzeit noch nicht publiziert sind 3 Stand der Forschung Die Untersuchung des Einsatzes von Mikroorganismen im Rahmen der so genannten Bioremediation f r die Behandlung von Salzsch den auf Naturstein ist w hrend der letzten Jahre vermehrt Thema naturwissenschaftlicher Untersuchungen und Forschungsprojekte gewesen Im Mittelpunkt dieser Projekte stand meist die Ermittlung einer geeigneten Methode f r den Einsatz von Mikroorganismen sowie deren Bewertung Bei den Durchf hrenden handelte es sich stets um Naturwissenschaftler die sich schwerpunktm ig auf die mikrobielle Seite der Ma nahme konzentrieren und sich ma geblich mit der Anzucht der Mikroben besch ftigten Die einschl gige Literatur beschreibt die Ma nahmen stets als erfolgreich wobei wenige detaillierte Ver ffentlichungen vorliegen Langzeitstudien gibt es nicht F r den Einsatz von sulfatreduzierenden Bakterien auf mit Gips belasteten Natursteinoberfl chen spricht in erster Linie die angebliche Steuerbarkeit des Versuchs Die Sulfatreduzierer sind obligate Anaerobier d h Bakterien die nur in sauerstofffreier Atmosph re l nger berleben Sie k nnen auf Steinoberfl chen nur unter einer Trennschicht zu der umgebenden Sauerstoffatmosph re wirken D
230. n Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Wasserdampf Carbopol Wasserdampfdiffusion der mit Carbopol behandelten Steinpl ttchen Gewicht der Probenbeh ltnisse in g 81 2oszasl 203 116 202 587 201 984 291 340 200 863 200 341 280 545 220 107 288 456 287 855 oB2 208 008 298 309 207 778 207 471 296 523 296 050 205 580 204737 2943051 298 658 203 100 D1 27157 206 749 296 571 296 305 296 038 295 811 205 540 205 120 294 907 204 575 204 282 p2 2os87a 208 620 298 400 208 111 297 821 207 576 207 276 206 864 296 525 206 285 205 973 pa 207 2 207 742 207 545 207 270 296 905 296 760 206 510 206 181 295 903 205 577 205 205 ps 20 08 208 985 298 188 207 000 297 630 297 400 207 122 206 72 206 517 200 187 205 016 pe zos sse 296 424 206 196 205 874 205 551 295 307 285 023 204 623 204 382 204 024 205 727 ps 200 50 208 006 208 207 207 851 207 405 297 106 206 786 206 362 296 140 295 817 205 516 po 2oss7s 202 722 292 280 201830 291 429 291 148 200 826 290 370 290 139 269 720 280 468 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 14 Wasserdampf Carbopol
231. n Meerschaumpulver Die mit diesen Materialien behandelten Oberfl chen erschienen kaum verdichtet so dass der aufgegebene Wassertropfen innerhalb k rzester 20 s Anhang Tabelle 7 Tropfenmessung Zeit absorbiert werden konnte Das Material Carbopol lag bei den Untersuchungen im tolerierbaren aber nicht oberen Bereich Insgesamt erschien nach dem Auswerten des Tropfentests Meerschaumpulver am besten f r Kompressen auf der Sandsteinoberfl che geeignet Sowohl in punkto Tropfenausdehnung als auch in Bezug auf die Eindringzeit zeigte das Material gute Ergebnisse die relativ nah an den Werten der unbehandelten Steinoberfl che liegen Das Material war leicht zu einer homogenen Paste anzur hren und lie sich sehr gut verarbeiten und auf der Steinoberfl che applizieren Allerdings zeigte Meerschaumpulver bei der Applikation eine schnellere Austrocknung als Carbopol Es konnte durch Nachn ssen nicht wieder angel st werden Die Paste erschien weiterhin sehr dicht was die Aktivit t der Bakterien innerhalb der Kompresse erheblich einschr nken d rfte Festgehalten werden muss auch dass es zu einer Ver nderung der Steinoberfl chen bei allen verwendeten Materialien kam Die R ckst nde der Pasten verschlossen die Poren und Kapillaren des Steinmaterials Die Wasseraufnahme und vermutlich auch die Wasserdampfdiffusion sind dadurch verringert F r Carbopol Kompressen ist zus tzlich eine m gliche Farbver nderung der Oberfl chen belegt
232. n Steine war deutlich h her als bei dem Versuch mit aqua dest Alle Graphen steigen nahezu gleichm ig kontinuierlich leicht an Die Werte der Probefl chen am Dom liegen deutlich unter den Werten aus dem Labor Die Graphen der Messungen im Labor verlaufen w hrend der ersten 10 Minuten nahezu identisch Die unbehandelte Probefl che an Stein Il zeigt danach deutlich ber den anderen Oberfl chen liegende Ergebnisse f r die Schellsol Aufnahme w hrend in den brigen Probefl chen die weitere L semittelaufnahme nahezu gleichm ig steigt Nach 60 Minuten waren die 10 ml die das Mirowski R hrchen fasst auf der unbehandelten Fl che des Steines II komplett in den Stein eingedrungen Ebenso lag auch der Durchmesser des Feuchtebereiches deutlich ber den brigen Ergebnissen Nur die mit PP Folie behandelte Probefl che am Dom zeigte einen hnlich gro en Durchmesser des Feuchteflecks Die Werte f r die Probefl chen an Stein Il lagen generell leicht ber denen von Stein I Die Graphen der drei Testfl chen an Stein laufen sowohl bei der Schellsol D 40 Aufnahme in ml als auch bei den Feuchtedurchmessern Abb 51 nahezu deckend Die Abweichungen sind minimal und liegen damit absolut im tolerierbaren Bereich Bei den Messungen am Dom liegen alle drei Graphen der Aufnahme in ml sehr nah beieinander Die L semittelaufnahme zeigt wiederum f r die unbehandelte Oberfl che sowie die mit PP Folie behandelte Oberfl che nahezu identische Er
233. n Tag wurden die Gef e f r die Wasserdampfdiffusionsmessung gereinigt und bis zu einer definierten H he mit aqua dest 164 ml gef llt Damit war innerhalb der Schalen eine Luftfeuchtigkeit von ann hernd 100 gegeben Die Steinpl ttchen wurden auf die offene Gef seite aufgelegt und mit Terostat seitlich abgedichtet und befestigt Damit war eine Wasserdampfdiffusion nur durch die definierte Probenfl che nach oben m glich Die insgesamt 21 Gef e wurden in drei Exsikkatoren mit Silicagel in denen eine relative Luftfeuchte von ann hernd 0 gegeben war f r 10 Tage gelagert T glich wurde die Wasserdampf diffusion durch die Gewichtsabnahme gravimetrisch ermittelt Nach 10 Tagen hatte sich ein konstanter Diffusionsstrom eingestellt und die Gewichtsver nderung an den Proben erschien linear Die Wasserdampfdiffusions widerstandszahl u wurde gem der obigen Formel berechnet Durchschnittswerte der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl u ohne Behandlung n 3 254 50 mit Japanpapier ohne Nachreinigung n 6 493 72 ohne Japanpapier mit Hei dampf n 6 495 89 ohne Japanpapier ohne Nachreinigung n 6 418 25 Tabelle 15 Durchschnittswerte der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl u Die Ermittlung der Diffusionswiderstandszahl ergab f r die unbehandelten Oberfl chen einen Durchschnittswert von 254 50 Der Vergleich der unterschiedlichen Behandlungsformen ergab f r die Pl ttchen mit
234. n bleibt 102 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer LAB E10 Endzustand AMC H 4 um Abb 44 mit AMC behandelte Oberfl che im REM Die Behandlung mit Ammoniumcarbonat muss als negative Ver nderung der Oberfl chen bewertet werden Die Oberfl chen unterscheiden sich deutlich von allen anderen und zeichnen sich durch aufgebrochene Oberfl chen aufliegende Reste des Arbocels und Verdichtung durch Um Kristallisation aus LAB E5 Endzustand Steinll Carsopol d vulg 20 pm Abb 45 mit Carbopol behandelte Oberfl che im REM Dagegen war die Behandlung mit Carbopol in den REM Aufnahmen nicht nachweisbar Die mit Carbopol behandelten Oberfl chen zeigen keine Verdichtung und sind durch die verschiedenen Erscheinungsbilder des Gipses gekennzeichnet 103 1 4 Ergebnis Die Betrachtung des Kompressenmaterials und der Stein bzw Probenoberfl chen nach der Applikation ergab an allen Objekten eine starke Belegung der Steinoberfl chen durch die Bakterien Im Bereich der Kontaktschicht zwischen Folie und Steinoberfl che konnten auf dem Stein und im Kompressenmaterial zahlreiche auch nach sechs Tagen noch lebendige Zellen nachgewiesen werden wobei die Steinoberfl che deutlich h here
235. n f r 14 Tage gelagert Aufgrund des geringen N hrstoffgehalts in der L sung wurden die Steinoberfl chen von den Bakterien als Substrat genutzt Dies wird durch den starken Gewichtsverlust des W rfels von 10 77 best tigt 10 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 15 Gipsw rfel 15 wurde f r zwei Wochen in reinem unbeimpftem aqua dest gelagert Die Oberfl che erscheint im Vergleich zu den unbehandelten W rfeln nahezu unver ndert Ein Gewichtsverlust konnte nicht ermittelt werden der W rfel nahm sogar minimal an Gewicht zu 0 19 M Dies ist auf die Einlagerung von Wasser in das Gef ge zur ckzuf hren Der W rfel best tigt dass die Ver nderung der Steinoberfl chen ausschlie lich auf Bakterienaktivit t zur ckzuf hren ist Gipsw rfel 16 Gipsw rfel 16 wurde 14 Tage in unbeimpftem Medium gelagert Die Aufnahme zeigt eine kaum ver nderte Oberfl che Es ist zu einer leichten Anl sung gekommen die in der Aufnahme oben links erkennbar ist Deutlich tritt die dunkle B nderung des Anhydrit W rfels in Erscheinung Nach 14 Tagen war es bei dem W rfel zu einer Gewichtsabnahme von 2 16 M gekommen ein mit W rfel 4 in D vulgaris Kultur gelagert vergleichbares Ergebnis Das Steinmaterial zeigt
236. n in erster Linie die unterschiedlichen Erscheinungsbilder des Gipses Dabei wird deutlich dass auch in den Endzust nden nach wie vor Gips im Gef ge vorhanden ist Das Material erscheint f cherig bis nadelig Die Aufnahmen der einzelnen Probefl chen sind der Fotodokumentation der Ma nahme im Anhang beigef gt LAB E4 Endzustand Steinl PP Folie d desulf DOM V5 Vorzustand Probefl che 5 H 200 um 200 um i Abb 42 und 43 unterschiedliche Erscheinungsbilder des Gipses in den Aufnahmen des REM In keiner der Aufnahmen waren Bakterienzellen nachzuweisen Dies erschien in Anbetracht der erheblichen Anzahl von aufgebrachten Organismen berraschend wurde aber als positiv bewertet Es kann demnach davon ausgegangen werden dass die Bakterien tats chlich am Luftsauerstoff nicht in der Lage sind l ngere Zeitabschnitte zu berleben und m glicherweise von der Oberfl che abfallen Weiterhin war auch eine Besiedlung durch andere Mikroorganismen bzw organisches Material nur sehr vereinzelt aufgezeigt Dabei handelte es sich vornehmlich um Spinnweben sehr vereinzelt Pilzsporen und Eier Aus der geringen Besiedlung die nach der Behandlung auf keinen Fall st rker als vorher ausf llt kann geschlossen werden dass weder die Sulfatreduziererr noch ihre Stoffwechselprodukte den N hrboden f r andere Mikroorganismen bieten und die Applikation damit aus mikrobiologischer Sicht ohne negative Folgeerscheinunge
237. n mit Waschvorg ngen nahm f r die bearbeiteten 80 ml Medium 1 bis 2 Stunden in Anspruch 175 176 177 log Phase Zeit exponentiellen Wachstums s Anhang Datenblatt zur berf hrung der Bakterien in die Pufferl sung s Anhang Datenblatt Phospat Puffer Aus 40 ml beimpftem Medium jeder Desulfovibrio Kultur konnte bei den erst vier Tage alten Kulturen von Desulfovibrio desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris nur bei Desulfovibrio vulgaris die erw nschte Zelldichte von 10 Zellen ml gewonnen werden Die Desulfuricans Bakterien zeigten in dem gewonnenen Puffer nur eine Zelldichte von 47 Zellen ml Damit konnten beide Pufferl sungen nicht weiter verd nnt werden 40 ml der L sungen hatten f r die Vulgaris Kultur gerade eine Puffermenge von 0 5 ml gebracht Bei den nach jedem Zentrifugier Durchgang durchgef hrten Aktivit tsnachweise wurde deutlich dass in der Suspension jeweils eine nicht unerhebliche Anzahl Bakterien vorlagen die sich nicht im Pellet am R hrchenboden gesammelt hatten Es mag sinnvoll sein die Zahl der Zentrifugier Durchg nge oder die Dauer zu erh hen um wirklich den Gro teil der in der Suspension enthaltenen Bakterien zu erfassen und in die weitere Verwertung mit einzubeziehen Dar ber hinaus war schon in der Anaerobenkammer beobachtet worden dass die Vulgaris Bakterien deutlich schneller das Medium entf rben also nachweisbar aktiv werden Die Aktivit t zeigt sich auch in der intensiven Bewegung
238. nden 3 3 f Mikrowellen Ebenfalls eine neue Methode die sich derzeit noch nicht durchgesetzt hat ist die Salzreduzierung mit Mikrowellen Der Dampf der sich durch die Bestrahlung mit Mikrowellen innerhalb des Steines bildet treibt das Salz in die L sung au erhalb Notwendig ist eine hohe Stein Permeabilit t auch wenn die Porosit t relativ gering ist Nachteilig auf diese Methode wirken sich die hohen Temperaturen von 100 C aus die bei einigen Materialien zu Folgesch den f hren d rften Die Methode ist noch in der Entwicklung 4 Restaurierungspraxis Salzsch den werden in der restauratorischen Praxis abh ngig vom Schadensgrad und in Abstimmung mit der Denkmalpflege mechanisch oder physiko chemisch behandelt F r die Reduzierung von Gipskrusten wird meist eine Kombination aus physikalischer und chemischer Reduzierung eingesetzt Es handelt sich dabei um einen Kompressenauftrag einer ges ttigten Ammoniumcarbonat L sung durch deren Reaktion mit dem Schadsalz Gips das schwerl sliche Salz Calciumcarbonat sowie das weiter zu bearbeitende Salz Ammoniumsulfat entstehen sollen CaSO 5 H20 NH 2CO CaCO NH 2SO 2H20 Gips Ammoniumcarbonat Calciumcarbonat Ammoniumsulfat Wasser Das wenig l sliche Schadsalz Gips reagiert mit dem l slichen Ammoniumcarbonat zu dem unl slichen Calciumcarbonat und l slichem Ammoniumsulfat sowie Wasser 5 Auras et al 1997 S 699 116 Verges Belmin 2003 S 131 117 Ma
239. nderfall dar in Bezug auf Milieu Temperaturverlauf Wind Niederschl ge Bodenfeuchte und Exposition Ebenso zeigt jeder Stein andere Verwitterungsmerkmale denn seine Verwitterung ist abh ngig vom Material und der Umweltbelastung Ber cksichtigt werden muss zus tzlich der konstruktive Verbund sowie die verwendeten Versatzm rtel Die Modifikation des Ablaufs von Verwitterungsprozessen an Naturwerksteinen in urbaner Umgebung steht in Verbindung mit in Luft Wasser und Boden enthaltenen Schadstoffen und mit durch lagerst ttentechnische Gewinnungsmethoden Transport handwerkliche Bearbeitung und Verbauung bedingten Einfl ssen Die zahlreichen Einzelprozesse die den Zerfall eines Natursteines beeinflussen lassen sich vereinfacht in drei Gro prozesse die physikalische chemische und biologische Verwitterung unterteilen die in der Praxis nicht getrennt sondern zusammen ablaufen und sich meist gegenseitig beeinflussen 7 Schwarz 1986 S 63 8 Amoroso Fassina 1983 S 2 Weber 1985 S 38 10 Neisel 1995 S 1 Nowatzky 1998 S 2 11 Neumann 1994 S 7 12 Strubendorff 1989 S 31 Weber 1985 S 38 13 Fitzner Kownatzki 1991 S 112 Cammenga Welzel 1997 S 269 14 Grimm 1984 S 16 Grasegger 1997 S 441 Carstens 2003 S 6 Laiz et al 2000 S 77 2 1 physikalische Verwitterung Zur physikalischen oder mechanischen Verwitterung geh ren alle Prozesse die aufgrund mechanischer und thermischer Effekte zu einer L
240. ndsetzung 9 10 Feuchte und Altbausanierung Sonderheft 2005 Verlag Bauwesen Berlin 2005 Widdel F Microbiology and ecology of sulfate and sulfur reducing bacteria S 469 585 in Biology of anaerobic microorganisms Zehnder AJB ed John Wiley and Sons New York 1988 Wieringa E B A Diversity of sulfate reducing bacteria along a vertical oxygen gradient in sediment of Schiermonnikoog Dissertation im Fachbereich Biologie Universit t Oldenburg 2000 Willimzig M Einfluss von Mikroorganismen auf bausch dliche Salze S 79 82 in Leitner H Laue S Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsberichte Hochschule f r Bildende K nste Dresden 2002 Klingenberg Buchkunst Leipzig 2003 Windsheimer B Snethlage R Wihr R Die Entsalzung von Steindenkm lern im Freien Forschungsbericht Nr 4 1991 Bayerisches Landesamt f r Denkmalpflege Zentrallabor Zehnder K Beobachtung von Salzverwitterungsprozessen S 13 18 in Leitner H Laue S Siedel H Hrsg Mauersalze und Architekturoberfl chen Tagungsberichte Hochschule f r Bildende K nste Dresden 2002 Klingenberg Buchkunst Leipzig 2003 Zehnder K und Arnold A Stone damage due to formate salts S 32 34 in Studies in conservation 29 1984 Anhang Fotodokumentationen Fotodokumentation Verwertung von Gipsw rfeln durch Bakterien F r die Untersuchung zur Verwertung von Gips durch die sulfatreduzierenden Bakterien
241. ndstein charakteristischen gr ulichen Gipskruste im Bereich der Hohlkehle Zwischenzustand Nach der Probennahme die mittels Dremel erfolgte wurden die drei verschiedenen Kompressensysteme aufge bracht Links und mittig sind die beiden PP Folien zwei und dreischichtig zu sehen Sie wurden zur besseren Haftung mit Teilen einer Plastikmatte abgedeckt und so in Position gehalten Rechts ist die Carbopol Kompresse zu sehen die zur Einschr nkung der Verdunstung mit PE Folie abgedeckt wurde nach dreit giger Applikation Nach drei Tagen wurden die Kompressen kurzzeitig von den Objektoberfl chen entfernt Mittels Dremel wurde aus jeder Probefl che eine Oberfl chen probe im Anschlussbereich an die Vorzustandsprobe entnommen und verpackt Die Oberfl chen zeigten zu diesem Zeitpunkt keinen Reinigungs erfolg Anschlie end wurden die Kompressen nachgen sst und wieder auf die Oberfl chen aufgebracht HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer UV Aufnahme PP Folie zweischichtig Desulfovibrio desulfuricans Die UV Aufnahme zeigt einzelne Fasern der zweischichtigen PP Folie nachdem diese sich drei Tage auf der Steinoberfl che befunden hatte Auf den Oberfl chen der Fasern hatten sich zahlreiche Bakterie
242. ndstein und die damit verbundene st rkere SO Deposition zur ckzuf hren sind Auch am K lner Dom an dem im 18 Jahrhundert Schlaitdorfer Sandstein verbaut wurde konnten Gipskrusten beobachtet werden die jedoch auf dem sp ter verbauten Obernkirchener Sandstein deutlich weniger stark ausfielen Die Untersuchung der Salzbelastung am Erfurter Dom ergab Gipsbelastungen von 15 bis 75 bei einem toniggebundenen Sandsteinmaterial Die beiden am Zeitzer Dom verbauten Sandsteine einer kieselig gebunden der andere tonig ferritisch wiesen bei einer Untersuchung 1994 beide Gips auf wobei der Nachweis eine deutlich h here Belastung bei dem tonig ferritischen Sandstein zeigte Die Salzausbl hungen am Dresdener Zwinger bestehen haupts chlich aus Alkalinitraten sulfaten und Gips Die Untersuchung verschiedener Objekte in Berlin sowie von Teilen des Zwingers in Dresden und von vier Grabsteinen des J dischen Friedhofes An der Strangriede in Hannover ergab an fast allen untersuchten Sandsteinobjekten eine Gipsbelastung Etwa 30 verschiedene Elbsandsteine die im Oktober 2005 einem Sulfatnachweis unterzogen wurden wiesen jedoch kein Sulfat in den aufliegenden schwarzen Krusten auf 8 Weber 1985 S 49 3 Neumann 1994 S 62ff 3 Neumann 1994 S 74 8 Honold 1979 S 127 88 Grell 1997 S 67 Neumann 1994 S 105 Frost et al 1988 S 43 9 Scheer 2005 S 8 8 Zusammenfassung Die Verwitterung
243. ndzustand Die z wei en Punktmarkierungen Geh aa befinden sich unmittelbar Sanss oberhalb der Probeentnahme stellen nach der Kompressen behandlung und sind von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet 16 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 15 Carbopol Kompresse Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage Probefl che 15 wurde an der Mauerabdeckung mit s dlicher Ausrichtung angelegt Die Oberfl che scheint sehr unregelm ig Mit den roten Punktmar kierungen sind die Probe entnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Die Probefl che wurde mit einer Carbopol Kompresse versehen Die Testfl chen waren den ganzen Tag intensiver Sonnen bestrahlung ausgesetzt und trockneten sehr schnell auf Das Carbopol wanderte in den Stein ein Die Fl chen wurden regelm ig durch Bespr hen mit Bakteriensuspension nachge n sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Die wei en Punktmarkierungen bezeichnen die Probeent nahmestellen des Endzu standes Die Probefl chen wurden sorgf ltig mit Wasser nachgereinigt Eine optische Ver nderung im Vergleich zu Vorzustand konnte j
244. nem Wasserdampfdiffusionstest gem DIN 52 615 unterzogen werden Dieser sollte aufzeigen ob das Porensystem der unterschiedlichen behandelten Gesteine Ver nderungen zeigt Durch die Wasserdampfdurchl ssigkeit wird die Masse des Wasserdampfes ermittelt der unter der Wirkung des innerhalb einer Probe vorhandenen Wasserdampfteildruckgef lles durch die Probe diffundiert Ber cksichtigt werden dabei Fl che Zeit und Druckgef lle Um die Probe herum wird ein Konzentrationsgef lle durch hohe Luftfeuchtigkeit auf der einen Seite in dem Messgef und niedrige auf der anderen nahezu 0 relative Luftfeuchte in einem Exsikkator geschaffen Der Wasserdampf zeigt das Bestreben einen Konzentrationsausgleich zu schaffen und muss daher die Probe passieren Dies kann nur ber eine definierte Fl che der Probe geschehen da die Seitenfl chen abgedichtet sind Im Vergleich von unbehandelten Proben mit behandelten wird deutlich ob die Pl ttchenoberfl chen durch die Behandlung eine ver nderte Wasserdampfdurchl ssigkeit aufweisen 258 5 Anhang DIN 52615 2357 Eine umfangreiche Erl uterung des Messverfahrens gem DIN 52 615 findet sich bei D ham 2003 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Der Wasserdampfdiffusions
245. nen Gipsstein Anhydrit wurden kleine Gipsw rfel mit einer Kantenl nge von 0 7 x 0 7 x 0 2 cm ges gt Die Oberfl chen der W rfel wurden mit Schleifpapier plan geschliffen und poliert um Ver nderungen deutlicher hervortreten zu lassen Die W rfel wurden gewogen und unterschiedlichen Kulturen beigegeben Parallel wurden W rfel in aqua dest in reinem unbeimpftem Puffer reinem Medium und einer Puffer Medium 178 gem den Vorgaben des BIOBRUSH Projektes 179 das Medium 63 enth lt gem Vorgaben der DSMZ die Sulfatsalze NazSO MgSO und FeSO Mischung im Verh ltnis 4 1 gelagert um die Ver nderungen die auf die Anl sung der Oberfl chen durch die L sungen zur ckzuf hren sind ermitteln zu k nnen Anfangs gewicht reines Medium Kultur desulfuricans Versuchs dauer End gewicht Differenz Gewichtsverlust in M reines Medium vulgaris reines Medium reines Medium desulfuricans vulgaris 3 ml P 1mlM desulfuricans 3 ml P 1mlM vulgaris 5 ml P 1 miM desulfuricans 5 ml P 1 miM 6 mIP 1mlM vulgaris desulfuricans 6 mIP 1mlM vulgaris reiner Puffer desulfuricans reiner Puffer vulgaris reiner Puffer reiner Puffer desulfuricans vulgaris aqua dest reines Medium 4 mI P 1mlM unbeimpfer P Tabelle 4 Gewichtsver nderung an Gipsw rfeln durch Lageru
246. nen Glanz Ein carbonatisches Bindemittel zeigt generell eine geringere Festigkeit als ein silikatisches da der Kalk um ein Vielfaches l slicher ist Die Aufnahme von SO ist bei Kalkgesteinen gr er da hier der S uregehalt des Feuchtefilms gepuffert wird w hrend dieser Vorgang bei Sandsteinen in denen eher ein saueres Milieu besteht nicht erfolgt Kieselig gebundene Sandsteine sind also generell weniger verwitterungsgef hrdet als carbonatisch gebundene Sandsteine und Kalksandsteine und zeigen daher auch seltener Belastungen durch Gipskrusten da der Stein die Calciumquelle f r die Gipsbildung nicht selber liefert Dennoch weisen auch Sandsteine zum Teil nur geringe Widerstandsf higkeit gegen ber physikalischen und chemischen Einwirkungen auf sie sind wasserempfindlich und bieten Angriffsfl chen f r die Schwefeloxide der Luft Verursacht werden die Sch den an Sandsteinen durch zu geringe Zementation empfindliche Zementationsmittel Frost den partiell hohen Gehalt an Pyrit aus dem schwefelige S ure und damit eine Zersetzung des Gesteins entstehen kann sowie eine hohe Anf lligkeit gegen ber der Mikroflora aufgrund der hohen Porosit t SO g H20 O Fe20 sehr schnell SO a P so aq H 0 O FeOOH schnell Anl sung von Carbonaten Tonen Feldsp ten Ca Mg p CaS0 2 0 Gips Na K MgSO 6 H20 Hexahydrit Na2S04 10 H20 Mirabilit K2Ca S04 zH20 Syngenit Abb 7 Schema f r die Reaktionen von
247. net sich durch eine intensive schwarze B nderung aus und ist sehr feink rnig Das Profil des Steines zeigt im Bereich einer Hohlkehle eine aufliegende gr ulich schwarze partiell fest anhaftende Kruste die in den Vorversuchen als Gips identifiziert wurde Der Sandstein Stein ll ist sehr viel grobk rniger und vermutlich den Schlesischen Sandsteinen zuzuordnen Er wirkt farblich homogener sandet aber auch viel st rker Der Stein kann nicht genau benannt werden Stein II zeigt ebenfalls leichte Krustenbildung im Bereich eines Profils Auf der Steinunterseite die offensichtlich auch l ngerfristig bewittert war haben sich ebenfalls starke Krusten von unterschiedlicher Erscheinung gebildet Auch in diesen Bereichen konnte Gips nachgewiesen werden ebenso wie auf den Seitenfl chen 2 3 Testfl chen F r die Applikation der Biokompressen wurden insgesamt 10 Probefl chen in der Gr enordnung von etwa 5x 3 cm angelegt Sie wurden wie folgt gekennzeichnet 80 Probefl che Nr Kompressensystem Bakteriensuspension Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein Il 3 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 3 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein Il 3 Tage 4 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein 3 Tage 5 Carbopol D vulgaris Sandstein Il 3 Tage 6 Carbopol D desulfuricans Sandstein 3 Tage 7 PP Folie 3 schich
248. ng in verschiedenen N hrl sungen mit Bakterien Die W rfel verblieben 14 Tage in den unterschiedlichen L sungen Die Gipsw rfel trockneten nach Entnahme aus den verschiedenen N hrl sungen unter Laborbedingungen aus Alle W rfel wurden 3 Tage nach Entnahme aus den Suspensionen gewogen und unter dem Mikroskop auf optische Ver nderungen untersucht 2 Bewertung der Gipsw rfeloberfl chen im Auflicht Die Betrachtung der Steinoberfl chen unter UV Licht mit Anf rbung durch Baclight w hrend der laufenden Versuche hatte ergeben dass diese von den Bakterien rasenartig berzogen worden waren Weiterhin erschienen die Steinoberfl chen deutlich angel st Die Bakterien beider Kulturen zeigten eine starke Affinit t zu den Oberfl chen der Gipsw rfel In der N hrl sung waren weiterhin leichter l sliche Partikel des Gesteins die sich von den Steinoberfl chen gel st und im Medium verteilt hatten erkennbar Auch diese kleineren Partikel waren bers ht mit Bakterien HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Abb 19 und 20 Oberfl che des 14 Tage in aqua dest gelagerten Steines im Vergleich mit Gips 14 Tage in Puffer 1 mm Auch die Betrachtung der Gipsw rfel im Auflichtmikroskop ergab eine deutliche Ver nderung
249. nn Das Steinmaterial zeigt partiell eine dunkle B nderung die im EDX als Magnesium und Sauerstoff identifiziert wurde Auch dies kann die Bakterient tigkeit beeinflussen Mit der Puffer Medium Mischung konnten gute zu dem reinen Medium vergleichbare Ergebnisse erzielt werden Die besten Ergebnisse erzielten Puffer Medium Mischungen im Verh ltnis 3 1 Um den Anteil an Medium weiter zu reduzieren wurde im Folgenden ein Mischverh ltnis von 4 1 berpr ft und als geeignet eingestuft Dieses wurde f r die folgenden Versuche am Objekte genutzt 4 Betrachtung der Gipsw rfel im Rasterelektronenmikroskop Um zu ermitteln in welcher Form die Bakterien die Oberfl chen der Gipsw rfel angreifen wurden die Proben 7 und 13 nach Versuchsdurchf hrung f r die Beprobung im REM vorbereitet Die REM Aufnahmen der Gipsw rfeloberfl chen zeigen eine m ige Besiedlung Die Bakterien legen sich partiell rasenartig auf die Oberfl che Vereinzelt konnte auch beobachtet werden wie sie sich in die Oberfl che einfra en Ein die gesamten Oberfl chen bedeckender Rasen wie er bei den ersten Betrachtungen unter UV Licht beobachtet worden war konnte nicht nachgewiesen werden HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gips 7 6
250. nnbar Zwischenzustand Die Aufnahme des Zwischenzustandes zeigt in Probefl chke 8 links die aufgebrachte Carbopol Kom presse und die dreischichtige PP Folie in Probefl che 9 mittig auf der Steinfl che Die Probefl chen wurden dreimal t glich morgens mittags und abends mit der unbeimpften Puffer Medium Mischung nachgefeuchtet nach dreit giger Applikation Nach drei Tagen wurden auch die Neutralkompressen kurz zeitig von der Oberfl che entfernt Im direkten Anschluss bereich an die Vorzustands proben wurden mit dem Dremel Proben genommen und verpackt Anschlie end wurden die Kompressen neu befeuchtet und erneut auf die Oberfl chen aufgebracht HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer nach sechst giger Applikation Nach 6 Tagen wurden die Kompressen endg ltig von den Oberfl chen abgenommen Es erfolgte eine weitere Proben nahme Eine optische Ver nderung war unmittelbar nach Abnahme der Kompressen und anschlie ender Probennahme nicht erkennbar Endzustand nach 2 Wochen Auch zwei Wochen nach Abnahme der Kompressen zeigten die Probefl chen an der Seite von Stein Il keine optischen Ver nderungen Eine leichte Aufhellung geht auf den bei der Probennahme entstandenen Steinstaub zur ck
251. nnoch war eine hohe Anzahl an gr n fluoreszierenden Mikroorganismen erkennbar Abb 39 Rot fluoreszierende Bakterien lagen nur in sehr geringen Mengen vor Die Bakteriendichte war in beiden Desulfovibrio Kulturen sehr hoch Bewegung konnte nicht beobachtet werden Die Carbopol Kompressen in Polen zeigten hohe Zelldichten und ber 90 gr ne Fluoreszenz Bewegung konnte auch hier nicht beobachtet werden In der Carbopol Kompresse des Hildesheimer Domes konnten keine Zellen nachgewiesen werden Abb 40 Wegen der starken Auftrocknung bzw Einwanderung in den Stein war es nicht m glich reines Carbopol Material zu untersuchen die Probe war mit Japanpapier versetzt Das organische Material zeigt eine starke Eigenfluoreszenz so dass Bakterien nicht erkannt werden konnten 100 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer 1 2 Betrachtung einer Krustenprobe unter UV Licht Unmittelbar nach der Probennahme wurde die Oberfl che jeweils einer Probe der unterschiedlichen Objekte mit einem Tropfen Baclight versehen und unter UV Licht bewertet Auf allen Oberfl chen waren sowohl rot als auch gr n fluoreszierende Bakterien erkennbar wobei der Anteil an gr n fluoreszierenden Organismen deutlich h her war Die Oberfl chen zeigten eine
252. nol gereinigt Die Seitenfront wurde wieder aufgesetzt und t3 abgedichtet Die Anaerobenkammer wurde mit technischem Stickstoff mit Terosta probeweise begast Damit konnte die Dichtigkeit best tigt werden Anschlie end wurde die gesamte Kammer f r etwa 2 Stunden begast so dass sich im Innenraum eine weitgehend sauerstofffreie Stickstoffatmosph re einstellte Der Versuch ein Feuerzeug in der Kammer zu z nden misslang so dass davon ausgegangen werden konnte dass kein Sauerstoff mehr in der Anaerobenkammer enthalten war Die Nachbegasung der Kammer erfolgte sp ter alle sieben Tage f r je 1 Stunden Nach jedem Vorgang wurde die Kammer ebenfalls kurzzeitig begast 133 Terostat IX Abdichtungsmasse Henkel Teroson GmbH 32 3 3 Aktivierung der Bakterien Im Rahmen des BIOBRUSH Projektes war das sulfatreduzierende Bakterium Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans verwendet worden Auch Heselmeyer und andere Autoren setzten Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans und Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris f r ihre Versuche ein Die beiden Bakterien Arten wurden von der Deutschen Sammlung f r Mikroorganismen DSMZ in gefriergetrockneter Form bezogen und vor Beginn der Experimente aktiviert 3 3 3 Sulfatreduzierende Bakterien Sulfatreduzierende Bakterien werden allgemein als obligat anaerob bezeichnet Sie bevorzugen einen pH Wert von etwa 7 und wachsen nur bei einem Redoxpotential von weni
253. norganische und Angewandte Chemie Universit t Hamburg 1994 Nord A G und Ericsson T Chemical analysis of thin black layers on building stone S 25 35 in Studies in conservation 38 1993 Nowatzky W Konzipierung und Aufbau eines Windkanals zur Depositionsmessung und Klimasimulation sowie Untersuchungen zur Deposition von Schwefeldioxid auf Gesteinspr fk rpern und Surrogatfl chen Dissertation im Fachbereich Chemie Universit t Hamburg 1998 Parrini P L Peruccia G und Pizzigoni G Influence of climate and anthropogene pollution on stone decay S 792 800 in M J Thiel Hrsg Conservation of stone and other materials Proceedings of the international RILEM UNESCO Congress Volume Il preventions and treatments Paris 1993 Petersen K und Krumbein W E Mikroorganismen beschleunigen den Zerfall mittelalterlicher Wandgem lde in der Krummh rn am Beispiel der Wandmalereien in der ev ref Kirche in Eilsum S 57 70 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1989 Petersen K und Krumbein W E Untersuchungen mikrobieller Sch digung von Wandmalereien S 49 64 in Jahresberichte Steinzerfall Steinkonservierung Verlag Ernst und Sohn Berlin 1992 Ranalli G Matteini M Tosini l Zanardini E und Sorlini C Bioremediation of cultural heritage removal of sulphates nitrates and organic substances S 231 244 in Ciferri O Tiano P und Mastromei G Of
254. nsatz allerdings wurde die Kompresse f r 6 Tage auf der Oberfl che belassen Die Fl chen wurden regelm ig mit Bakteriensuspension nachge n sst Endzustand In der Aufnahme ist die Probefl che im Endzustand zu sehen Optische Ver nderungen nn gegen ber dem Vorzustand een o Tape C no waren nicht erkennbar Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet 10 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 9 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 9 im Vorzustand Die Oberfl che ist durch eine gleichm ige schwarze Kruste gekennzeichnet Mit den roten Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse aus dreischichtiger PP Folie die auf beiden Seiten mit Folie abgedichtet und gedochtet war Die Folie wurde mittels Abdeckmatte und Gewebeband auf der Oberfl che fixiert Die Fl chen wurden regelm ig nachgen sst Endzustand Im Endzust
255. nsger t Nr 16306 16307 Sartorius AG Zellulose Nitrat Filter Porendurchmesser 0 45 um Sartorius AG Zellulose Nitrat Filter Porendurchmesser 8 um Sartorius AG Quantofix Testst bchen halbquanitativer Sulfatnachweis Vollquantitativer Sulfatnachweis Spectroquant Nr 1 14791 0001 Fa Merck Spektralphotometer Spectronic Genesys 2 Steins ge W Rominger mechanische Werkst tte Bitz Nasss ge Steinadler A Ritzl GmbH Nersingen Thomakammer Superior Marienfeld Germany
256. nw rfel vor und nach der Kompressenbehandlung Die unterschiedlichen Kompressenmaterialien werden jeweils mit ihrem Anfangsbuchstaben abgek rzt Das Verwenden einer Trennschicht aus Zellstoff bzw Japanpapier hat den intensiven Eintrag des Kompressenmaterials in das Korngef ge unterbunden Das Entfernen der Kompressen wurde dadurch wie bei U Haller beschrieben erheblich erleichtert die Haftung der Kompresse am Stein war dennoch gew hrleistet Es erscheint sinnvoll eine solche Trennschicht auch am Objekt aufzubringen Zu ber cksichtigen ist zus tzlich dass es sich bei den Probew rfeln um frisch ges gtes Steinmaterial mit einer ebenen Oberfl che handelt Durch Krusten gekennzeichnete 214 Haller 1994 S 55 Steinoberfl chen haben meist ein sehr raues und profiliertes Oberfl chenerscheinungsbild von dem Pasten sehr schwer zu entfernen sind Durch einen Parallelversuch bei dem Bakteriensuspension durch Japanpapier filtriert wurde konnte best tigt werden dass die Bakterien in der Lage sind das Japanpapier ohne weiteres zu berwinden Es kam zu keiner Anreicherung der Zellen vor dem Filter nur wenige Bakterien konnten auf dem Japanpapier nachgewiesen werden Dagegen wurden gr ere Partikel aus dem Medium durchaus von der Zellstoffschicht aufgehalten so dass diese zus tzliche Trennschicht zwischen Carbopol Kompresse und Bauwerksoberfl che f r die Applikation der Biokompressen als positiv zu bewerten ist Dennoch k
257. obefl chen an Stein I die sich in einer Hohlkehle befanden gestaltete sich die Fixierung der Folien Kompressen etwas schwierig da die aufliegende Matte der Hohlkehle nicht ohne Weiteres anzupassen war Die Carbopol Kompressen hafteten ebenfalls fest auf der Oberfl che teilweise jedoch st rker an der aufliegenden Folienschicht so dass das Japanpapier partiell beim Nachn ssen einriss Es kam vor allem auf der Seitenfl che des Steins Il zu einem starken Einwandern des Carbopols in den Stein eine pastose Schicht auf der Oberfl che war bereits nach einem Tag nicht mehr erkennbar Dennoch wurde das Japanpapier bis zur Abnahme weiter mit Bakteriensuspension regelm ig nachgefeuchtet 2 7 Probennahme Endzustand Nach drei Tagen wurden alle 9 Kompressen kurzzeitig von den Oberfl chen abgenommen Die kleinen Kompressenfolien aus PP Folie hatten die Feuchte gut zur ckgehalten und pr sentierten sich auch in der Mitte noch feucht Die Carbopol Kompresse auf Stein Probefl che 6 war weitgehend in den Stein eingezogen w hrend die Kompresse auf Stein II Probefl che 5 unver ndert erschien Die Carbopol Kompresse mit der unbeimpften Medium Puffer Mischung zeigte einen deutlichen Volumenverlust die Carbopol Paste war in die Steinoberfl che eingezogen Aus dem Vlies Bereich der PP Folien wurden kleinste Faserproben herausgeschnitten Bei den mit Carbopol behandelten Fl chen wurde mit einem Zahnarztspachtel etwas Kompressenmaterial
258. obiologie Springer Verlag Berlin 2002 D ham G Methoden der Kennwertermittlung im Tiefenprofil zur Planung und berpr fung von Konservierungsma nahmen Untersuchung ausgew hlter Messverfahren am Beispiel des Hildesheimer Rh tsiltsteines vom Kreuzgang der St Michaeliskirche Facharbeit zum Diplom an der HAWK FH HHG unver ffentlicht Hildesheim 2003 Dilling W und Cypionka H Aerobic respiration in sulphate reducing bacteria S 123 128 in Arch Microbiol 71 1990 Ehling A Die oberkretazischen Bausandsteine Schlesiens Petrographie Geochemie Gesteinstechnische Eigenschaften Verwitterung und Verwendung sowie Charakterisierung ihres Kathodolumineszenz Verhaltens Dissertation am Fachbereich Geowissenschaften und Geographie Hannover 1999 Fitzner B und Kownatzki R Bauwerkskartierung Schadensaufnahme an Naturwerksteinen S 25 40 in Der freiberufliche Restaurator Heft 4 1990 Frost B Lunkwitz R und Steger W E Salzsch den an Sandsteinfassaden S 43 45 in Farbe und Raum 2 1988 F chtbauer H Sedimente und Sedimentgesteine Schweizerbart Stuttgart 1988 Gauri K Lal Chowdhury A N Kulshreshtha N P und Punuru A R The sulfation of marble and the treatment of gypsum crusts S 201 206 in Studies in conservation 34 1989 Gervais A Gervais K und Lepper J Naturwerksteinvariet ten im Kreuzgang ihre Eigenschaften Verwendung und geologische Herkunft S 149 152 in Segers Gloc
259. ockerung bis hin zum kompletten Zerfall eines Gesteinsgef ges f hren Darunter fallen 1 Temperaturverwitterung die aus der unterschiedlichen Ausdehnung von Oberfl che und tiefer liegenden Steinzonen resultiert und zur Auflockerung und Schalenbildung f hren kann 2 Frostsch den die mit h ufigem Frost Tauwechsel zusammenh ngen und aufgrund von Eiskristallisation zu einer irreversiblen Gef gedehnung f hren k nnen 3 mechanischer Abtrag durch Wind und Wasser die Partikel mit sich f hren 4 Quellen und Schwinden die ebenfalls unter Wassereinfluss zu einer Gef gebelastung und damit zu Aufl sung oder Schalenbildung der Oberfl che f hren k nnen sowie 5 der Einfluss von Salzen der im Folgenden n her erl utert werden soll Die physikalische Verwitterung umfasst rein physikalische physikalisch chemische physikalisch mechanische und physikalisch biologische Prozesse 2 2 chemische Verwitterung Die chemische Verwitterung erfasst alle Prozesse bei denen die Bestandteile des Gesteins mit der Umgebung reagieren Durch die chemische Verwitterung werden physikalische Prozesse initiiert die gleichzeitig Wegbereiter f r ein intensiveres Wirken chemischer Reaktionen sind Einfluss auf die chemische Verwitterung von Gestein hat in erster Linie die Deposition von Luftschadstoffen Sie k nnen durch trockene oder feuchte Depositionen auf die Bauwerksoberfl che gelangen wobei die feuchte Deposition auf weit entfernte Emi
260. onswiderstand an verkrustetem Steinmaterial dagegen ergaben eine ffnung des Porenraumes Der Wasserdampfdiffusionswiderstand wurde durch die Sulfatreduktion etwa um die H lfte gesenkt Die mit Carbopol Kompressen behandelten Oberfl chen dagegen wiesen eine Verdichtung auf die der Bakterient tigkeit entgegenwrrkt Die Anf rbung von Probenmaterial auf Gips zeigte unterschiedliche Ergebnisse Vor allem wurde deutlich dass die Bakterien nur Gips im oberfl chennahen Bereich verwerten k nnen Sulfat in tieferen Gesteinslagen wurde nicht erfasst Die Ermittlung des quantitativen Gipsgehaltes der Proben des Vor und Endzustandes ergab eine nachweisbare Verminderung des Sulfatgehaltes in der Krustenzone bei 90 der Proben Die Bakterien setzen nach mehr als drei Tagen kein Sulfat mehr um 2 Gewonnene Erkenntnisse Im Rahmen der umfangreichen Untersuchungen konnte festgestellt werden dass die sulfatreduzierenden Bakterien Sulfate aus Gipskrusten auf unterschiedlichen Sandsteinen umsetzen k nnen Die Verwendung von Bakterienkompressen kann zu einer Reduzierung des Sulfats im Stein von bis 100 f hren allerdings nur im oberfl chennahen Bereich Die Applikation selbst stellt keine besonderen Anforderungen an den Restaurator Die Kompressenfolien erm glichen eine schnelle Durchf hrung der Salzverminderung sind jedoch nur f r ebene Oberfl chen geeignet Weiterhin sind die Folien schwer an rauen und sandenden Oberfl chen zu befestigen Di
261. orgelegt von Malaika Scheer 1 1 Betrachtung der Kompressenmaterialien unter UV Licht An allen drei Objekten wurden unmittelbar nach Abnahme der Kompressen aus den verwendeten Folien kleine Faserproben der Kompressen entnommen Daf r wurde bei der zweischichtigen Folie ein kleiner Bereich aus der Mitte der Kompresse ausgeschnitten Bei der dreischichtigen Folie wurden die Fasern aus einer Dochtung entnommen und in ein Greiner R hrchen berf hrt Ebenso wurde eine kleine Menge applizierte Carbopol Paste entnommen und in ein Greiner R hrchen berf hrt Die verschiedenen Kompressenmaterialien wurden anschlie end unter UV Licht bewertet 1 1 a Foliensysteme Die Kompressenfolien zeigten unter UV Licht bei Anf rbung mit Baclight eine starke Eigenfluoreszenz Daher mussten einzelne Fasern vorsichtig mit der Pinzette abgetrennt werden um eine Betrachtung der Bakterien zu erm glichen Bei den Proben der drei behandelten Objekte zeigte sich dass sich die Bakterien die auf die Kompressen aufgespr ht worden waren auf den Oberfl chen der Poly Vinyl Fasern angelagert hatten Partiell war es zu einer Anh ufung in bestimmten Bereichen gekommen Dieses Ph nomen konnte bei beiden Desulfovibrio Kulturen nachgewiesen werden Abb 37 und 38 mit D vulgaris beimpfte PP Folien 2 und 3 schichtig unter UV Licht eingesetzt im Labor Bei den Proben des Laborversuchs war eine hohe Zelldichte mit etwa 50 gr n fluoreszierenden Organism
262. r 086 A Attapulgit B Bentonit C Carbopol L Laponit M Meerschaumpulver 2 Lagen jeweils eine Lage Japanpapier unter und ber der Kompressenpaste 1 Lage eine Lage Zellstoff ber der Kompressenpaste HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 Tropfenmessung Steinreihel Zeit 28 07 Zeit 08 08 Steinreihe I Zeit 15 08 Zeit 25 08 m 1 osef 100 0 0821 a EE mw e E a AT m2 25o 0 5587 0 3003 m2 gt 10 0 3209 0 0856 0 5157 0 4579 0 2885 0 1810 1250 mozsel Dal of I 200 02820 100 0 1408 mw 1 27 oe 237 osehfew 20 028 207 0 14 ohne 200 0 821 180 0 2362 ohne 1 80 0 3547 1 90 0 2319 Behandlung 0 1943 1 70 0 2834 Behandlung 0 2194 1 50 0 2677 nl oaz 100 oszel 200 ostael 1 50 0 3803 A Attapulgit B Bentonit C Carbopol L Laponit M Meerschaumpulver 2 Lagen jeweils eine Lage Japanpapier unter und ber der Kompressenpaste 1 Lage eine Lage Zellstoff ber der Kompressenpaste HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 Tropfenmessung Tropfenmessung Durchschnittswerte in cm Zeit in mi
263. r Stoffkonzentration 264 Wartenberg 1989 S 58 Zur Erstellung der Eichkurve wurde zun chst eine Verd nnungsreihe von Sulfat hergestellt Als Sulfatsalz wurde Ammoniumsulfat NH4 2 SO4 ausgew hlt und eine ges ttigte L sung als Standard hergestellt Die Verd nnungsreihe sah Sulfatgehalte im Bereich zwischen 25 und 500 mg SO vor Die Messungen der Objektproben erfolgten bei einer Wellenl nge von 525 nm gegen eine 0 Probe Die Berechnung erfolgte anhand der Eichkurve Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 im Anhang aufgef hrt 2 5 b Ergebnis Die Ergebnisse der Photometermessung zeigten f r den Gro teil der untersuchten Proben eine deutliche Sulfatreduzierung durch die Bakterienbehandlung Lediglich eine der Laborproben L2 sowie eine der Domproben D5 wiesen nach der Behandlung einen h heren Sulfatanteil auf als vorher Die Sulfatreduktion betrug zwischen 3 und 100 Ergebnisse der Photometermessung in mg Sulfat g Steinprobe g Vorzustand m Endzustand 3 Tage o Endzustand 6 Tage 7 L1 2 13 L4 L5 L6 L7 L8 19 LO Di D2 D3 DA D5 D6 D7 D8 D9 P4 P2 P3 P0 PB Probenbezeichnung L Labor D Dom P Polen e gt o gt 0 Sulfatgehalt in mg g Stein N x Abb 59 zusammengefasste Ergebnisse der Photometermessungen Die Tabelle verdeutlicht die starken Unterschiede des Sulfatgehaltes der Vorzustandsproben Die Werte f r das Laborsteinmaterial schwank
264. r beprobte und am Dom verbaute Steinmaterial sehr dicht Dies kann auf fr here partielle Festigungsma nahmen hinweisen M glicherweise geht die Verdichtung aber auch nicht auf fr here Behandlungen sondern auf die intensive Bildung von Gipskrusten zur ck die zu einer Verstopfung des Porenraumes gef hrt hat Die 255 S Abb 4 Bild b c und d S 14 Abweichungen zwischen unbehandelten und behandelten Oberfl chen sind generell als sehr gering zu bewerten bei den Mirowskimessungen ist zu ber cksichtigen dass die Krusten auf Natursteinen sehr unregelm ig sind Selbst wenn sie optisch weitgehend identisch erscheinen kann es doch in ihrer Zusammensetzung zu erheblichen Unterschieden kommen So sind die Messungen der Wasser und L semittelaufnahme nach Mirowski unter Vorbehalt zu betrachten Die Applikation der Bakterien auf die Steinoberfl chen hat zu keiner Verschlechterung des Feuchtehaushaltes in den untersuchten Steinen gef hrt Allerdings zeigt die Mirowskimessung auch dass die Bakterien nicht in der Lage sind das verstopfte Porengef ge durch die Verwertung des Gipses zu ffnen Die Verdichtung der Probefl che durch Carbopol am Dom muss weiter berpr ft werden 2 2 Messungen zur Wasserdampfdurchl ssigkeit Die berpr fung der Fl ssigkeitsaufnahme hatte keine wesentlichen Ver nderungen der Oberfl chen nach der Applikation der Biokompressen gezeigt In einem weiteren Versuch sollten behandelte Probefl chen ei
265. r schnell Es lie sich leicht mit aqua dest auf den Steinoberfl chen fixieren Weitere Unterschiede in der Anwendung von Zellstoff und Japanpapier konnten nicht ermittelt werden Auch mit Japanpapier als Trennschicht unter den Kompressenpasten konnten die Pasten leicht entfernt werden Die Oberfl chen zeigten optisch keine Ver nderungen Die Verwendung von Japanpapier schien als Abdeckschicht zur Erleichterung der Durchfeuchtung ebenso geeignet wie Zellstoff Die W rfel bei denen auf eine Trennschicht aus Zellstoff oder Japanpapier verzichtet worden war unterschieden sich nach ein und zwei Tagen optisch nicht von den brigen Steinw rfeln Durch die oben aufliegende Japanpapierlage konnten auch sie regelm ig nachgen sst werden Alle Materialien hafteten an den Steinoberfl chen Die Kompressenmaterialien lie en sich nach drei Tagen mithilfe eines Spachtels leicht von den W rfeln entfernen Die Oberfl chen wurden anschlie end mit aqua dest und einem weichen Pinsel von den optisch erkennbaren R ckst nden befreit Um die m gliche Verdichtung der Steinoberfl chen zu berpr fen wurden alle mit Kompressen behandelten Steinoberfl chen anschlie end einem Tropfentest unterzogen Ebenso wurden an unbehandelten Steinen Referenzuntersuchungen durchgef hrt 6 Tropfenmessung Mit Hilfe eines einfachen Tropfentests der entsprechend der Diplomarbeit von Heiling durchgef hrt wurde wurde die Ver nderung der kapillaren Wasse
266. rauen Oberfl chen abgenommen werden k nnen war auch durch berpr fung der Oberfl chen mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie nicht eindeutig zu 218 ermitteln Es wurde jedoch nachgewiesen dass por ses Material deutlich mehr Gelr ckst nde im Gef ge aufweist als dichte Oberfl chen Daher wird von einer 215 Burnstock White 1990 S 36ff 216 Haller 1994 S 51 217 Haller 1994 S 57 218 Burnstock White 1990 S 38 219 Haake 2001 S 57 Verwendung auf por sen rauen kapillar wirksamen Oberfl chen abgeraten Der Aufwand der Nachreinigung steht in keinem Verh ltnis zu der Gelreinigung selbst M glicherweise sollten f r die Nachreinigung und vollst ndige Entfernung der Kompressenreste auch Alternativen wie Testbenzinmischungen untersucht werden 8 Verhalten der Bakterien innerhalb unterschiedlicher Kompressenmaterialien Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Untersuchung und Auswahl geeigneter Kompressenmaterialien war ob und wie lange die Bakterien in den Kompressenmaterialien berleben Die Kompressenmaterialien Attapulgit und Meerschaumpulver hatten bei dem Tropfentest akzeptable Ergebnisse erreicht Weiterhin sprach ihre gute Verarbeitung f r diese Materialien Sie schufen einen dichten Film auf der Oberfl che und waren leicht wieder zu entfernen Carbopol zeigte die langsamste Auftrocknung Die anderen gepr ften Materialien zeigten eine unregelm ige aber starke Verdichtung der Oberfl che
267. raufnahme der W rfeloberfl chen ermittelt Der Versuch der in der Regel f r die Pr fung von Hydrophobierungsmitteln verwendet wird sollte nachweisen ob die verwendeten Kompressenpasten zu einer Verdichtung der Oberfl chen gef hrt haben Generell sind Folgesch den nach der Behandlung mit L semittelgelen zumindest in der t Sollte sich nach dem Entfernen der Pasten eine Holzrestaurierung nicht bekann Ver nderung der Steinoberfl chen ergeben so sollte die Applikation dieses Materials aus Sicht des Restaurators m glichst vermieden und nach einem Alternativmaterial gesucht 207 Heiling 2003 S 95 208 Walch von Miller 2003 S 58 werden Bei den durchgef hrten Untersuchungen wurde die Zeit gemessen in der ein Tropfen vollst ndig in die Oberfl che eindringt Gleichzeitig wurde der Durchmesser des Tropfens bestimmt Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten wurde f r alle Versuche dieselbe Pipette mit einem Tropfenvolumen von 0 03 ml verwendet Jeder Steinw rfel wurde dreifach beprobt und mit den Ergebnissen f r unbehandelte Natursteinoberfl chen desselben Materials verglichen Der Versuch wurde einmal direkt nach Entfernung der Kompressen sowie 10 Tage sp ter durchgef hrt Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 im Anhang zusammengefasst Auf allen mit Kompressenpasten behandelten Steinoberfl chen blieb der Tropfen nicht als Perle stehen sondern breitete sich relativ schnell aus Tropfendurchmesser Durchschnitts
268. rbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Roter Sandstein Probefl che 23 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage In der Aufnahme ist die Probefl che 23 im Vorzustand zu sehen Sie befindet sich ebenfalls auf rotem Sandstein an der Westfassade des Schlosse Mit den roten Punkt markierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis gekennzeichnet Zwischenzustand Die Probefl che wurde mit einer Kompresse aus dreischichtiger PP Folie versehen die mit Desulfuricans L sung getr nkt wurde Die Kompresse wurde mittels Gewebeband und einer Schutzmatte f r die Fixierung befestigt Die Oberfl che der Kompresse wurde regelm ig durch Bespr hen nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Eine optische Ver nderung nach der Kompressenbehandlung war nicht erkennbar Die wei en Punktmarkierungen markieren die Probeentnahmestellen des Endzustandes Sie befinden sich in direktem Anschluss an die Vorzustandsproben 25 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Roter Sandstein Probefl che 24 Carbopol Kompresse Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage Probefl che 24 wurde auf rotem Sandstein an
269. rchen mit Pufferl sung aufgef llt und gesch ttelt Dieser Waschvorgang wurde 3mal durchgef hrt Nach dem Aufsch tteln der Pellets in dem Puffer konnte die Zelldichte ermittelt werden Bei der Beprobung des Sedimentes konnte jedoch festgestellt werden dass mehr als die H lfte der in den Suspensionen enthaltenen Bakterien nicht von den Medienbestandteilen zu trennen waren Die Zellen die sich auf Partikeln des Mediums angelagert hatten sedimentieren mit den Medienbestandteilen Sie stehen demnach f r eine Applikation nicht mehr zur Verf gung Dennoch wurde der berstand weiter behandelt und untersucht Durch das mehrfache Zentrifugieren konnten die Bakterienzellen weitgehend von den Bestandteilen des Mediums befreit werden Es konnte eine extrem hohe Zelldichte erreicht werden Die Zentrifuge schien dabei keinen besonderen Einfluss auf die Aktivit t der Zellen zu haben die intensive Bewegung st rte die Bakterien nicht in ihrer Eigenbewegung 2 2 Untersuchungen zur Bakterienanzahl In einem Folgeversuch sollte ermittelt werden welche Menge an beimpftem Medium zentrifugiert werden muss um so viele Zellen zu erhalten dass die Applikation auf einer Steinfassade sinnvoll erscheint Im Rahmen des BIOBRUSH Projektes wird f r die Applikation der Bakterien auf die Steinoberfl che eine Zelldichte von 10 Bakterien ml empfohlen Die drei Wochen alten Kulturen zeigten vor Beginn des Versuchs eine sehr hohe Zelldichte sowie partiel
270. rden Auch die W rfel 16 und 17 die in reinem Medium bzw in unbeimpfter Puffer Medium Mischung gelagert wurden zeigten keine markanten optischen Ver nderungen Allerdings kam es auch hier zu einer leichten Gewichtabnahme Alle Oberfl chen unterscheiden sich von der unbehandelten Oberfl che Auch der in reinem aqua dest gelagerte Gipsw rfel 15 zeigt eine leicht ver nderte Oberfl che bei der die einzelnen nadelf rmigen Kristalle nicht mehr so deutlich in Erscheinung treten Diese sind jedoch bei den in reinem Medium gelagerten W rfel 16 und dem in Puffer Medium Mischung gelagerten W rfel 17 nach wie vor erkennbar Dort ist es aber anders als bei der reinen Wasserlagerung zu einem leichten Gewichtsverlust gekommen Alle Gipsw rfel wurden nach Versuchsdurchf hrung unter Laborbedingungen gelagert und standen Folgeversuchen weiterhin zur Verf gung Alle Aufnahmen wurden bei 40facher Vergr erung mit Digitalkamera erstellt und anschlie end bearbeitet Der Balken bezeichnet in allen Aufnahmen eine L nge von 1 mm Fotodokumentation unbehandelte Gipsw rfeloberfl che Die Aufnahme zeigt die Oberfl che eines unbehandelten Gipsw rfels nach dem Schleifen und Polieren Deutlich sind die Kristalle in unregelm iger Schichtung erkennbar Weiterhin sind auch unterschiedliche Farbbereiche wie eine dezente B nderung im unteren Bildbereich zu sehen Inwieweit diese verschiedenen Gesteinskomponenten unterschiedliche L slichkeit und V
271. rden f r alle folgenden Anzuchten als Kriterien f r die Bewertung der Kulturen die Zelldichte der Anteil an beweglichen Bakterien Aktivit t sowie der Anteil an gr n fluoreszierenden Zellen Vitalit t definiert Eine Ausz hlung der Bakterien konnte aufgrund der Anzahl an Beprobungen nicht erfolgen Die Zelldichte der Anteil an gr n fluoreszierenden Zellen sowie die Beweglichkeit wurden gesch tzt Die Bakterien der beiden Stammkulturen wuchsen gut in dem selbst hergestellten Medium an und zeigten bereits nach 2 Wochen hohe Zellzahlen Nach ca 5 bis 20 Tagen wurde frisch hergestelltes Medium mit den angezogenen Kulturen angeimpft Dabei wurden sterilisierte Erlenmeyerkolben jeweils mit 30 ml Medium gef llt und mit etwa 1 mi Kultur angeimpft Die Kulturen konnten auf diese Art und Weise ber 6 Monate am Leben erhalten werden Um den optimalen Zeitpunkt f r die berimpfung zu ermitteln wurden in verschiedenen Voruntersuchungen die Zelldichte Beweglichkeit und Anteil an gr n fluoreszierenden Zellen ber die ersten 7 Tage nach Animpfung t glich berpr ft Desulfovibrio vulgaris entwickelte bereits nach drei bis sechs Tagen extrem hohe Zelldichten mit einem gro en Anteil an lebenden Bakterien Danach sank der Anteil an lebenden Bakterien Nach sechs Wochen waren fast alle Bakterien abgestorben Desulfovibrio desulfuricans dagegen entwickelte sich in zahlreichen Anzuchten deutlich langsamer und zeigten meist erst nach drei b
272. regelm iger und unruhiger erscheinen REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 5 Die REM Aufnahme zeigt einen Probenbereich nach der Behandlung mit Carbopol Im Vergleich zum Vorzustand wird deutlich dass die helleren Bereiche weitgehend verschwunden sind Reste der Oberfl chenbehandlungen sind nicht erkennbar Das Material erscheint schieferartig geschichtet 15 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 6 Vorzustand Kompresse Carbopol Desulfovibrio desulfuricans Probefl che 6 wurde ebenfalls an der Westwand des Nordparadieses angelegt Vor der Ma nahme wurden drei Krustenproben entnommen und f r die Aufnahme mit roten Punktmarkierungen gekenn zeichnet Die Oberfl che ist gleichm ig mit einer dicken harten Schicht berzogen die in kleinen Bereichen bereits abgeplatzt ist Zwischenzustand Entsprechend zu Befundstelle 5 wurde die Probefl che 6 mit einer Carbopol Kompresse versehen die mit der Bakterienl sung des Bakteriums Desulfovibrio desulfuricans hergestellt wurde Die Masse wurde gleichm ig auf eine Lage Japanpapier aufge spachtelt und mit Japanpapier und PE Folie abgedeckt Die Probefl che wurde zweimal t glich mit Bakterienl sung nachgefeuchtet Endzustand n
273. rfl chen einzusetzen von denen es schwer wieder zu entfernen ist Unklar bleibt warum die Steinoberfl chen ohne Trennschicht und ohne Nachreinigung das beste Ergebnis liefern In den Vorversuchen zu den Kompressenmaterialien hatte sich ergeben dass die Trennschicht aus Japanpapier f r die Entfernung des Carbopols von den Oberfl chen sehr hilfreich ist Der ermittelte Wasserdampfdiffusionswiderstand widerspricht dem Die u Werte der beiden Wasserdampfdiffusions Messungen wurden auf 10 cm umgerechnet um einen direkten Vergleich zu erm glichen H Werte der Wasserdampfdiffusion an Pl ttchen mit Bakterienkompresse umgerechnet auf 10 cm ermittelter y Wert p Wert auf 10 cm Proben ohne Behandlung Nullprobe Proben mit Behandlung Wasserkompresse H Werte der Wasserdampfdiffusion an Carbopol Pl ttchen umgerechnet auf 10 cm ermittelter u Wert pu Wert auf 10 cm mit Japanpapier ohne Nachbehandlung ohne Japanpapier mit Heissdampf ohne Japanpapier ohne Nachbehandlung ohne Behandlung Tabelle 16 Vergleich der u Werte der 1 und 2 Messung zum Wasserdampfdiffusionswiderstand Das frisch ges gte Steinmaterial zeigte mit durchschnittlich 60 61 f r unbehandelte Probepl ttchen gegen ber 38 63 f r das verkrustete Steinmaterial einen deutlich h heren Wasserdampfdiffusionswiderstand Dies geht vermutlich auf Steinstaub der sich w hrend des S gens der Proben in den oberfl chennahen Ber
274. rgenommen werden der die Vitalit t der Bakterien unterstrich Aus jedem der Gef e wurde ein Tropfen des beimpften Mediums entnommen und auf einem Objekttr ger platziert Dieser wurde mit etwa der gleichen Menge Baclight versehen Baclight ist ein Farbstoff der in der Lage ist lebendige und tote Bakterien unterschiedlich anzuf rben und dies unter UV Licht aufzuzeigen Dabei zeigen die vitalen Organismen gr ne die bereits abgestorbenen eine rote Fluoreszenz Die Proben wurden am Durchlichtmikroskop untersucht und bewertet Alle folgenden Aktivit tsnachweise erfolgten entsprechend bei gleicher Vergr erung Abb 9 gr ne und rote Bakterienfluoreszenz 162 Molecular Probes LIFE DEAD Baclight Bacterial Viability Kits Product Information Internet S Anhang Datenblatt 163 Zeiss Filtersatz 09 excitation BP 450 490 beamsplitter FT 510 emission LP 515 400fache Vergr erung gilt f r alle folgenden Untersuchungen soweit nicht anders vermerkt 164 5 Anhang Tabelle 2 Bewertung der Bakterienvitalit t und aktivit t Die Aktivit tsnachweise an den beimpften Medien zeigten deutlich st bchenf rmige Bakterien die mit Baclight unter UV Licht stark fluoreszierten Dabei berwog bei den Stammkulturen stets der Anteil an gr nen und damit lebendigen Bakterien Die Zelldichte stieg dabei mit dem Alter der Kulturen Weiterhin zeichneten sich die Bakterien beider Desulfovibrio Arten durch starke Bewegung aus So wu
275. rsichtig mit aqua dest und Pinsel nachgereinigt Die letzte Aufnahme zeigt die gereinigten Objektbereiche zwei Wochen nach Versuchsende Dabei wird der etwaige Reinigungserfolg aufgezeigt Es folgen wiederum UV Aufnahmen der unterschiedlichen Kompressensysteme nach 6 Tagen Versuchsdauer Um eine m glichst gute Vergleichbarkeit der Proben des Vor und Endzustandes zu erreichen wurden die Endzustandsproben nach drei und sechs Tagen in unmittelbarem Anschluss an die Vorzustandsproben genommen Alle UV Aufnahmen wurden bei 400facher Vergr erung hergestellt Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigen jeweils den Vorzustand des Steinmaterials sowie zwei markante Endzust nde Sie wurden im Labor f r Mikrobiologie der Carl von Ossietzky Universit t Oldenburg hergestellt Die Vergr erungen sind jeweils unter den Aufnahmen angegeben HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Stein I Vorzustand Probefl chen 2 4 und 6 auf dem Dresdener Sandstein I Auf Stein I wurden die Probefl chken 2 4 und 6 angelegt Es handelt sich dabei um die drei verschiedenen Foliensysteme die mit dem Bakterium Desulfovibrio desulfuricans beimpft wurden Im Vorzustand pr sentiert sich der zu behandelnde Bereich mit der f r s chsischen Sa
276. rt sich stark ver ndert mit einem ausgepr gten Relief Von der Originaloberfl che ist nichts mehr erkennbar Der Gewichtsverlust durch die Behandlung betr gt 13 33 M Gipsw rfel 12 Der Gipsw rfel 12 wurde f r zwei Wochen in einer Pufferl sung die mit zentrifugierten Bakterien der D desulfuricans Kultur beimpft war gelagert und trocknete anschlie end unter Laborbedingungen Die Oberfl che erscheint leicht aufgeraut Das Relief wurde durch die Bakterient tigkeit nicht wesentlich verst rkt Bei der Probe kam es zu einem Gewichtsverlust von 10 77 M HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Gipsw rfel 13 Der Gipsw rfel 13 wurde wie W rfel 12 zwei Wochen in einer Pufferl sung die mit zentrifugierten Bakterien der Desulfovibrio vulgaris Kultur beimpft war gelagert und trocknete anschlie end unter Laborbedingungen Die Oberfl che erscheint unregelm ig mit aufliegenden Teilen des Gesteins und der N hrl sung Das Relief wurde durch die Bakterient tigkeit nicht wesentlich verst rkt Bei der Probe kam es zu einem Gewichtsverluste von 0 56 M Gipsw rfel 14 Auch Gipsw rfel 14 zeigt nach der Behandlung eine deutlich ver nderte Oberfl che Der W rfel wurde in Puffer mit Desulfovibrio vulgaris Bakterie
277. rten Versuchs der bakteriellen Salzverminderung aufgezeigt Bei der Durchf hrung kamen drei verschiedene Foliensysteme zum Einsatz eine 2 schichtige Polypropylen Folie eine dreischichtige Polypropylen Folie sowie eine Carbopol Paste Alle drei Systeme wurden mit Bakteriensuspension bespr ht bzw hergestellt Insgesamt wurden 24 Probefl chen angelegt und fotografisch dokumentiert Sie wurden wie folgt gekennzeichnet Probefl che Nr Foliensystem Bakteriensuspension Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 3 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 4 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 5 PP Folie 2 schichtig D desulfu vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 6 PP Folie 2 schichtig D desulfu vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 7 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 8 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 9 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 10 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 11 PP Folie 3 schichtig D desulfu vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 12 PP Folie 3 schichtig D desulfu vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 13 Carbopol D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 14 Carbopol D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 15 Carbopol
278. rtretbar wo er gesteuert werden kann Die Mikroorganismen d rfen nur so lange wie n tig aktiv sein anschlie end m ssen sie aus den behandelten Bereichen wieder entfernt werden k nnen Weiterhin d rfen keine negativen Begleiterscheinungen wie sch digende Symbionten oder S urebildung auftreten Diese berlegungen schr nken den Einsatz verschiedener Mikroorganismen oft erheblich ein In der vorliegenden Arbeit soll die Anwendung sulfatreduzierender Bakterien bei der Behandlung von Gipskrusten sowie ihr Verhalten an und ihre Auswirkungen auf Sandsteinoberfl chen aus restauratorischer Sicht untersucht und bewertet werden 3 Voraussetzungen f r die erfolgreiche Durchf hrung des Versuchs Zun chst galt es die technischen Voraussetzungen f r die Durchf hrung des Versuches zu schaffen So sollte ein geeignetes Medium f r die Bakterien hergestellt und die Bakterien kultiviert werden Die Anaerobenkammer in der die Anzucht unter Stickstoffatmosph re erfolgen sollte musste vorbereitet werden Weiterhin sollten Nachweism glichkeiten f r die Bakterient tigkeiten ermittelt und berpr ft werden Die Vorbereitungen und Laborversuche wurden in der HAWK FH Hildesheim Labor f r Mikrobiologie durchgef hrt 128 yww wikipedia org wiki bioremediation 12 Venzmer 2005 S 67ff 130 May et al 2004 Ranalli et al 2000 131 Auras et al 1997 3 1 Medienherstellung Das Medium f r die zu verwendenden Bakterien Desulfovibrio desulfur
279. rung des osmotischen Drucks platzt Gram negative Bakterien sind nicht so empfindlich weil das Lysozym Murein aufgrund einer dicken Lipoid Schicht auf dem Mureinnetz nicht angreifen kann Dieses unterschiedliche Verhalten verschiedener Bakterienarten wird auch bei der Gram F rbung und bei dem KOH Test ausgenutzt um verschiedene Arten zu unterscheiden 4 3 Gram F rbung Bei der Gram F rbung wird die Bakteriensuspension mit einem Triphenylmethanfarbstoff z B Kristallviolett gef rbt und anschlie end mit Jod Kaliumjodidl sung behandelt Dabei bildet sich eine intrazellul re Kristallviolett Jod Verbindung Werden die mit Kristallviolett gef rbten und mit Jod behandelten Pr parate mit Ethanol gesp lt so behalten gram positive Mikroorganismen die violettschwarze Farbigkeit w hrend gram positive entf rbt werden Gram negative Bakterien k nnen anschlie end mit Hilfe einer Nachf rbung mit Safranin sichtbar gemacht werden Sie erscheinen dann hellrot F r den Versuch wurden Wassertropfen auf zwei Objekttr ger gegeben In diese wurden von beiden Kulturen d nne Abstriche auf Objekttr gern hergestellt Sie trockneten an der Luft und wurden am Bunsenbrenner flammenfixiert Auf die getrocknete Bakteriensuspension wurde eine w ssrige Kristallviolett L sung aufgetropft Nach einer Minute wurde das Pr parat mit aqua dest abgesp lt Auf die Oberfl che wurde anschlie end eine Jod Kaliumjodidl sung sog Lugolsche L sun
280. s 3 Filtration 1 Durchf hrung 2 Ergebnis 4 Zusammenfassung Il Verd nnen des N hrmediums und berpr fung der Bakterient tigkeit 1 H lterung der Bakterien 2 Bewertung der Gipsw rfeloberfl chen im Auflicht 3 Gewichtsver nderungen der Gipsw rfel 4 Betrachtung der Gipsw rfel im Rasterelektronenmikroskop 5 Vergleich der Bakterienvitalit t und aktivit t mit und ohne Gipsw rfelzugabe 6 Ergebnis IV Ermittlung von geeigneten Kompressenmaterialien Begrifflichkeit Carbopol Alternativen zum Carbopol Verwendete Kompressenmaterialien Durchf hrung im Labor Tropfenmessung Gewichtsvergleich Verhalten der Bakterien innerhalb unterschiedlicher Kompressenmaterialien So N 9 RA ON a Ergebnis 10 Alternative Foliensysteme 11 Zusammenfassung des 2 Teils 45 45 46 46 47 48 49 50 52 52 55 55 56 56 57 58 59 60 61 61 62 62 63 64 66 68 72 74 75 76 78 3 Teil I Durchf hrung der mikrobiellen Salzverminderung 1 Einleitung 2 nat rlich verkrustetes Steinmaterial aus Dresden im Labor 1 Zielstellung und Vor berlegungen Herkunft des Steinmaterials Testfl chen Probennahme Vorzustand Applikation Beobachtungen N O OAOD Probennahme Endzustand 8 Ergebnis 3 Schloss Ksiaz Polen 1 Zielstellung 2 Geschichte des Objektes 3 Testfl chen 4 Probennahme Vorzustand 5 Applikation 6 Beobachtungen 7 Probennahme Endzust
281. s L sen der Probe in aqua dest und anschlie ende Versetzen mit einem Tropfen HCI ergab eine intensive Gipsnadelbildung Die Krusten schienen also geeignet f r den durchzuf hrenden Versuch der Salzreduzierung Abb 35 Hildesheimer Dom mit Nordparadies links im Bild Herbst 2005 4 2 Geschichte Objekt Der Hildesheimer Dom St Marien wurde im Jahre 1060 geweiht und ist zusammen mit der St Michaelis Kirche in Hildesheim seit 1986 Unesco Weltkulturerbe Er wurde im 2 Weltkrieg stark zerst rt und Anfang der 60er Jahre unter Verwendung des urspr nglichen Steinmaterials wieder aufgebaut Das so genannte Nordparadies befindet sich am n rdlichen Langhaus in H he der Vierung und wird heute als Eingang genutzt Es handelt sich um einen 1407 1412 im Auftrag von Lippold von Steinberg 1325 1415 entstandenen berdachten gotischen Anbau Verbaut wurden Siltsandstein Flasersandstein und der regionstypische Mittel Rh thauptsandstein der an vielen Geb uden Hildesheims auftritt Der fein bis mittelk rnige Sandstein zeigt verschiedene Farbvariationen von hellbeige bis braun Er ist gekennzeichnet durch hohe Festigkeit und gute Kornbindung die auf das silikatische Bindemittel zur ckgehen 246 a Die umfangreiche Objektgeschichte ist der FAD von J Kalff zu entnehmen Die Einteilung geht auf Gervais Lepper 2000 zur ck 248 Kalff 2005 S 57 93 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restauri
282. s Sediment k nnen dann getrennt voneinander weiter behandelt werden PT Abb 16 Zentrifuge Hettich EBA 12 Im vorliegenden Fall sollten in einem ersten Schritt die gr eren und festen Bestandteile des Mediums aus der L sung entfernt werden Damit sollte gew hrleistet werden dass die Bakterien in der N hrl sung keine oder nur noch minimale N hrstoffe finden so dass sie bei der Applikation gezwungen sind ihre N hrstoffe aus der Gipskruste auf dem Stein zu beziehen Weiterhin sollte verhindert werden dass Fremdmateriallen in die Fassade eingebracht werden In einem zweiten Schritt sollten dann die Bakterien aus dem id n hrstoffarmen Puffer berf hrt werden Restmedium abgetrennt und in einen Um die Bakterien aus der N hrl sung abzutrennen mussten Zeit und Umdrehungszahl ermittelt werden bei der der Gro teil der Medienbestandteile sedimentiert die Bakterien jedoch weiterhin in der Suspension bleiben Vorerst sollte die Suspension mehrfach bei geringen Drehzahlen zentrifugiert werden damit nur die Medienbestandteile sedimentierten Der berstand sollte jeweils abgegossen werden Danach sollten bei hohen Drehzahlen auch die Bakterien zum Sedimentieren gezwungen werden Das Pellet das sich aus konzentrierten Bakterien am R hrchenboden sammelt sollte dann in einer reinen Pufferl sung ohne nennenswerten N hrstoffanteil resuspendiert werden F r den Versuch wurde eine Zentrifuge der Fa Hettich EBA 12 genutzt
283. s mit Gips gr ere Gipsklumpen mit stark besiedelter OF Ausz hlung nicht m glich HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 Tropfenmessung Tropfenmessung Einzelwerte in cm Zeit in min Messung 1 Messung 2 Steinreihel Zeit 28 07 Zeit 08 08 Steinreihe ll Zeit 15 08 Zeit 25 08 A1 23o osesz 20 02159 fai oo o1zs9 100 0 1203 20 12266 2o osof 24o 0184 200 0 1040 mw 23 106 20o o20f mw 213 oe 20 0 12 a2 1f osno 2000 0 2984 a2 2 1 501 0 5740 200 0 2106 ol 05909 aao of I 10 05618 100 0 2125 mw I 00 052 107 osoffaw T nel os 100 0 20 B1 1800 2070 17o 1 0405 B1 1eof 14783 1 50 2 3660 S e T E E C ER RG VAR T E T E B2 E S E Tosa 240 12289 oar e reol _0s150 I neol nsosel 1s0l weelf 0 I 200 04975 180 0 3506 mw Too ws Tel Deeffaw To nel oe 173 0 0 E I 20 02200 180 0 1591 mw I gt 00 29 ao ose aw T 2o oe 103 0 14 I onrol 25259 aeo 04678 I 150 30919 200 0 3322 mw I 7 232 azo oalfaw 1a 29a 200 0 35 2o0l 23553 aeo of I 150 22975 1 50 0 4697 mw 1 2o wel Te gt sehfaw To nal el azz 0 36 2 5118 8 4412 8 3217 0 2028 I noo ooaj neoj 32200ff 170l 15102 agoj 0 5662 mw ol 553 1500 aseh mw To nel 22 1e
284. se Reinigungsma nahmen zwar aufliegende Schmutzlagen entfernen aber neue Risikofaktoren eingebracht werden Chemische Reinigungsverfahren kommen heute nur noch eingeschr nkt zur Umsetzung da Begleiterscheinungen und Sp tfolgen oft nicht steuerbar sind Auch die derzeit am h ufigsten eingesetzte Salzverminderung mit Ammoniumcarbonat liefert keine Ideall sung da die Endprodukte der ablaufenden chemischen Umwandlung ebenfalls zu einer Steinverdichtung f hren und damit die nat rlichen Parameter des Gesteins nicht wiederhergestellt werden k nnen Reinigung und Salzverminderung von Steinoberfl chen sind meist untrennbar miteinander verbunden Sie sollen eine Verbesserung der Gesteinseigenschaften vor allem eine ffnung der Poren bewirken Die sthetische Verbesserung mit einer Entfernung der Verf rbungen und Verkrustungen ist aus restauratorischer Sicht zweitrangig Eine Ma nahme ohne optische Ver nderung ist durchaus vertretbar wenn das Schadsalz fast oder vollst ndig aus dem Naturstein entfernt werden kann das wissenschaftliche Ergebnis also den Aufwand der Ma nahme rechtfertigt Au erdem wird dabei die sthetik des Objektes mit gealterter Oberfl che die auch Verschw rzungen als Patina mit einschlie t am wenigsten beeinflusst Die optischen Ver nderungen die durch Krusten entstanden sind k nnen als sthetische Beeintr chtigung der Objektaussage meist nur mechanisch entfernt werden Die damit verbundene Red
285. sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Zwischenzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Zwischenzustand mit aufgebrachter Kompresse Sie wurde entsprechend der Probefl che 1 behandelt allerdings verblieb die Komprese 6 Tage auf der Steinoberfl che Die Fl chen wurden regelm ig nachge n sst Endzustand Probefl che 2 zeigt im Endzustand keine optischen Kr Ver nderungen nach 6 Tagen Bee Ya Kompressenbehandlung Mit Zr den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressen behandlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 3 PP Folie zweischichtig Desulfovibrio desulfuricans Applikation 3 Tage Die Aufnahme zeigt die Probefl che 3 im Vorzustand Mit den roten Punkt markierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet Zwischenzustand Die Steinoberfl che wurde mit einer Kompresse aus zwei schichtiger PP Folie und Abdeckmatte versehen Die Kompressen wurden mit Gewebeband auf der Ober fl che fixiert Die Fl chen wurden regelm ig nachge n sst
286. spr hen erm glichte Die Matte sollte auch eine Schonung der Folie sein da eine Fixierung der Kompresse mit Klebeband diese f r eine etwaige sp tere Wiederverwertung ausgeschlossen h tte Trotz der rauen Oberfl chen die z T auch sandeten konnte das Gewebeband die Kompressen sicher fixieren Partiell l ste sich das Gewebeband von der Steinoberfl che hielt aber dennoch die Kompressen in Position Die Carbopol Kompresse wurde unmittelbar vor der Applikation anger hrt Dazu wurde die Bakteriensuspension in einen Gipsbecher gegeben und Carbopol nach und nach unter schnellem R hren zugef gt Das im Rahmen des BIOBRUSH Versuches empfohlene Mischverh ltnis von 1 3 g auf 100 ml hatte sich als untauglich f r die Applikation erwiesen da hiermit keine gelartige Konsistenz erreicht werden konnte und die Suspension nicht auf den Oberfl chen haftete F r die Probefl chen von 15 cm wurden etwa 40 ml Bakteriensuspension und 2 g Carbopol ben tigt Die Mischung wurde mit dem Pinsel ca 3 Minuten durchger hrt bis eine weitgehend homogene Masse entstanden war Eine Lage Japanpapier wurde auf der Steinoberfl che durch Anspr hen mit Bakteriensuspension ca 2 ml fixiert Auf dieses Japanpapier wurde die Carbopol Paste mit einem gro en Pinsel in einer Schichtdicke von etwa 2 mm gleichm ig aufgetragen Die Paste wurde mit einer weiteren Lage Japanpapier abgedeckt und erneut bespr ht Die Absperrung der Kompresse gegen ber dem L
287. ssade 87 Insgesamt wurden 24 Probefl chen in der Gr enordnung von etwa 20 x 20 cm angelegt Sie wurden wie folgt gekennzeichnet Bakteriensuspension Probefl che Nr Foliensystem Desulfovibrio Gesteinsart Dauer Applikation 1 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 2 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 3 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 4 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 5 PP Folie 2 schichtig Mix Sandstein gelb 3 Tage 6 PP Folie 2 schichtig Mix Sandstein gelb 6 Tage 7 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 8 PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 9 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 10 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 11 PP Folie 3 schichtig Mix Sandstein gelb 3 Tage 12 PP Folie 3 schichtig Mix Sandstein gelb 6 Tage 13 Carbopol Paste D vulgaris Sandstein gelb 3 Tage 14 Carbopol Paste D vulgaris Sandstein gelb 6 Tage 15 Carbopol Paste D desulfuricans Sandstein gelb 3 Tage 16 Carbopol Paste D desulfuricans Sandstein gelb 6 Tage 17 Carbopol Paste Mix Sandstein gelb 3 Tage 18 Carbopol Paste Mix Sandstein gelb 6 Tage 19 PP Folie 2 schichtig Puffer Medium unbeimpft Sandstein gelb 6 Tage 20 PP Folie 3 schichtig Puffer Medium unbeimpft Sandstein gelb 6
288. sser in cm Tropfendurchmesser Vergleich Messung 1 und 2 74 Messung 1 1 Ta E Messung 1 10 Tage Messung 2 1 Tag 3 0 Messung 2 10 Tage 2 5 2 0 1 5 1 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M1 M2 N1 N2 Bezeichnung der Probew rfel und Kompressenmaterialien Zeit in min Tropfenmessung Zeit bis zum Eindringen des Tropfens Vergleich Messung 1 und 2 Messung 1 1 Tag 6 0 E Messung 1 10 Tage Messung 2 1 Tag 5 0 x Messung 2 10 Tage 4 0 3 0 2 0 1 0 0 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M1 M2 N1 N2 Bezeichnung der Probew rfel und Kompressenmaterialien HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 8 Gewichtsvergl Kompressen Kompressenbehandlung Gewichtsvergleich Gewicht der Steinw rfel in g f Messung ___TvorBehandiung _ nach Trocknen Gewichtsabnahme Attapulgit 1 160 560 160 536 0 024 Attapulgit 2 160 792 160 768 0 024 Bentonit 1 160 186 160 174 0 012 Bentonit 2 161 449 161 451 0 002 Carbopol 1 160 324 160 315 0 009 Carbopol 2 161 434 161 429 0 005 Laponit 1 161 165 161 165 0 000 Laponit 2 161 185 161 177 0 008 Meerschaumpulver 1 161 035 161 019 0 016 Meerschaumpulver 2 161 251 161 236 0 015 0 01 pr P Mes
289. starke Frequentierung durch beide Desulfovibrio Arten Unterschiede zwischen den verschiedenen Kulturen waren nicht erkennbar Durch die Betrachtung der Krustenproben wurde deutlich dass die Bakterien sich innerhalb der Kompresse in Richtung Steinoberfl che bewegten Auf den Proben waren h here Zelldichten als innerhalb des Kompressenmaterials erkennbar Die starke Eigenfluoreszenz der Steinoberfl che und das ausgepr gte Profil bei 400facher Vergr erung l sst die Aufnahme leicht verschwommen erscheinen Nach dem Versuch wurden die Proben bis zur weiteren Verarbeitung in Plastikt tchen verpackt und unter Laborbedingungen gelagert Abb 41 Bakterien auf einer Probenoberfl che des Hildesheimer Domes behandelt mit D vulgaris in zweischichtiger PP Folie 1 3 Krustenproben im Rasterelektronenmikroskop Um die Ver nderungen an den Steinoberfl chen zu verdeutlichen wurden Krustenproben der Vor und Endzust nde der Ma nahmen im Labor und am Hildesheimer Dom f r die Rasterelektronenmikroskopie vorbereitet Das Probematerial wurde etwa drei Wochen nach Abschluss der Applikation in der Carl von Ossietzky Universit t Oldenburg ausgewertet 101 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die Aufnahmen der Probefl chen zeige
290. sten Steini Steinz 2 seni stein Ber Ten unbehandelt unbehandelt Carbopol Carbopol PP Folie PP Folie HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 11 Mlrowski Labor Mirowskimessung Labor Schellsol D 40 Aufnahme Durchmesser des Eindringtropfens Schellsol D 40 unbehandelt unbehandelt Carbopol Carbopol PP Folie 3 3 3 0 6 3 6 7 7 0 7 5 5 Steini O3 Carbopoi 60 Sein Carbopol 2 5 3 0 25 3 25 24 2 4 30 35 I 5 on I a 70 6 ae Oooo o a 49 5 1 5 52 4 8 5 4 5 0 5 5 5 2 5 6 5 2 5 7 5 2 7 3 6 3 73 75 7 6 ooo o a a A ooo S o z y l Oooo S y y y oa BEE 6 a 6 BEE CE 3 3 7 2 2 A 4 dl Bl 60 HET 8 5 HET BET HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung und Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 11 Diagramme Mirowskimessung an verschiedenen Elbsandsteinen im Labor aqua dest Aufnahme Messung ml 1 4 2 Stein 1 unbehandelt SE ne Stein 2 unbehandelt gE 18 Stein 1 Carbopol eu Stein 2 Carbopol a Stein 1 PP Folie r e Stein 2 PP Folie Do
291. stoppt wird Dies setzt in der Regel eine funktionierende Trockenlegungsma nahme voraus Opfer und Kompressenputze m ssen einen hohen Anteil kapillar wirksamer Poren keine oder nur geringe porenhydrophobe Einstellung Verwendung eines salzresistenten Bindemittels sowie geringe Endfestigkeit aufweisen 3 3 c Entsalzung im Wasserbad Die Entsalzung im Wasserbad wird vor allem in der Museumsrestaurierung eingesetzt und beschr nkt sich auf kleine bewegliche Objekte Dabei wird das Konzentrationsgef lle des Salzgehaltes zwischen Objekt und umgebenden Wasser ausgenutzt Das Objekt wird von Wasser umgeben so dass eine vollst ndige S ttigung innerhalb des Porenraumes erreicht werden kann Die im Stein befindlichen Salze gehen in L sung und k nnen in lonenform dem lonenkonzentrationsgef lle folgend in das Wasser diffundieren Das Wasser muss dazu regelm ig erneuert werden Die Methode wird meist als effektiver als die klassischen Kompressenmethoden eingestuft birgt aber ein erhebliches Risiko f r Objekte mit vorgesch digter Oberfl che da hier starke Sprengdr cke entstehen k nnen oder tonhaltige Materialien ausgewaschen werden 3 3 d Entsalzung durch Elektromigration Die Salzreduzierung durch Elektromigration wird in der Literatur sehr kontrovers diskutiert Sie beruht auf Transportvorg ngen von gel sten geladenen Teilchen unter dem Einfluss elektrischer Felder Durch Installationen von Elektrodensystemen und Anlegen
292. stum der Organismen im und am Baumaterial sind verschiedene Faktoren wichtig vor allem aber Wasser Da auch Salzsch den vor allem im Zusammenhang mit ver nderten Wasserhaushalten im Stein auftreten ist ein Zusammenhang und m gliches Zusammenwirken von Salzen und Mikroorganismen auf Natursteinoberfl chen anzunehmen Die Behandlung des Schadensbildes mikrobieller Befall verlangt nach neuen Behandlungsmethoden die f r Restauratoren nur in Absprache mit Mikrobiologen erfolgen k nnen W nschenswert w re dabei die klassischen Schadensursachen wie Salze und die mikrobiell induzierten Sch den in einem Schritt zu behandeln bzw Methoden zu kombinieren 2 Problemstellung mikrobielle Salzreduzierung Zahlreiche Mikroorganismen haben negative Auswirkungen auf Natursteinoberfl chen Das Feld der Mikrobiologie bietet aber m glicherweise auch L sungen f r Problemstellungen die ohne die mikrobiologischen T tigkeiten nicht ohne weiteres l sbar erscheinen Diese positive Wirkung von Organismen wird als Bioremediation bezeichnet Basis dieses Zweiges der Biotechnologie ist die Tatsache dass es viele Organismen gibt die in der Lage sind Giftstoffe und Verunreinigungen zu verwerten abzubauen oder zu speichern und damit dem 123 Bock et al 1989 S 47 Petersen und Krumbein 1989 S 57 Krumbein et al 1990 S 39 Bock und Fahrig 1991 S 179 Bock et al 1992 S 33 Petersen und Krumbein 1992 S 49 Krumbein 1991 S 215
293. sulfuricans Kulturen beimpft waren vorerst keine optische Ver nderung Endzustand nach 2 Wochen Zwei Wochen nach Abnahme der Kompressen zeigen die Oberfl chen weiterhin keine optische Ver nderung lediglich eine minimale Aufhellung war im Bereich der Kompressen links und mittig zu beobachten HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer DZ G LAB E6 Endzustand Steini Carsopol d desulf 20 pm REM Aufnahme der Vorzustandes Stein I Die Aufnahme zeigt die Oberfl che einer Vorzustands probe von Stein I Deutlich erscheinen die helleren auf liegenden Partikel des aus kristallisierten Salzes Im Hinter grund ist das Kraquele des Untergrundes erkennbar Be siedlung der Oberfl chen durch Mikroorganismen war im Vor zustand nicht erkennbar REM Aufnahmen des Endzustandes Probefl che 4 Die Aufnahme zeigt dass die gesamte Oberfl che der Probe auch im Endzustand von einem Gipsnadel Teppich berzogen ist Bakterien oder andere Mikroorganismen sind nicht erkennbar Probefl che 6 Der Vergleich mit der Aufnahme der Probefl che 4 verdeutlicht die unterschiedlichen Erschei nungsformen der Steinober fl che Der mit Carbopol behan delte Bereich erscheint weit gehend geschlossen
294. sung yor Benandiung _ nach Trocknen Gewichtsabnahme Attapulgit 1 146 248 146 219 0 029 Attapulgit 2 146 434 146 393 0 041 Bentonit 1 147 106 147 093 0 013 Bentonit 2 141 792 141 747 0 045 Carbopol 1 147 502 147 494 0 008 Carbopol 2 147 449 147 440 0 009 Laponit 1 140 622 140 595 0 027 Laponit 2 147 043 146 999 0 044 Meerschaumpulver 1 145 856 145 830 0 026 Meerschaumpulver 2 148 357 148 315 0 042 Q 0 02 HAWK FB Konservierung Restaurierung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit Malaika Scheer Tabelle 7 Tropfenmessung Diagramme 3 0 2 5 Tropfendurchmesser Messung 1 Messung 1 Tag E Messung 10 Tage 2 0 Tropfendurchmesser in cm A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien Tropfenmessung Zeit zum Verschwinden des Tropfens Messung 1 Messung 1 Tag lt Messung 10 Tage Zeit in min w oO A1 A2 B1 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien B2 C1 C2 L1 L2 M2 N1 N2 HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 3s
295. sung Diagramme Tropfendurchmesser Messung 2 Messung 1 Tag 3 0 E Messung 10 Tage E S c T 2 5 an N E 2 0 2 z amp 15 Q 2 a 1 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 Mi M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien Tropfenmessung Zeit zum Verschwinden des Tropfens Messung 2 Messung 1 Tag 6 0 Messung 10 Tage 5 0 S 40 E E 3 0 N 2 0 1 0 0 0 A A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 Mi M2 N1 N2 Bezeichnung der Steinw rfel und Kompressenmaterialien HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 7 Tropfenmessung Diagramme Tropfendurchmesser in cm Tropfendurchmesser Vergleich Messung 1 und 2 Messung 1 1 Tag E Messung 1 10 Tage Messung 2 1 Tag lt Messung 2 10 Tage 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M1 M2 N1 N2 Bezeichnung der Probew rfel und Kompressenmaterialien Zeit in min Tropfenmessung Zeit bis zum Eindringen des Tropfens Vergleich Messung 1 und 2 Messung 1 1 Tag E Messung 1 10 Tage Messung 2 1 Tag lt Messung 2 10 Tage 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 0 A1 A2 B1 B2 C1 C2 L1 L2 M1 M2 N1 N2 Bezeichn
296. systeme erwies sich als geeignet wobei das Abst tzen der Kompressen durch die Metallb cke die Haltbarkeit unterst tzte Eine ausschlie liche Fixierung durch die B cke wurde aber nicht als ausreichend angesehen da der Druck der Kompressen auf die Oberfl che nicht durchgehend kontrolliert werden kann Die Carbopol Kompressen hafteten ebenfalls fest auf der Oberfl che Es kam wie auch in Polen zu einem starken Einwandern des Carbopols in den Stein eine pastose Schicht auf der Oberfl che war bereits nach einem Tag nicht mehr erkennbar Dennoch wurde das Japanpapier regelm ig bis zur Abnahme mit Bakteriensuspension nachgefeuchtet 25 Wenk 2005 S 158 25 Materialbeschreibung s Teil 2 Kap IV 2 Carbopol S 62 ff 4 7 Probennahme Endzustand Nach drei Tagen wurden alle Kompressen au er AMC von den Oberfl chen abgenommen Es zeigte sich dass die Kompressenfolien trotz der regelm igen Nachn ssung im Zentrum der Kompresse trocken waren w hrend der Rand an dem eine direkte Befeuchtung m glich war sich nass pr sentierte Wiederum wurden kleinste Proben der unterschiedlichen Kompressenmaterialien entnommen und anschlie end in UV Licht bewertet Auf den Testfl chen die mit PP Folien behandelt worden waren waren keine Ver nderungen zu sehen so dass auf eine Nachreinigung verzichtet wurde Die Oberfl chen die mit Carbopol Kompresse behandelt worden waren zeigten eine leichte Farbvertiefung und wurden mit reichli
297. t rlich verkrustetem Sandsteinmaterial unter Laborbedingungen und an unterschiedlichen Objekten in situ durchgef hrt werden Das Probematerial sollte aus Sandstein bestehen und nat rlich gewachsene Gipskrusten aufweisen Weiterhin musste es m glich sein das Steinmaterial umfangreich zu beproben da davon auszugehen war dass der Nachweis der mikrobiellen T tigkeit nicht nur optisch sondern auch durch die Betrachtung des Gef ges und durch verschiedene Gipsnachweise erfolgen musste Das Steinmaterial f r die Laborversuche musste au erdem in transportf higen Gr enordnungen vorliegen Eine Reise nach Dresden ergab dass an vielen Gro objekten aus Sandstein schwarze Krusten vorliegen Die Beprobung mit Teststreifen Sulfatnachweis Quantofix ergab jedoch bei etwa 30 von 40 beprobten Steinen dass die Krusten entweder kein Sulfat aufwiesen oder es nur in sehr geringen Mengen lt 200 ul enthalten Es erwies sich als schwierig Material zu bekommen das sich ins Labor transportieren und beproben lie Schlie lich konnte Steinmaterial das Gipskrusten zeigte aus den S chsischen Sandsteinwerken Pirna nach Hildesheim transportiert werden berdies wurden an Schloss Ksi in Polen sowie im Nordparadies des Hildesheimer Domes Feldversuche durchgef hrt Die Fotodokumentationen sind im Anhang beigef gt 2 Nat rlich verkrustetes Sandsteinmaterial aus Dresden im Labor 2 1 Zielstellung und Vor berlegungen Bei dem Laborversuch sollte
298. t dem Mikroschleifger t Dremel und Hammer und Mei el Die Proben wurden wiederum in T tchen verpackt und bis zur Auswertung im Photometer unter Raumklima gelagert 2 8 Ergebnis Die Untersuchung der Kompressenmaterialien auf vitale Zellen ergab unmittelbar nach Abnahme von den Steinoberfl chen ein gutes Ergebnis f r die verschiedenen Kompressensysteme Die Bakterien sind in der Lage innerhalb der Folien sechs Tage zu berleben Die behandelten Steinoberfl chen zeigten unmittelbar nach Abnahme nur eine leichte optische Farbvertiefung aufgrund des erh hten Feuchteeintrags Nach weiteren drei Tagen konnte in einigen Probefl chen eine leichte Aufhellung der behandelten Bereiche beobachtet werden Die Foliensysteme erscheinen in der Applikation einfach und benutzerfreundlich Sie sind einfach aufzubringen und wieder zu entfernen Die Befestigung mit Gewebeband ist auf den Probesteinen durchf hrbar allerdings auf empfindlicheren Oberfl chen wie Wandmalereien ungeeignet Die Befestigung kann noch weiter verbessert werden Die Carbopol Kompresse ist in der Herstellung zeitintensiv und damit mit einem hohen Sauerstoffeintrag verbunden der jedoch keinen negativen Einfluss auf die Aktivit t der Bakterien zeigt Auf stark saugenden Gesteinen kommt es zu einem hohen Materialeintrag in das Gef ge Entgegen der Vorversuche im Labor und Angaben aus vergleichbaren Studien HAWK FB Konservierung sulfatreduzier Gipskrusten kann auc
299. tark dieses verd nnt werden kann ohne die Bakterient tigkeit zu reduzieren F r die berpr fung des Angriffs der Bakterien auf Gipsw rfeloberfl chen wurden zun chst kleine Mengen Bakteriensuspension in verschiedenen Verh ltnissen mit Pufferl sung 3 1 5 1 6 1 verd nnt Zu diesen sollten kleine Gipsw rfel zugegeben werden Die Auswertung sollte mikroskopisch durch Vergleich der Suspensionen mit dem Vollmedium und mit in der Filtration gewonnenem beimpftem Puffer erfolgen Durch Betrachtung der Gipsw rfeloberfl chen sollte weiterhin berpr ft werden ob die Bakterien in Suspension berhaupt Gips umsetzen und inwieweit die Steinoberfl chen durch sie angegriffen werden 1 H lterung der Bakterien Gibt man Gips in Form eines Steinw rfels zum Medium so ist dieser anschlie end als St ck wieder entfernbar Den Bakterien wird f r die Dauer der Zugabe ein zus tzlicher Elektronenakzeptor angeboten und es kann berpr ft werden ob der Gipsw rfel auch dann angegriffen wird wenn in dem N hrmedium ausreichend N hrstoffe vorhanden sind Weiterhin beweist eine erh hte Anzahl an Organismen gegebenenfalls den positiven Einfluss auf den Stoffwechsel der Bakterien Ein Angriff auf die Oberfl che der Gipsw rfel kann weiterhin Hinweise auf die Aktivit t der Bakterien liefern M glicherweise ist auch eine gravimetrische Ermittlung der Substratverwertung durch Abnahme des Gewichtes der Gipsw rfel m glich Aus einem rei
300. ten von dieser Gipskruste berdeckt worden sein Der Verbleib der Mikroorganismen sollte in Folgeversuchen berpr ft werden 2 Untersuchungen zu den durch die Kompressenbehandlungen verursachten Ver nderungen der Oberfl chen An den Oberfl chen der Steinsubstanz waren leichte Aufhellungen festgestellt worden die auf die Behandlung mit den unterschiedlichen Biokompressen zur ckgef hrt wurden In weiteren Untersuchungen sollte ermittelt werden ob die Bakterien die aufliegenden Gipskrusten reduziert hatten und ob es auch zu einer Ver nderung der Struktur gekommen war Im Labor und am Hildesheimer Dom wurden Mirowskimessungen zur Fl ssigkeitsaufnahme durchgef hrt Weiterhin wurden mit der Biokompresse behandelte Oberfl chen einem Wasserdampfdiffusionstest unterzogen und mit unbehandelten Oberfl chen verglichen F r die berpr fung der Ver nderung der Oberfl chen durch Carbopol wurde ein zweiter Wasserdampfdiffusionstest an Steinpl ttchen mit einer Carbopol Behandlung durchgef hrt Das umfangreiche Probenmaterial wurde einem qualitativen und einem quantitativen Sulfatnachweis unterzogen 2 1 Fl ssigkeitsaufnahmeverhalten An den Probefl chen im Labor und im Nordparadies des Hildesheimer Domes wurden zwei Tage nach Abnahme der Kompressen Mirowski Messungen in verschiedenen Probefl chen durchgef hrt An den Probefl chen in Polen war die Durchf hrung der Mirowskimessung aus Zeitgr nden nicht m glich Abb 46 und
301. ten Partikeln zu erkennen Das Filterpapier das die Bakterien abgefangen hatte wurde in 100 ml Puffer gegeben diese wurde gesch ttelt und die Suspension mikroskopisch auf lebende und aktive Zellen untersucht Gegenstand der Kultur Vulgaris Untersuchung Behandlung Zelldichte Bewegung gr ne FI 1 Filtrierdurchgang 8 um L sung mittel Stark 100 2 Filtrierdurchg nge 8 und 0 45 um L sung sehr gering Stark 50 Filter R ckstand 8 um R ckstand extrem hoch Keine gt 80 Filter Il in 100 ml Puffer 0 45 um L sung mittel Mittel 100 Filter Il in Puffer nach 2 Tagen L sung hoch sehr hoch partiell 100 Filter Il in Puffer nach 6 Tagen L sung mittel Keine 100 Filter Il in Puffer nach 14 Tagen L sung hoch Mittel gt 80 Tabelle 2 Betrachtung der L sungen bzw Sedimente w hrend und nach der Filtration von 250 mI Medium beimpft mit Desulfovibrio vulgaris Der Aktivit tsnachweis an der Restl sung nach dem ersten Filtrationsdurchgang ergab eine mittlere Zelldichte bei starker Bewegung und 100 gr n fluoreszierenden Zellen Zur berpr fung wurde auch der Niederschlag auf dem ersten Filter 8 um beprobt Es ergab sich dass ein Gro teil der Bakterien durch den Filter aufgehalten worden waren In dem Niederschlag konnte eine extrem hohe Zelldichte mit ber 80 lebendigen Zellen ermittelt werden die jedoch aufgrund der Dichte der Masse keine Bewegung zeigten Nach der zweiten Filtration mit dem fein
302. ten wird der auf dem Objekt befindliche Salzrasen abgeb rstet Damit einhergehend erfolgt auch eine Reinigung von anderen aufliegenden Schmutzpartikeln Unter Umst nden kann mithilfe von Vorbehandlungen das Auftreten von Ausbl hungen gef rdert werden damit anschlie end eine trockene Salzreduktion durchgef hrt werden kann Die ausgebl hten Salze stellen keine Substanzsch digung sondern ausschlie lich eine sthetische Beeintr chtigung dar Dennoch sollten sie entfernt werden da sie durch Wassereintrag erneut in L sung gebracht und in den Stein einwandern k nnen Die oft in Krusten eingebundenen und im Gef ge auskristallisierenden Salze k nnen mit dieser Methode nicht entfernt werden 3 2 Chemische Salzumwandlung Die chemische Salzumwandlung bewirkt eine Immobilisierung der Salze vor Ort Sie bedeutet eine Umwandlung l slicher in schwerl sliche Salze Da diese keinen L sungs F llungs oder Hydratationsprozessen unterliegen m ssen sie nicht entfernt werden und k nnen im Stein verbleiben Die am h ufigsten angewandte chemische Salzumwandlung ist die so genannte Ammoniumcarbonat Methode bei der in einer Zwei Phasen Reaktion das bausch dliche Salz Gips mithilfe des Ammoniumcarbonats zun chst in Calciumcarbonat und Ammoniumsulfat sowie Wasser umgewandelt und anschlie end durch Zugabe von Bariumhydroxid in das unl sliche Bariumsulfat und das wenig l sliche Calciumhydroxid 102 d t berf hrt wird
303. tig aqua dest Sandstein Il 3 Tage 8 Carbopol Puffer Medium unbeimpft Sandstein Il 3 Tage 9 PP Folie 3 schichtig Puffer Medium unbeimpft Sandstein Il 3 Tage 10 Arbocel Ammoniumcarbonat Sandstein Il 1 Tag Tabelle 10 Bezeichnung der Probefl chen des Laborversuches Bei den Versuchen wurden die drei ausgew hlten Kompressensysteme mit beiden Desulfovibrio Arten gestestet Dar ber hinaus wurde mit einer reinen aqua dest Kompresse und zwei unbeimpften Puffer Medium Mischungen im Verh ltnis 4 1 in verschiedenen Kompressensystemen berpr ft ob auch diese einen Reinigungserfolg erzielen F r einen weiteren Vergleich wurde zus tzlich eine Ammoniumcarbonat Kompresse angelegt 2 4 Probennahme Vorzustand Die etwa 5 x 3 cm umfassenden Fl chen des Steines wurden unmittelbar vor dem Anbringen der Kompressen mit einem Etikett versehen und fotografisch erfasst Jeder der Probefl chen wurde eine Oberfl chenkrustenprobe von etwa 0 5 x 0 5 cm entnommen Dies geschah durch Vorlegen der Probenr nder mit dem Mikroschleifger t Dremel und anschlie endem Ausheben der Probe mit Hammer und Mei el Das Probenmaterial wurde in Plastikt tchen verpackt und bis zur weiteren Verwertung unter Raumtemperatur gelagert Die Probefl chen wurden anschlie end mit den unterschiedlichen Kompressen versehen 2 5 Applikation Vor der Durchf hrung der mikrobiellen Salzreduzierung waren drei verschiedene Kompressensysteme f r die Applikation ausge
304. tteini 2003 S 176 Riedel 2003 S 187 Leitner 2003 S 197 In einem zweiten Schritt der sogenannten Passivierung wird das Ammoniumsulfat gebunden gem der Gleichung Ba OH NH SO BaSO 2NH 24 0 Bariumhydroxid Ammoniumsulfat Bariumsulfat Ammoniak Wasser Es entsteht unl sliches Bariumsulfat sowie gasf rmiger Ammoniak und Wasser In der Folge reagiert Bariumhydroxid unter atmosph rischem Einfluss mit Kohlendioxid aus der Luft zu schwerl slichem Bariumcarbonat welches aufgrund der engen Verwandtschaft einen festigenden Einfluss auf das Gef ge hat Ba OH CO BaCO H O Bariumhydroxid Kohlendioxid Bariumcarbonat Wasser Die Methode zeigt gute Erfolge und ist derzeit am meisten verbreitet Gefahren bestehen bei der Anwesenheit von Nitraten da hier Bariumnitrat entstehen k nnte das dazu neigt auszukristallisieren und damit die Oberfl chen erheblich zu ver ndern Auch k nnen anwesende Kupfersalze Verf rbungen durch farbige Komplexsalze verursachen Die Behandlung mit Ammoniumcarbonat kann evtl zu einer verst rkten mikrobiellen Besiedlung f hren Deshalb sollte auf diesen Oberfl chen m glichst kein frei verf gbares Wasser vorhanden sein Zu ber cksichtigen ist auch dass bei der Umwandlung eines bausch dlichen Salzes wie Gips in ein weniger sch dliches wie Calciumcarbonat die Verdichtung des Steingef ges nicht nachhaltig reduziert wird Es wird lediglich ein porenverschli
305. ttenten zur ckgef hrt und mit dem sauren Regen gleichgesetzt werden kann w hrend die trockene Deposition durch nahe Emittenten verursacht wird Die Gase Aerosole und Staubpartikel legen sich durch Adsorption Sedimentation und Impaktion an der Oberfl che nieder und werden durch Kondensation und Niederschlag gel st so dass sie in das Gef ge gelangen k nnen Den Gasen kommt aufgrund des hohen Schadenspotentials eine besondere Bedeutung beim Steinzerfall zu saure Schadgase wie SO und die Stickoxide NO und NO k nnen sehr tief in das Porennetzwerk eindringen und mit dessen innerer Oberfl che in Wechselwirkung treten Als Folge der Deposition von Luftschadstoffen stellen auch L sungs und F llungsreaktionen Reaktionen des Porenwassers mit Schadgasen sowie Reaktionen des Porenwassers mit Mineralphasen Aspekte der chemischen Verwitterung dar Alle diese 15 M ller 2000 S 5 Mirwald 1997 S 305 18 Carstens 2003 6 Neisel 1995 S 24 17 Neisel 1995 S 23 18 Machill et Al 1999 S 272 19 Grell 1997 S 5 2 Parrini 1993 S 795 M ller 2000 S 6 Weber 1985 S 47 Cammenga Welzel 1997 S 269 Reaktionen des Baumaterials mit der Atmosph re sind an die Anwesenheit fl ssigen Wassers gebunden 2 3 biologische Verwitterung Unter der Bezeichnung biologische Verwitterung werden alle sch digenden Aktivit ten von Mikro und Makroorganismen zusammengefasst Sie beinhaltet neben den physikalisch wirkenden Me
306. uftsauerstoff erfolgte durch eine abschlie ende Lage Folie die mit Klebeband an der Steinoberfl che fixiert wurde 230 Wenk 2005 S 158 2 Materialbeschreibung s Teil 2 Kap IV 2 Carbopol S 62 232 entsprechend der Empfehlung von U Haller 1994 S 46 233 s Anhang Merkblatt BIOBRUSH 2 S Teil 2 Kap IV 4 verwendete Kompressenmaterialien Mischverh ltnisse S 65 Das Nachn ssen der Proben erfolgte w hrend der gesamten Versuchsdauer jeweils morgens zwischen 9 10 Uhr mittags zwischen 12 30 13 30 Uhr und abends zwischen 16 17 Uhr mit 4 5 ml Bakteriensuspension bis die Kompressen wieder feucht waren Dazu wurden die PP Folien seitlich und von oben gr ndlich mit Bakteriensuspension eingespr ht Abschlie end wurde auch die Matte von vorn eingespr ht Unterhalb des Gewebebandes war ein Nachfeuchten nur eingeschr nkt m glich Bei den Carbopol Kompressen wurde f r das Nachfeuchten die abdeckende Folie kurzzeitig entfernt und die obere Japanpapierlage mit 4 5 ml Bakteriensuspension eingespr ht Die Wasserkompresse sowie die unbeimpften Puffer Medium Kompressen wurden ebenfalls mit den entsprechenden Fl ssigkeiten eingespr ht Die Ammoniumcarbonat Kompresse verblieb einen Tag ohne Nachfeuchten auf der Oberfl che 2 6 Beobachtungen Alle Kompressen hielten w hrend der ersten drei Tage auf den Oberfl chen Die Fixierung mit Gewebeband war f r die verschiedenen Foliensysteme geeignet Im Bereich der Pr
307. und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 11 PP Folie dreischichtig Desulfovibrio vulgaris desulfuricans Applikation 3 Tage In der Aufnahme ist die Probefl che 11 im Vorzustand zu sehen Sie zeigt eine d nne schwarze Kruste Mit den roten Punkt markierungen sind die Probeentnahmestellen f r den quantitativen Gipsnachweis gekennzeichnet Zwischenzustand Probefl che 11 wurde mit aufgebrachter Kompresse aus dreischichtiger PP Folie und abdeckendem Mattensystem versehen die mit Gewebeband auf der Oberfl che fixiert wurden Die Fl chen wurden regelm ig durch Bespr hen mit Bakteriensuspension nachge n sst Zum Einsatz kam hier eine Mischung aus beiden Bakterien st mmen Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Mit den wei en Punktmarkierungen sind die Probeentnahmestellen nach der Kompressen behandlung von links nach rechts 1 3 gekennzeichnet Eine optische Ver nderung gegen ber dem Vorzustand konnte nicht nachgewiesen werden 13 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 12 PP Folie dreischichtig Desulfo
308. ung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Die dunkelgraue bis schwarze Farbigkeit geht haupts chlich auf in der Gipskruste angelagerte Fremdpartikel zur ck Eine genaue Analyse der gesamten Krustenbestandteile ist Machill et al zu entnehmen Mikroskopisch sind Gipskrusten durch unterschiedliche Morphologie Gr e und Anordnung der Gipskristalle gekennzeichnet Diese ist unabh ngig vom Internaufbau der Kruste und ihrer Position am Bauwerk Gips 13 9 pm Abb 6 REM Aufnahme von radialstrahligen Gipskristallen Charakteristisch ist die Anordnung zu halbkugelf rmigen Aggregaten Die Gipskristalle k nnen radialstrahlig pustelig knospig oder nadelig spie ig aussehen 7 Verwitterung von Sandsteinen 7 1 Sandsteine Nomenklatur Sandsteine geh ren zur Gruppe der klastischen terrigenen Sedimente Die Gesteinsfragmente bestehen im Wesentlichen aus Resten verwitterter magmatischer sediment rer und metamorpher Gesteine Klastische Sedimente werden nach dem Durchmesser ihrer Kornkomponenten eingeteilt So werden nach DIN 4022 die Sedimente als Sand und Sandsteine bezeichnet die einen Korndurchmesser zwischen 0 06 und 2 mm besitzen Hierbei sind Sandsteine als Festgesteine zu betrachten d h die einzelnen K rner Gauri
309. ung der Probew rfel und Kompressenmaterialien HAWK M glichkeiten und Grenzen Diplomarbeit FB Konservierung Restaurierung der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien Malaika Scheer Restaurierung von Steinobjekten auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Tabelle 9 Applikation Nummerierung Applikation Polen Probefl che Nr Foliensystem _ _ __ IBakterienl sung _lGesteinsart Dauer Applikation I 1 PP Folie2 schichtig D vulgaris 2 ISandsteingeb 3 Tass 2 PP Folie 2 schichtig D vulgaris Sandstein geb 6 Tass I 3 PP Folie 2 schichtig D desulfuricans_ Sandstein geb 3 Tage PP Folie 2 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb Tage PP Folie 2 schichtig Mix Sandstein gelb Tage PP Folie 2 schichtig Mix 2 Sandstein gelb Tage 7 PP Folie 3 schichtig _ D vulgaris Sandstein gelb Tage PP Folie 3 schichtig D vulgaris Sandstein gelb Tage PP Folie 3 schichtig _ D desulfuricann Sandstein gelb Tage PP Folie 3 schichtig D desulfuricans Sandstein gelb Tage w andstein gelb Tage andstein gelb Tage Tage Tage Carbopol D desulfuricans_ Sandstein gelb Tage Tage Tage Carbopol Mix Sandstein gelb Tage Tage andstein gelb Tage Tage Tage 23 PP Folie 3 schichtig D desulfuricans_ Sandstein rot 3 Tage 2alcaropo M 0000000 Sanosteinrot fe Tase 5 Applikation Dom Probefi che Nr Foliensystem______ Bakterienl sung ____ Gesteinsart Dauer Applikation I 1
310. ur Verf gung gestellt 1 PP Folie PP Vlies leicht 2 PP Folie PES Vlies schwer PP Folie einseitig gedochtet 4 Dochte cm beidseitig gedochtet 4 Dochte cm 3 PP Folie PP Vlies leicht 4 PP Folie PP Vlies leicht einseitig gedochtet 6 Dochte cm einseitig gedochtet 10 Dochte cm 225 Wei Quasdorf 2005 S 45 46 226 Wei Quasdorf 2005 S 42 27 ebd 228 Wei Quasdorf 2005 S 53 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Abb 27 Foliensysteme aus dem Projekt Biokompresse links dreischichtig rechts zweischichtig F r die Durchf hrung der Bakterienapplikation am Objekt wurden die beiden Systeme 1 und 2 ausgew hlt da sich im Rahmen der Versuche am Th ringischen Institut f r Textil und Kunststoff Forschung e V Folien mit 4 bis 6 Dochten als Optimum f r gute Haftung und sehr gute Transport und R ckn ssbarriereeigenschaften erwiesen hatten Weitere Voruntersuchungen zur Tauglichkeit der Foliensysteme wurden nicht durchgef hrt 11 Zusammenfassung des Il Teils Im Rahmen der Vorbereitungen zur Versuchsdurchf hrung wurden die Bakterien Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans erfolgreich angezogen und in Massenkultur gebrac
311. urde die Carbopol Kompresse von der Oberfl che abgenommen Aus dem Bereich wurde eine Krustenprobe entnommen Es erfolge eine leichte Nach reinigung mit aqua dest um die Reste des Carbopols von der Oberfl che zu entfernen Eine optische Ver nderung war nicht zu erkennen HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Der Bereich mit der unbeimpften Carbopol Kompresse zeigt vier Tage nach Abnahme der Kompresse einen leichten Reinigungserfolg Die Krusten schienen etwas heller Das Reinigungsergebnis ist ver gleichbar mit den Bakterien kompressen 19 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Probefl che 8 Vorzustand PP Folie dreischichtig Puffer Medium Mischung unbeimpft Die Probefl che 8 wurde im unteren Bereich der Westwand im Bereich der Knappschen R hrchen angelegt Die Oberfl che war durch starke Verkrustungen gekennzeichnet Die Probefl che war etwas kleiner als die vorherigen Zwischenzustand Die Probefl che 8 wurde mit einer dreischichtigen PP Folie bel
312. utlich sind die feuchten Bereiche an den Stein oberfl chen im Bereich des Schw mmchens erkennbar Die Ausdehnung zeigt dass die Oberfl chen verdichtet sind die Messung dauerte 90 Minuten Endzustand nach vier Tagen Bei einer Objektsichtung nach vier Tagen war ein leichter Reinigungserfolg an der Ober fl che zu erkennen Sie erschien deutlich heller Darauf hin wurden an zwei ausge w hlten Objektbereichen Mirow skimessungen durchgef hrt nach 2 Wochen Der Reinigungserfolg der Folienkompressen mit Bakterienl sung war auch zwei Wochen nach Abnahme noch deutlich erkennbar Eine Ver nderung innerhalb der zwei Wochen war nicht erfolgt HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer DOM E1 Endzustand 2 Wo PP 2 shtg vulg 90 um REN Aufnahme des Vorzustandes Probefl che 1 In der Aufnahme wird die unruhige Struktur der Stein oberfl che deutlich Weiterhin sind die unterschiedlichen Er scheinungsformen des Gipses von nadelig f dig ber pl tt chenartig erkennbar REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 1 Die REM Aufnahme zeigt nach der Behandlung mit der Bakterien Kompresse keine wesentlichen Ver nderungen Bakterien sind nicht erkennbar ebenso keine anderen Organismen
313. uzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach 2 Wochen Zwei Wochen nach Abnahme der Kompressen pr sentieren sich die gereinigten Oberfl chen auf Stein II leicht aufgehellt Am deutlichsten wird die Ver nderung bei der dreischichtigen PP Kompresse die mittig auf dem Stein platziert war Auch die AMC Kompresse die mittig am unteren Rand aufgebracht wurde zeigte ein gutes Reinigungsergebnis Die mit Carbopol behandelte Fl che rechts unten zeigte die geringsten Ver nderungen nach sechst giger Applikation Im Endzustand nach 6 Tagen unmittelbar nach Abnahme der Kompressen und anschlie en der Probennahme pr sentieren sich die Probefl chen noch etwas feucht zeigen aber keine optische Verbesserung HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer REM Aufnahme der Vorzustandes Stein Il Im Vorzustand pr sentiert sich die Oberfl che der Probe von Stein II sehr unruhig mit zahlreichen kleinen Partikeln Im Untergrund ist die schichtige Steinoberfl che erkennbar Be siedlung durch Mikroorganismen ist im Vorzustand nicht erkenn bar REM Aufnahmen des Endzustandes Probefl che 3 Der Vergleich der Oberfl che mit dem Vorzustand zei
314. uzierung von Originalsubstanz sollte so eingeschr nkt wie m glich erfolgen Letztendlich werden die Entscheidungen aus wirtschaftlichen Aspekten gef llt Der verh ltnism ig hohe Aufwand mit dem die meisten Reinigungs und Salzverminderungsmethoden verbunden sind f hrt meist zu einem relativ geringen Reinigungsergebnis da Schadsalze nie vollst ndig aus dem Stein entfernt werden k nnen Oft sind mit Reinigungsmethoden auch erhebliche Risiken f r die Steinsubstanz durch Sp tfolgen verbunden Die Suche nach Alternativen zu den derzeit angewandten Methoden ist deshalb unerl sslich Teil 2 l Anzucht und Applikation der Bakterien 1 Einleitung Neben den physiko chemischen Schadensprozessen an Kulturg tern aus Naturstein erweckten in den letzten Jahren zunehmend auch biochemische durch Mikroben bedingte Schadensprozesse das Interesse des Restaurators Den durch Mikroorganismen verursachten Sch den an Kunstobjekten wird inzwischen eine gro e Bedeutung zuerkannt Auf bewitterten Natursteinoberfl chen siedeln sich zahlreiche unterschiedliche Mikroorganismen vor allem Bakterien Pilze und Algen an Das Bindemittel des Gesteins und die Porengr en haben dabei einen Einfluss auf die mikrobielle Besiedlung Die Mikroorganismen und ihre Stoffwechselprodukte ver ndern die Objektoberfl che Biofilm Sie schaffen damit m glicherweise die Voraussetzungen f r einen weiteren nicht direkt biogenen Steinzerfall F r das Wach
315. vibrio vulgaris desulfuricans Applikation 6 Tage Das Foto zeigt Probefl che 12 im Vorzustand Der Bereich zeigt eine d nne schwarze Kruste die durch Bewuchs von Flechten und Pilzen unregelm ig erscheint Die roten Punktmar kierungen bezeichnen die Probeent nahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis Zwischenzustand Die Probefl cke 12 wurde entsprechend zu Probefl che 11 mit beiden Bakterienst mmen behandelt allerdings verblieben die Kompressen 6 Tage auf der Oberfl che Die Fl chen wurden regelm ig nachgen sst Endzustand Die Aufnahme zeigt die Probefl che im Endzustand Eine optische Ver nderung erfolgte durch die Kompressen a behandlung nicht Mit den C wei en Punktmarkierungen sind ya die Probeentnahmestellen nach der Kompressenbehandlung von links nach rechts 1 3 gekenn zeichnet 14 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Vorzustand Probefl che 13 Carbopol Kompresse Desulfovibrio vulgaris Applikation 3 Tage In der Aufnahme ist die Probefl che 13 im Vorzustand zu sehen Sie ist n rdlich ausgerichtet und weist eine d nne schwarze Kruste auf Die roten Punktmarkierungen kennzeichnen die Probeent nahmestellen f r den quanti tativen Gipsnachweis von lin
316. von Gleichspannungen k nnen solche Bewegungen induziert werden Grundvoraussetzung ist eine entsprechend hohe Feuchtigkeit im Baustoff da nur so die Transportvorg nge ablaufen k nnen Das Verfahren erfordert erhebliche Eingriffe in die Substanz weil die Elektroden im Mauerwerk installiert werden m ssen Meist laufen die Ma nahmen ber l ngere Zeitr ume so dass es weiterhin dauerhaft zu einer sthetischen Beeintr chtigung kommt An Natursteinmauerwerk sind die Verfahren der Elektromigration nur in Ausnahmef llen 10 Auras et al 1997 S 698 110 Arend Seele 2000 S 88 111 Verges Bermin 2003 S 122 2 Auras et al 1997 S 697 113 Windsheimer et al 1991 114 Auras et al 1997 S 699 einsetzbar weil durch die Installation der Anlagen unverh ltnism ige Substanzsch den entstehen 3 3 e Einstellung von Klimakonstanten Weiterhin k nnen Salzsch den durch die Einstellung von Klimakonstanten erheblich gebremst werden Dabei wird durch Festlegung der Umgebungsklimate erheblicher Einfluss auf die Dynamik der Salze genommen ein Auskristallisieren und Hydratstufenwechsel k nnen so unterbunden werden Der Einsatz setzt die Kenntnis ber die im Stein enthaltenen Schadsalze und deren Hydratstufenwechsel voraus Problematisch kann sich das Vorhandensein mehrerer bausch dlicher Salze auswirken Diese Methode ist in der Regel nur in Innenr umen durchf hrbar und mit einer guten technischen Ausstattung verbu
317. von Natursteinen ist Teil eines nat rlichen Stoffkreislaufes Als typisches Verwitterungsbild von Naturstein ist die Krustenbildung anzusehen Gipskrusten liegen auf den verschiedensten Denkmalgesteinen vor Auch Sandsteine zeigen Krustenbildung wobei Gipskrusten f r silikatisch gebundene Steine weniger typisch als f r carbonatische sind da der Stein nicht die optimalen Voraussetzungen f r die Bildung von Gipskrusten liefert Die Gipskrusten auf Sandsteinen bestehen zum gr ten Teil aus Partikeln die aus der Luft stammen und sich auf den Steinoberfl chen abgelagert haben und reagieren Gipskrusten f hren zu einer strukturellen Ver nderung des Objektes durch die zus tzliche Anlagerungsschicht kommt es zu einer Verdichtung des Materials Verlagerung des Verdunstungshorizontess und einer allgemeinen St rung der feuchtetechnischen Eigenschaften des Baustoffs Auch das optische Erscheinungsbild von Denkm lern aus Naturstein wird durch Krustenbildung nachhaltig ver ndert Die graue bis schwarze Kruste von unterschiedlicher Dicke ver ndert die Ablesbarkeit der Architekturaussage durch eine Betonung der Wasserr ckhaltezonen in denen die Krusten vornehmlich auftauchen erheblich Je l nger die Krusten auf der Objektoberfl che bestehen bleiben desto mehr optische Eigendynamik entwickeln sie durch Aufbrechen der Oberfl chen bis hin zu massiven Oberfl chenverlusten die dem Objekt eine sehr unregelm ige Oberfl che verleihen Di
318. w hlt worden Alle verwendeten Materialien sowie die beimpften Bakterien Puffersuspensionen waren vor der Durchf hrung der Ma nahme hergestellt und vorbereitet worden F r die Versuche wurden eine zweischichtige Kompresse aus Polypropylen Folie mit Polypropylen Vlies einseitig gedochtet bei einer Dochtung von 4 Dochten cm verwendet sowie eine dreischichtige Kompresse Polypropylen Folie mit einem Polyester Vlies beidseitig gedochtet bei einer Dochtung von 4 Dochten cm Als dritte Applikationsart wurde die Bakteriensuspension mit Carbopol angedickt und als Paste auf die Oberfl chen aufgebracht Die Folien wurden in einer Gr e von etwa 5 x 3 cm zurechtgeschnitten und jeweils gr ndlich von beiden Seiten mit der selbst hergestellten und vorbereiteten Bakteriensuspension ca 15 20 ml Puffer Medium im Verh ltnis 4 1 D vulgaris Kultur mit einer Zelldichte von ca 44 Zellen ml D desulfuricans Kultur mit ca 48 Zellen ml eingespr ht und anschlie end auf der Oberfl che platziert Auf die Folie wurde gem der Empfehlung des Projektes Biokompresse eine gelochte Plastik Fu matte aufgebracht Kompresse und Matte wurden mit Gewebeband auf der Steinoberfl che fixiert Die Matte sollte einen gleichm igen Druck erzeugen und damit den unmittelbaren Kontakt zwischen Kompresse und Stein gew hrleisten Zudem stellte die Matte eine zus tzliche leichte Absperrung dar die dennoch das Nachn ssen der Oberfl che durch Nach
319. war Die Bakterien beider Desulfovibrio St mme zeigten vergleichbare Sulfatreduktion Sie scheinen demnach beide f r die Applikation geeignet berraschend ist das gute Ergebnis der reinen aqua dest Kompresse L7 Der Sulfatgehalt in der Probefl che ging um ber 50 zur ck Die Carbopol Kompressen zeigen generell gute Wirksamkeit Sowohl im Labor als auch in Polen konnte mit einer Carbopol Kompresse mit Desulfovibrio vulgaris der Gips vollst ndig aus dem Gef ge entfernt werden Dies gelang mit keiner der anderen Kompressen Die zum Vergleich aufgebrachten Ammoniumcarbonat Kompressen L10 und D9 zeigen in der Sulfatreduzierung sehr unterschiedliche Ergebnisse W hrend es im Labor zu einer Sulfatreduzierung von 10 kam die deutlich unter dem Durchschnitt der brigen Probefl chen liegt konnte der Sulfatgehalt der Domprobe um fast 40 reduziert werden Die Reinigung mit Ammoniumcarbonat erreichte damit am Dom ein Ergebnis das sich durchaus mit den Bakterienkompressen vergleichen l sst 3 Zusammenfassung des 3 Teils Der Versuch der mikrobiellen Salzverminderung wurde mit den Bakterienkulturen Desulfovibrio vulgaris subsp vulgaris und Desulfovibrio desulfuricans subsp desulfuricans an verschiedenen Natursteinobjekten durchgef hrt Zwei Bauteile eines Barockbrunnens wurden umfangreich im Labor beprobt und behandelt Die gewonnenen Erkenntnisse wurden an den Objekten Schloss Ksi in Polen sowie im Nordparadies des Hildesheimer Do
320. werte 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 T T T i T A1 A2 Bi B2 t Messung 1 Tag a Messung 10 Tage Tropfendurchmesser in cm C1 C2 L4 L2 M1 M2 Ni Probenbezeichnung Abb 25 Tropfendurchmesser Durchschnittswerte Tropfentest Eindringzeit 6 00 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 00 Messung 1 Tag Messung 10 Tage Zeit in min A1 A2 B1 B2 C1 C2 LI L2 M1 M2 N1 Probenbezeichnung Abb 26 Tropfentest Eindringzeit Durchschnittswerte Die unterschiedlichen Kompressenmaterialien werden jeweils mit ihren Anfangsbuchstaben abgek rzt Die Tropfendurchmesser auf den unterschiedlich behandelten Steinoberfl chen schwankten dabei zwischen 0 7 Laponit und 3 2 cm Meerschaumpulver direkt nach Abnahme der Kompressen und zwischen 1 4 Laponit und 2 4 cm Meerschaumpulver nach 10 Tagen Die Dauer des Eindringens des Tropfens in die W rfeloberfl che schwankte ebenfalls stark zwischen 9 min Laponit und 15 sec Carbopol direkt nach der Behandlung und etwa 8 min Laponit und 22 sec Attapulgit nach 10 Tagen Dabei war durchaus ein Bezug zwischen geringem Tropfendurchmesser und langer Eindringzeit zu beobachten Umgekehrt wurde die gr te Ausdehnung des Tropfens bei mittlerer Dauer um 1 min erreicht Die Werte der unbehandelten Oberfl chen lagen bei Durchmesser 1 84 und etwa 1 min Tropfen Trop
321. widerstand u berechnet sich gem der Formel H dL ps Aa A t s s Am s Dabei sind L Wasserdampfdiffusionskoeffizient der Luft abh ngig von Temperatur und Luftdruck Ps Partialdruck der ges ttigten Luft temperaturabh ngig Aa Differenz der relativen Luftfeuchte A Fl che der Probe t Zeit SL mittlere Dicke der Luftschicht im Pr fgef unterhalb der Probe s Schichtdicke der Probe Am Gewichts nderung Der Wasserdampfdiffusionswiderstand u ist dimensionslos Da f r die Versuchsdurchf hrung nur begrenzt nat rlich verkrustetes Steinmaterial zur Verf gung stand wurde der Versuch zweimal an denselben Steinpl ttchen durchgef hrt Zun chst wurde unbehandeltes Steinmaterial beprobt Abb 52 Wasserdampfdiffusionsversuch im Labor Aus dem im Labor vorhandenen Steinmaterial des Sandsteins II wurden Krustenprobenpl ttchen in der Gr e 2 5 x 2 5 cm mit einer H he von 0 5 cm ges gt Diese wurden auf kleinen Plexiglasgef en die bis zur H lfte mit aqua dest gef llt waren mit Terostat befestigt Das Anfangsgewicht wurde ermittelt Die Proben wurden f r die Versuchsdauer von sechs Tagen im Exsikkator gelagert und t glich gewogen 258 D ham 2003 S 8 112 Nachdem sich ein konstanter Diffusionsstrom eingestellt hatte und die Gewichtsver nderung an den Proben linear erschien wurden die Messungen abgebrochen Die Probefl chen wurden f r drei Tage mit Kompressenfolien aus PP Folie und einer Bakteriensuspens
322. wie bei der Zentrifugation gew hlt Ein erster Filter sollte die erheblichen Medienbestandteile zur ckhalten Wie bei der Zentrifugation hinderten die Medienbestandteile durch Zusetzen des Filters gro e Mengen der Bakterien daran den ersten Filter zu passieren Diese standen demnach f r eine sp tere Applikation nicht mehr zur Verf gung Durch den zweiten Filter konnten die restlichen in der Suspension vorhandenen Bakterien erfolgreich aus dem Medium abgetrennt werden Die Filtersysteme sind bei gro en Mengen Medium schnell nicht mehr oder nur noch sehr eingeschr nkt passierbar Daher m ssen kleinere Mengen als 100 mi in Einzelschritten filtriert werden um zu gew hrleisten dass ein Gro teil der Bakterien den ersten Filter passieren kann Damit werden jedoch der Sauerstoffkontakt der Suspension und die Dauer der Durchf hrung erheblich erh ht Die Methode erscheint angesichts der f r eine Fassadenbehandlung ben tigten Menge Bakteriensuspension ebenfalls nicht ratsam 4 Zusammenfassung Sowohl durch Zentrifugation als auch Filtration des beimpften N hrmediums waren die erforderlichen hohen Zelldichten zwar zu erzielen jedoch konnte mit beiden Methoden ein Gro teil der Bakterien nicht von den Medienbestandteilen getrennt werden Beim Zentrifugieren sedimentierten zahlreiche Zellen mit den gr eren Bestandteilen des Mediums w hrend bei der Filtration die Medienbestandteile den Vorfilter sehr schnell zusetzten und die Bakterien dies
323. wurde Die Probefl che wurde w hrend der Versuchsdauer morgens und abends nachgen sst Endzustand nach 3 Tagen Nach Versuchsende wurde die s EEE m ans Kompresse von der Oberfl che ee abgenommen Im unmittelbaren a T9 Anschluss zu den Vorzustands proben wurden erneut drei Krustenproben f r den quantitativen Gipsnachweis ent nommen und f r die Aufnahme mit gelben Punktmarkierungen gekennzeichnet Eine optische Verbesserung gegen ber dem Vorzustand war nicht erkennbar 11 HAWK FB Konservierung und Restaurierung Studienrichtung Restaurierung von Steinobjekten M glichkeiten und Grenzen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Endzustand nach vier Tagen Vier Tage sp ter zeigte sich auch in Probefl che 4 ein leichter Reinigungserfolg der jedoch deutlich geringer als bei den anderen Probefl chen ausfiel Es war eine leichte Aufhellung der behandelten Fl che gegen ber dem umgebenden Steinmaterial erkennbar Nach zwei Wochen Die Oberfl che der Probefl che 4 pr sentierte sich auch nach zwei Wochen unver ndert mit einem leichten Reinigungs erfolg REM Aufnahme des Endzustandes Probefl che 4 Die Aufnahme zeigt wiederum ein anderes Erscheinungsbild der Gipskruste Hier erscheint die Kruste blumenkohlartig mit einem stark ausgepr gten Relief Rechts im Bild ist eine Pilzhyphe zu sehen 4
324. zen der Anwendung sulfatreduzierender Bakterien auf Sandsteinoberfl chen mit Gipskrusten Diplomarbeit vorgelegt von Malaika Scheer Materialien st rker am Spachtel so dass die trennende Zellstoff bzw Japanpapierschicht oftmals zerriss Im Gegensatz dazu pr sentierten sich die Pasten aus Meerschaumpulver und Attapulgit sehr homogen Sie waren weich und lie en sich gleichm ig in der gew nschten St rke auf den W rfeloberfl chen applizieren Abb 23 und 24 Bentonit Carbopol Laponit Attapulgit und Meerschaumpulver links direkt nach Auftrag und rechts einen Tag sp ter Nach einem Tag erschienen die Kompressen auf allen Steinw rfeln weich und formbar Die Attapulgit Bentonit und Meerschaumpulverkompressen hatten sich geringf gig zusammengezogen und zeigten leichte Schwundrisse die jedoch mit dem Spachtel oder manuell gut zu verschlie en waren Durch die Zellstofflage auf der Paste konnten die Oberfl chen immer wieder nachgen sst werden Am wenigsten ver ndert erschien die Carbopol Kompresse die weiterhin klebrig und weich blieb Auch nach zwei Tagen waren alle Kompressenmaterialien noch formbar allerdings zeigten sich leichte Schwundrisse in den Attapulgit und Meerschaumpulverkompressen vor allem bei den W rfeln ohne zweite abdeckende Zellstofflage Die Bentonit Kompresse hatte sich vom Untergrund gel st und stand an den Seiten bis zu 2 mm hoch Die Laponit Kompresse war sehr hart und wachsartig und partiell eben
325. zu den Bakteriensuspensionen zeigte weiterhin auch einen leicht positiven Einfluss auf die Vitalit t und Aktivit t der Bakterien Diese kann jedoch gegebenenfalls f r den l ngeren Transport genutzt werden Dennoch sollte wenn m glich von einer Zugabe von Gipsw rfeln zu dem N hrmedium abgesehen werden da damit die M glichkeit besteht bei Applikation der Kulturen Schadsalz mit in das Steingef ge einzuf hren Die rasterelektronischen Aufnahmen der Gipsw rfeloberfl chen zeigten eine rasenartige Anlagerung der Bakterien auf den Steinw rfeln die auch unter UV Licht bei Anf rbung der Bakterien mit Baclight beobachtet werden konnte Das Puffer Medium Mischverh ltnis von 3 1 hatte bei der Gipsverwertung ein zu dem N hrmedium vergleichbares Ergebnis erzielt w hrend der Umsetzung der st rkeren Verd nnungen deutlich unter diesem Ergebnis lagen Daher erschien ein Mischverh ltnis von Puffer Medium 4 1 f r die Applikation geeignet Diese Mischung zeigte eine f r die Applikation ausreichende Anzahl an Bakterien Im Folgenden wurden f r die Applikation Puffer Medium Mischungen ein Verh ltnis von 4 1 genutzt IV Auswahl geeigneter Kompressenmaterialien Bevor mit der Applikation der Bakterien auf die Steinoberfl chen begonnen wurde sollten die Bakteriensuspension in ihrer Konsistenz so ver ndert werden dass ein Verbleib auf der Oberfl che ber einen l ngeren Zeitraum gew hrleistet war Dazu musste die Suspension durc
326. zur berpr fung der Verdichtung der Oberfl chen durch Carbopol Die Mirowski Messungen im Hildesheimer Dom hatten f r die mit Carbopol behandelten Oberfl chen zum Teil stark abweichende Ergebnisse in der Wasseraufnahme gezeigt Daher sollten mit Carbopol behandelte Probepl ttchen ebenfalls einem Wasserdampfdiffusionstest gem DIN 52 615 unterzogen werden Es galt zu ermitteln ob die Verwendung des Carbopols eine Verdichtung der Oberfl chen verursacht die durch die berpr fung der Wasserdampf diffusion ermittelt werden kann Diese Verdichtung wirkt m glicherweise einer 39 s Anhang DIN 52615 durch die Bakterient tigkeit verursachten ffnung des Porengef ges durch deren Verwerten des Sulfats entgegen F r den Versuch wurden Probeplatten mit den Ma en 6 x 7 x 1 cm aus einem der Laborsteine aus Dresden ges gt Das Steinmaterial wies keine nat rlichen Gipskrusten auf Die 21 Probeplatten trockneten unter Laborbedingungen aus und wurden anschlie end mit Carbopol Kompressen versehen Dabei wurden jeweils drei Pl ttchen identisch wie aus der Tabelle ersichtlich behandelt Probennummer Applizierte Desulfovibrio Art Trennschicht Nachbehandlung V1 D vulgaris mit Japanpapier keine V2 D vulgaris mit Japanpapier keine V3 D vulgaris mit Japanpapier keine V4 D vulgaris ohne Japanpapier Wasserdampf V5 D vulgaris ohne Japanpapier Wasserdampf V6 D

HAWK

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents