Pilze auf Baustoffen : Einfluss funktionaler Oberflächen auf deren Bewuchs

Ein Problem, mit dem die Menschen konfrontiert sind seit sie Bauwerke errichten, ist der Bewuchs der Baumaterialien durch Pilze. In den letzten Jahren findet dieses Thema verstärkt Beachtung und gewinnt heutzutage aus unterschiedlichen Gründen zusehends an Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit sollte mit Hilfe eines Labortestverfahrens überprüft werden, ob superhydrophobe selbstreinigende (Lotus-Effect®) und photokatalytische technische Oberflächen weniger stark von Pilzen bewachsen werden als konventionelle. In einem zweiten Versuchskomplex wurde untersucht, ob Struktur und Hydrophobie einer Oberfläche die Adhäsion von Partikeln und Pilzsporen auf ihnen beeinflussen, was deshalb von Bedeutung ist, da die Adhäsion der erste Schritt im Bewuchs einer Oberfläche ist. In einem einleitenden Experiment wurde untersucht, ob der Fluoreszenzfarbstoff Calcofluor white, ein weit verbreiteter Farbstoff zum anfärben von Pilzen, das Wachstum derselben beeinflusst. In einem 3-wöchigen Versuch konnte nachgewiesen werden, dass Calcofluor white keinen signifikanten Einfluss auf das Pilzwachstum hatte, wodurch seine Eignung für die nicht-invasive Quantifizierung des Pilzwachstums erstmals nachgewiesen werden konnte. In einem weiteren Versuch sollte ein Labortestverfahren entwickelt werden, mit dem unterschiedliche technische Oberflächen hinsichtlich ihrer Neigung zum Pilzbewuchs miteinander verglichen werden können. Dafür wurden verschiedene Probekörper von Fassadenfarben und Dachziegeln mit Sporensuspensionen von Penicillium chrysogenum bzw. Cladosporium cladosporioides inokuliert, unter kontrollierten Bedingungen in einer Klimakammer gelagert und regelmäßig beregnet. Es zeigte sich, dass mit diesem Testverfahren Bewuchsunterschiede auf den unterschiedlichen Baustoffen erreicht und nachgewiesen werden konnten. Damit ist es erstmals gelungen in einem, im Vergleich zur Freilandauslagerung, verkürzten Zeitraum solche Ergebnisse zu erzielen. Mit Hilfe dieses Labortestverfahrens wurden funktionale Fassadenfarben und Dachziegel mit nicht funktionalen Proben im Hinblick auf ihre Bewuchsneigung mit Pilzen verglichen. Die funktionalen Oberflächen umfassten superhydrophobe selbstreinigende (Lotus-Effect®) und photokatalytische Proben. Bei allen Versuchsreihen ergab sich ein zumindest tendenziell, meist signifikant, geringerer Bewuchs der superhydrophoben selbstreinigenden gegenüber den nicht funktionalen Oberflächen. Die photokatalystischen Oberflächen zeigten gegenüber den nicht funktionalen Oberflächen keine Unterschiede im Bewuchs, was vermutlich auf eine unzureichende Intensität des UV-Lichts zurückzuführen war. Ein weiterer Kernpunkt der Arbeit war die Bestimmung des Einflusses von Hydrophobie und Struktur biologischer und technischer Oberflächen auf die Adhäsion von Pilzsporen und technischen Partikeln. Hierfür wurden mittels Rasterkraftmikroskop die Adhäsionskräfte von Sporen der Pilze Alternaria alternata und Pyricularia oryzae sowie von Glas- und Polystyrenkugeln gemessen. Als Oberflächen dienten polierte bzw. definiert strukturierte Siliziumoberflächen mit und ohne Hydrophobierung, sowie die Oberseiten der Blätter von Reis (Oryza sativa) und Zuckerrübe (Beta vulgaris subsp. vulgaris). Auf den technischen Oberflächen ließ sich weder bei der Messung mit Pilzsporen noch der mit Glas- bzw. Polystyrenpartikeln ein signifikanter Einfluss der Struktur auf die Adhäsionskräfte nachweisen. Lediglich die Hydrophobie zeigte z. T. einen signifikanten Einfluss. Die Messungen mit den Pilzsporen auf biologischen Oberflächen ergaben aussagekräftige Ergebnisse. Bei beiden Sporenarten waren die Adhäsionskräfte auf dem strukturierten Reisblatt signifikant niedriger als auf dem glatten Zuckerrübenblatt. Bei den technischen Partikeln zeigte sich erneut kein signifikanter Unterschied in den Adhäsionskräften. Die teilweise uneinheitlichen Ergebnisse sind vermutlich auf variierende Umweltbedingungen (Temperatur, Luftfeuchte) zurückzuführen. Dabei ist anzumerken, dass insbesondere die Luftfeuchte einen erheblichen Einfluss auf die Adhäsionskraft haben kann. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass mit der vorliegenden Arbeit erstmals gezeigt werden konnte, welchen Einfluss Eigenschaften wie Superhydrophobie, Selbstreinigung (Lotus-Effect®) und Photokatalyse auf den Bewuchs von Oberflächen mit Pilzen haben