Mikrobiologische Untersuchungen photokatalytisch ausgerüsteter Oberflächen – ein Praxistest

Hausfassaden, Verkehrsschilder, Wartehäuschen der öffentlichen Verkehrsbetriebe oder Lärmschutzwände: Pilze, Algen, Moose und Flechten lassen sich darauf nieder und besiedeln die vom Menschen gefertigten und genutzten Oberflächen (Bild 1). Dabei ist es in vielen Fällen zunächst unerheblich, aus welchen Baustoffen und Materialien die Oberflächen bestehen.

Oft ist es nur eine Frage der Zeit, bis eine Besiedelung durch makroskopisch wahrnehmbare Biofilme stattfindet. Abgesehen von den optischen Beeinträchtigungen entstehen Kosten für Reinigung, Sanierung oder Neubeschaffung. Wird die Funktionsfähigkeit der betroffenen Güter durch den mikrobiellen Bewuchs in hohem Maß beeinträchtigt, entstehen in manchen Fällen sogar Sicherheitsprobleme für den Nutzer oder die Umwelt.

Um die Exposition von Kunststoffoberflächen unter praxisnahen Bedingungen zu untersuchen, wurde im Rahmen eines vom BMBF geförderten Verbundprojektes eine Versuchsanlage an der Nordwestseite des Fraunhofer IGB aufgebaut. Untersucht wurden verschiedene Kunststoffoberflächen, die von Projektpartnern photokatalytisch beschichtet wurden. Als Modellobjekte mit praktischer Relevanz wurden Armlehnen für Gartenmöbel verwendet. Der Beobachtungszeitraum lag bei 10 bis 12 Monaten und wird über eine zweite Winterperiode weitergeführt. Verglichen wurden photokatalytisch beschichtete Proben mit unbehandelten Armlehnen. In Ergänzung zu Laboruntersuchungen dienen die Experimente dazu, die Chancen und Grenzen photokatalytischer Schichten im Einsatz gegen eine Biofilmbildung über lange Zeiträume zu bewerten.

Photokatalytische Schichten sollen, verstärkt durch einen in die Schicht integrierten Katalysator (häufig TiO2), mit Hilfe von Strahlung organisches Material abbauen und so die Bildung von Biofilmen verhindern. Die experimentelle Durchführung war so angelegt, dass gezielt eine Kontamination aus Pilzen, Algen und Bakterien auf die Oberflächen aufgebracht und regelmäßig makroskopisch als auch mikrobiologisch untersucht wurde. Bild 2 und Bild 3 veranschaulichen den deutlich erkennbaren Unterschied zwischen einer beschichteten und einer unbeschichteten Armlehne (hier: Kunststoff PA6) nach 9-monatiger Bewitterung. Bild 4 zeigt Pilzkolonien, die sich nach mehrmonatiger Bewitterung der Proben auf Spezialnährböden nachweisen ließen. Der unterschiedlich stark ausgeprägte Bewuchs wurde durch chemische Analysen überprüft und rasterelektronenmikroskopisch bewertet (Bild 5).

Photokatalytisch ausgerüstete Oberflächen verringern deutlich den mikrobiellen Bewuchs an Oberflächen im Außenbereich und bieten die Chance, die Zahl der Reinigungszyklen zu reduzieren. Ob eine Biofilmbildung verhindert werden kann, hängt von der Materialzusammensetzung und den aufgebrachten photokatalytischen Beschichtungen ab und ist in erheblichen Maß von der Strahlungsintensität am exponierten Standort abhängig.