Pretty in pink? Neue Sanierungsverfahren zur Verringerung von Salzkristallisationen und rosa Verfärbungen in historischen Gebäuden und Überwachung ihrer Wirksamkeit durch "Omics"-Analyse

Der Klimawandel ist eine der ernsthaftesten Bedrohungen unserer modernen Welt und wird Schadensprozesse in Gang setzen, die sich auch auf unser kulturelles Erbe auswirken. Einer dieser Prozesse, die Zunahme von Salzkristallisationszyklen an historischen Putzoberflächen und deren Auswirkung auf die mikrobielle Besiedelung, wird in diesem Projekt untersucht.

Die salzbedingte Zerstörung von mineralischen Baustoffen resultiert aus dem zyklischen Übergang bauschädlicher Salze von der gelösten in die kristalline Form und dem dadurch erhöhten Druck im Porengefüge. Darüber hinaus bietet die erhöhte Salzkonzentration eine ökologische Nische für halophile (salzliebende) Mikroorganismen. Viele dieser Mikroorganismen enthalten Carotinoide, die eine rosafärbige Verfärbung, und damit zusätzlichen ästhetischen Schaden, verursachen.

Ziel des Projektes ist es den Einfluss von Salzkristallisationszyklen, in Verbindung mit mikrobiellen Sukzessionen und deren biologische Aktivität, auf die biogene Verwitterung von Putz und Baustoffen zu untersuchen. Die erworbenen Erkenntnisse fließen in die Entwicklung von Lösungen ein, welche der klimaabhängigen Beschädigung von historischen Objekten entgegenwirken.

Zwei historische Gebäude mit salzbedingten Schädigungen der Verputze dienen als empirische Modelle. An diesen Objekten, werden mikrobielle Gemeinschaften untersucht, die sich über Jahrhunderte hinweg an den Salzstress angepasst haben. Restaurator_innen werden die mikroklimatischen Parameter überwachen und eine neu konzipierte Behandlung zur Reduktion der Salzkonzentration, basierend auf mineralische Kompressensysteme, durchführen.

Zusätzlich werden halophile Bakterien in vitro in verschiedenen Salinitäten angereichert, um die Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaft, als Reaktion auf die künstliche erhöhten Salzkonzentrationen, zu untersuchen. Um die gesamte Bandbreite der mikrobiellen Diversität und deren Funktion zu erfassen, werden Metagenomics (16S rRNA) und -transcriptomics Ansätze in einer Kombination von Next- und Third Generation Sequencing Methoden angewendet. Zusätzlich werden das Genom und die Genaktivität von selektierten bakteriellen Isolaten genauer untersucht.

Die Realisierung dieses Projektes erfordert ein koordiniertes, interdisziplinäres Konsortium von Expert_innen aus den Bereichen Mikrobiologie, Molekularbiologie, Bioinformatik und Konservierung-Restaurierung.

Die Ergebnisse des Projektes dienen als Grundlage für die Erstellung standardisierter Protokolle für mikrobiologische Untersuchungen von Kulturgütern, und schaffen die Basis zur langfristigen Anwendbarkeit von mineralischen Kompressensystemen an salzbelasteten, historischen Kulturdenkmälern. Ein besseres Verständnis der mikrobiellen Sukzessionen unter Salzstress und den metabolischen Prozessen, die dabei eine Rolle spielen, helfen dabei dem Schaden an unseren historischen Objekten entgegenzuwirken und tragen wesentlich dazu bei, geeignete Konservierungsmaßnahmen zu entwickeln und anzuwenden.