Beseitigung von Algen und Pilze an der Fassade
Einleitung
In früheren Jahren war in Industrie- und Ballungsgebieten der Schadstoffgehalt der Luft relativ groß. Es kam zu Verschmutzungen, besonders in Fassadenbereichen, die nicht beregnet wurden. Aufgrund des Gehalts der Luft an biozidem Schwefeldioxid (SO2) trat Algen- und Pilzbewuchs an Fassaden eher selten auf.
Durch gesetzliche Auflagen zum Umweltschutz ist die Luftqualität in den letzten Jahren kontinuierlich besser geworden und enthält weniger Schadstoffe. In Folge dessen ist die Verschmutzung durch Luftschadstoffe rückläufig, andererseits ist eine Zunahme des Befalls der Fassaden mit Mikroorganismen fest zu stellen. Anfänglich wurden diese als Algen wahrgenommen, bis umfangreiche Untersuchungen auch die Anwesenheit von Pilzen nachgewiesen haben. Mittlerweile kann eine kontinuierliche Zunahme von Bakterien an der Fassade festgestellt werden.
Die Gründe sind vielschichtig: neben dem Rückgang des biozid wirkenden Schwefeldioxid und der Zunahme des wachstumsfördernden Kohlendioxids werden zunehmend weniger Biozide in der Landwirtschaft eingesetzt. In Folge dessen nimmt der Sporengehalt in der Außenluft zu. Gleichzeitig nimmt die Jahresniederschlagsmenge zu und steigen die Jahresdurchschnittstemperaturen. Durch die Bauweise mit immer weniger Dachüberstände und gleichzeitig hoher Wärmedämmung kommt es zu einer stärkeren und längeren Durchfeuchtung und Kondensation der Oberflächen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Feinstaubbelastung ansteigt. Dies alles fördert das mikrobielle Wachstum.
Algen
In der Gruppe der Algen besitzen vor allem die Grünalgen (Clorophyta) eine besondere Bedeutung. Sie gehören zu den so genannten Eukaryonten (Organismen mit einem „echten“ Zellkern. Bisher wurden über 30 verschiedene Arten dieser Alge isoliert. Besonders auffällig hierbei ist, dass mittlerweile auch Arten an Fassaden nachgewiesen werden, die bis vor einigen Jahren nur aus dem Bodenbereich oder extremen Feuchtbiotopen bekannt waren. Die meisten dieser Algenarten können sehr widerstandsfähige Sporen bilden, die mit dem Wind verbreitet werden. Anschließend muss die Gruppe der Blaualgen (Cyanophyta) genannt werden. Taxonomisch betrachtet gehören diese Algen aufgrund ihres strukturellen Aufbaus zu den Prokaryonten und damit eigentlich zu den (Cyano)Bakterien. Hierbei handelt es sich um photosynthetisch aktive Bakterien, die Sauerstoff produzieren. Aus bisherigen Veröffentlichungen ist bekannt, dass knapp 20 verschiedene Gattungen und Arten an gedämmten Fassaden nachgewiesen werden konnten. Besonders erwähnenswert ist die aerophytische Lebensweise von einem Großteil der Blaualgen. Sie können auf der Fassadenoberfläche relativ lange Zeit überleben, ohne zu keimen und/ oder dass ein Wachstum nachgewiesen wird. Bekannt ist, dass Blaualgen sehr widerstandsfähig und gegen einen Großteil der Biozide resistent sind. Die Probleme an der Fassade werden in Folge dessen zunehmen. Die noch zu erwähnenden Goldalgen mit ihrer Spezifikation der Gelbgrünalgen und Kieselalgen können dagegen vernachlässigt werden.
Zwar sind Algen wegen des Chlorophylls grundsätzlich grün, aber es gibt auch Algen in anderen Farbtönen. So gibt es neben den bereits erwähnten auch noch Braun- und Rotalgen. Die Ursache liegt darin, dass zusätzliche Farbpigmente das Grün des Chlorophylls überlagern. Auch wenn meistens verschiedene Arten von Algen auf der Fassade vorkommen, wird das optische Erscheinungsbild doch in der Regel nur von einer Art bestimmt.
Pilze
Pilze werden in folgende Abteilungen unterteilt: Schleimpilze (Myxomycota), Algenpilze (Oomycota), Flagellatenpilze (Chytridiomycota) und echte Pilze (Eumycota). Den weitaus größten Anteil der weltweit verbreiteten Pilze macht die letzte Abteilung der Eumycota aus. Zu den wichtigsten Gruppen gehören die Ständerpilze (Basidiomycota), Schlauchpilze (Ascomycota), Jochpilze (Zygomycota) und Imperfekte Pilze (Deuteromycota oder Fungi imperfecti). Diese wiederum besitzen auf der Fassade die mit Abstand größte Bedeutung. Um den Rahmen nicht zu sprengen, soll beispielhaft auf den Cladosporium spp. hingewiesen werden, der mit 60 bis 70% den höchsten Anteil der bereits erwähnten Aerosole darstellt. Er bildet auf den Kolonien massenhaft Konidien, die mit dem Wind sehr leicht verbreitet und durch Luftströmungen über weite Entfernungen transportiert werden können. Bei steigender Temperatur, Licht und Trockenheit werden die Konidien von der Mutterpflanze bevorzugt freigesetzt, was ihm den Namen Getreidepilz eingebracht hat. Die nachfolgende Graphik zeigt eine Auswahl der bekanntesten (Schimmel)Pilze und ihr Auftreten in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Deutlich wird, dass in den Sommermonaten Juli bis September die höchste Belastung an Schimmelpilzsporen in der Außenluft vorliegt. Auch wenn der Cladosporium nur einen saisonalen Auftritt in den Sommermonaten hat, so sind seine Sporen zahlenmäßig am stärksten vertreten. Gleichzeitig fallen in diesem Zeitraum die höchsten Niederschlagsmengen an.
Der Begriff Sporen umfasst Partikel sehr unterschiedlicher Größe – von 2 bis 150 µm (1/1000 mm) im Durchmesser und Herkunft. Das mikrobielle Wachstum verläuft im Wesentlichen immer nach dem gleichen Schema: so bald eine Spore ausreichend lange einer bestimmten Menge an Feuchtigkeit ausgesetzt ist und weitere für das Wachstum notwendige Voraussetzungen vorliegen, kommt es zunächst zur Keimung, anschließend zum Wachstum und abschließend zur Vermehrung bzw. Replikation. Der mikroskopisch kleine, für das Auge zunächst nicht sichtbare, Befall wird durch weitere Zunahme an Sporen später sichtbar und als mikrobieller Befall wahrgenommen.
Die Zahl der Sporen kann innerhalb kürzester Zeit enorme Ausmaße annehmen. So können an einem einzigen Fruchtkörper bis zu 106 Sporen pro Stunde und das über mehrere Tage produziert werden. Über den Wind können Sporen leicht verbreitet werden. Im Folgenden soll die Sporengröße und deren Flugfähigkeit am Beispiel einiger (Schimmel)Pilze vorgestellt werden.
Sicherlich ist es außerhalb der Mikrobiologie schwierig, sich derart kleine Partikel vorzustellen, da ein Mikrometer (µm) nur 0,001 mm sind. Wird ein mittlerer Sporen- und Hyphendurchmesser von nur 5 µm wie z. B. beim Aspergillus angesetzt, dann passen in einen Würfel von nur 1cm Kantenlänge immerhin ca. 8 Mio. Sporen.
Lösungsansätze
Seit Jahren versucht man, mikrobiellen Befall durch den Einsatz von Bioziden in den Griff zu bekommen. Hierbei werden biozide Wirkstoffe (Algizide, Fungizide, Bakterizide etc.) in die Bindemittelmatrix einer Beschichtung (Grundierung, Putz, Farbe) eingebunden und über einen möglichst langen Zeitraum an der Oberfläche freigesetzt. Somit entsteht ein hauchdünner biozider Film auf der Fassade.
Biozide als Lösung des Problems kann deshalb nur eine temporäre Maßnahme darstellen. Sie müssen einerseits wasserlöslich sein, damit sie in kleinsten Mengen an der Oberfläche freigesetzt werden. Auf der anderen Seite dürfen sie wiederum nicht so wasserlöslich sein, dass sie durch Niederschläge ausgewaschen werden.
Des Weiteren wird nicht nur ein Wirkstoff eingesetzt, sondern so genannte Breitbandbiozide. Diese haben die Aufgabe, Algen und Pilze sowie zunehmend Bakterien abzutöten und einem Neubefall vorzubeugen. Da es z. B. nicht nur einen Pilz gibt und sich Gattung und Spezies stark unterscheiden können, müssen z. B. verschiedene Fungizide aufeinander abgestimmt werden. Deren Wirksamkeit gegen „fassadentypische“ Mikroorganismen müssen regelmäßig überprüft und ggf. angepasst werden. Dies zum Einen aufgrund der verschärften Biozid-Richtlinie und der immer weniger zur Verfügung stehenden Wirkstoffe. Zum Anderen, weil die Mikroorganismen mit der Zeit Abwehrmechanismen entwickeln und die eingesetzten Biozide dann an Wirkung verlieren.
Ein wichtiger Punkt bei der Sanierung von mikrobiellen Befall ist die gründliche Reinigung und anschließende Trocknung des Untergrundes. Wird der Untergrund mit Hochdruck gereinigt, sollte der Wasserstrahl nicht frontal auf den Untergrund auftreffen, da sonst zu viel Wasser in den Untergrund eingebracht wird. In Folge dessen würden sich die oberflächennahen Poren der Beschichtung mit Wasser füllen, so dass das anschließende Biozid nicht in den Untergrund eindringen kann. Das so genannte Breitbandbiozid sollte ein- bis zweimal aufgetragen werden und wieder ausreichend lange trocknen. Wichtig hierbei ist, dass das Biozid nicht nur die Mikroorganismen an der Oberfläche abtötet, sondern auch im oberflächennahen Bereich. In der Praxis kann immer wieder festgestellt werden, dass ein unzureichend gereinigter Untergrund einfach mit einem biozid eingestellten Anstrich überstrichen wird. Dies führt relativ schnell wieder zu einem Neu- oder Wiederbefall.
Seit Jahren wird nach Alternativen zu bioziden Lösungen gesucht. Zum Einen, da Biozide giftig sind und heute immer weniger in das allgemeine Umweltbewusstsein passen, zum Anderen, da die Wirkungsweise nur temporär anhält und die Mikroorganismen immer öfter Überlebensstrategien gegen diese chemischen Angriffe entwickeln. Auch wenn es derzeit die einfachste und preiswerteste Lösung gegen Algen und Pilze (und Bakterien) an der Fassade darstellt – Biozide werden langfristig als Antwort auf dieses Umweltproblem ausscheiden.
Alternativ hierzu werden mineralische Produkte (z. B. Mineralputz oder Silikatfarbe) angepriesen, die aufgrund ihrer hohen Alkalität einen „eingebauten“ Schutz gegen mikrobiellen Befall bieten. Allerdings baut sich die Alkalität mit der Zeit ab, so dass dann auch diese Oberflächen für mikrobiellen Bewuchs anfällig sind. Im Gegensatz zu Dispersionsputzen und -farben können mineralische Produkte auch nicht biozid eingestellt werden, da die Alkalität die zugesetzten Biozide zersetzt. Kurzfristig sind deshalb mineralische Produkte im Vorteil, mittelfristig nur die organisch gebundenen Produkte mit Biozidzusätzen. Aber auch diese werden langfristig abgebaut, so dass der Schutz vor mikrobiellen Befall wiederholt werden muss.
Wie lange eine Fassade durch den Einsatz von Bioziden vor mikrobiellem Befall geschützt wird, kann nicht genau beantwortet werden, da die Dauer der Schutzwirkung einerseits von den klimatischen Bedingungen und der Exposition der Fassade abhängt, andererseits aber auch die biozide Ausrüstung (Breitbandwirkstoff) und die Art der Beschichtung (Schichtdicke, Bindemittel und Zusätze, gestrichen/ ungestrichen) eine nicht unerhebliche Bedeutung besitzen.
Alternativen in Form spezieller IR-Farben, PCM-Beschichtungen oder Nanobeschichtungen stehen bereits zur Verfügung, müssen sich aber in der Praxis noch bewähren. Nanobeschichtungen werden entweder mit speziellen Pigmenten angeboten, die eine Zerstörung der Mikroorganismen an der Oberflächen bewirken sollen oder mit nanoskaligem Silber, dessen bakterizide Wirkung bekannt ist. Selbst ätherische Öle, eingekapselt in dem Bindemittelfilm, werden eingesetzt, um als natürliches Biozid das Wachstum zu verhindern. Des Weiteren ist unter den Experten ein Streit entfacht, ob nun besonders hydrophile oder superhydrophobe Oberflächen die Lösung darstellen – eine endgültige Antwort fehlt (noch). Seit Kurzem werden auch kombinierte Lösungen angeboten, also Beschichtungen mit hydrophoben und/ oder hydrophilen Eigenschaften.
