Restauration mit Nano-Partikeln: Die neue Hoffnung für bröckelnde Sakralbauten
Wie kann man Europas Kirchen und Kathedralen besser vor dem Verfall schützen? Das europäische Forschungsprojekt “Nano-Cathedral” sucht nach neuen Lösungen: Nanopartikel sollen die brüchigen Steine festigen.
Die derzeitige Restaurierungsphase im Dom von Pisa begann vor vier Jahren. Noch restauriert man die diversen Steintypen, die vom 11. Jahrhundert an beim Bau des Doms verwendet wurden, mit üblichen Techniken wie Laser. Doch die Restauratoren testen jetzt eine neue Technologie: Festigungsmittel mit Nanopartikeln, die die innere Struktur der Steine konsolidieren sollen – in Pisa zumeist Marmor. Die Wirkung wird bis ins kleinste Detail überprüft.
Nanocathedral: un network d’innovazione per proteggere le cattedrali d’Europa https://t.co/rSDyckfAokpic.twitter.com/RM6n7NGXus
— LA SCIENZA (@NewsScienza) 27 février 2017
Ingenieur Roberto Cela erklärt: “Marmor ist sehr wenig porös, deshalb sind wir gezwungen, wirklich nanometrische Partikel zu verwenden, um tief in die Poren eindringen zu können, und gleichzeitig eine gewisse Verdunstung zu gewährleisten und sicherzustellen, dass die Behandlung auch wirkt.”
Chemiker des europäischen Forschungsprojekts Nano-Cathedral entwickeln verschiedene Festigungsmittel. Darunter Calciumcarbonat – auch kohlensaurer Kalk genannt, der entsteht, indem sie Calciumoxid – Branntkalk – mit Wasser und Kohlendioxid mischen. Die Nano-Partikel, die diese Lösung von Natur aus enthält, können in die Steine eindringen und deren bröckelnde Struktur festigen.
Nanocathedral</a> Technical Meeting at <a href="https://twitter.com/Saf_ISCR">Saf_ISCR premises (04-05 October 2016 – Rome, Italy) https://t.co/ax5hZ3aF3fpic.twitter.com/3d6ENGJYBW— Nanocathedral (@Nanocathedral) 12 octobre 2016
Dario Paolucci, Chemiker an der Universität Pisa: “Es ist wichtig, dass diese Partikel dieselbe chemische Natur haben wie die Steine, die mit ihnen behandelt werden, damit die Partikel nicht über die Zeit hinweg physikalisch-mechanische Prozesse durchlaufen, die die Steine aufbrechen könnten.”
An fünf Domen Europas wird das neue Verfahren getestet, so auch am Stephans-Dom in Wien. Zunächst wurden die mechanischen Eigenschaften der Steine bestimmt. Da die Zahl der Stichproben, die man einem historisch gealterten Kirchenbau entnehmen kann, begrenzt ist, mussten die Forscher ganz gewöhnliche Steinproben künstlich altern lassen, um mehr Testmaterial zu haben. Matea Ban, Materialexpertin von der Technischen Universität Wien: “Wir haben verschiedene Verfahren ausprobiert – Gefrierlagerung, Salze, Säuren, und haben uns schließlich für thermische Alterung entschieden. Wir erhitzen die Steine auf bestimmte Temperaturen. Die Mineralien im Gestein dehnen sich dann in bestimmte Richtungen aus, und durch diese Ausdehnung üben sie Druck auf die benachbarten Mineralien aus, bis sie brechen – und diese Brüche brauchen wir, um sie festigen zu können.”
Un workshop presso l'ISCR dedicato a
Nanocathedral</a>: prodotti innovativi per la conservazione della pietra → <a href="https://t.co/j2bOpr8FAS">https://t.co/j2bOpr8FAS</a> <a href="https://t.co/PN5ognKkCX">pic.twitter.com/PN5ognKkCX</a></p>— Archeomatica (archeomatica) 28 février 2017
Die Festigungsmittel werden an verschiedenen Kalksteinen, Sandsteinen und Marmor getestet, die repräsentativ für die unterschiedlichen Gesteinstypen in Europas Sakralbauten sind. Zuerst werden sie im Labor getestet, dann an den Domen. Bestimmte Eigenschaften des Festigungsmittels sind unabdingbar,erläutert Petrologe Johannes Weber von der Universität für Angewandte Kunst Wien: “Zunächst einmal muss das Festigungsmittel vom Stein gut aufgenommen werden. Und dann muss es sich im Zuge der Verdunstung des Lösemittels an der richtigen Stelle im Steingefüge ausscheiden. Es darf nicht zu sehr schrumpfen. Alle Mittel schrumpfen, wenn sie trocknen, auch Festigungsmittel. Es muss eine gute Haftung haben an die Körner des Steins, und es darf aber auch nicht einen kompletten Porenverschluss bewirken. Und es muss natürlich alterungsbeständig sein.”
Noch sind sie in der Testphase. Doch auf lange Sicht hoffen die Forscher, effiziente Konservierungsmittel für Europas kulturelles Erbe zu finden.