Biozide im Fassadenputz: überraschende Forschungsergebnisse

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Als vor einiger Zeit in Schweizer Gewässern bestimmte Substanzen
festgestellt wurden, war die Überraschung groß. Es handelte sich um
Biozide, die in der Landwirtschaft nicht mehr eingesetzt werden dürfen.
Woher konnten sie kommen? Und wie wirken sie sich aus? Ein
Forschungsprojekt der Hochschule Coburg liefert neue Erkenntnisse über
Biozide in Baustoffen. Kommende Woche werden sie in Augsburg auf einer
Fachtagung präsentiert.

Etwa ein Viertel der hergestellten Biozide wird im Bausektor verwendet. In
Putz und Fassadenfarben verhindern sie, dass zum Beispiel Algen und
Bakterien als grün-braune Biofilme an der Hauswand wuchern. Das ist nicht
nur ein optisches Problem; Pilze beispielsweise können die Fassade
tatsächlich beschädigen. Dagegen wirken Chemikalien in Baustoffen
langfristig. Regen wäscht sie im Lauf der Zeit aus – und sie landen in
Boden und Gewässern. Aus dieser Erkenntnis entwickelte sich ein
Forschungskonsortium, an dem die Hochschule Coburg im Rahmen des Projekts
BayÖkotox unter Leitung von Prof. Dr. Stefan Kalkhof arbeitet.

Wie Biozide auf Wasserlebewesen wirken, bezeichnen Forschende als
„aquatische Toxizität“. Sie ist bereits gut untersucht. Aber zu den
Effekten auf die Mikroorganismen im Boden, der so genannten
„terrestrischen Toxizität“, gibt es bisher kaum Daten. „Vor zwei Jahren
haben wir dazu einen großen Freilandversuch auf dem Parkplatz in der
Sonneberger Straße aufgebaut“, erzählt Fabienne Reiß. Sie kommt aus den
nahegelegenen Haßbergen, hat in Coburg bereits ihren Bachelor und Master
in Bioanalytik absolviert und promoviert im Projekt BayÖkotox bei Prof.
Dr. Matthias Noll. Ihre Kollegin Nadine Kiefer kommt aus der Nähe des
baden-württembergischen Reutlingen, ist Chemikerin und promoviert bei
Prof. Dr. Stefan Kalkhof. Die Bioanalytikerin und die Chemikerin ergänzen
sich, sind dankbar für die Möglichkeit, sich miteinander wissenschaftlich
auszutauschen – und menschlich aufzubauen, wenn mal was nicht läuft. „Eine
Promotion hat Höhen und Tiefen“, sagt Reiß. Kiefer berichtet: „Die
Betreuung durch die Profs ist an einer Hochschule sehr eng, das ist super.
Und die Tandem-Promotion ist wirklich cool.“

Viel Regen - viele Proben

Sobald es anfing zu regnen, wusste das Tandem: Es steht Arbeit an. Schon
wieder. „Wir haben den Freilandversuch 2021 gemacht. Dieses Jahr war sehr,
sehr … “ Reiß schaut gespielt-gequält, dann lacht sie ironisch:
„feuchtfröhlich! Wir sind fast in Baustoff-Eluaten ertrunken, wussten
nicht mehr, wo wir sie lagern können, geschweige denn, wie wir sie
analysieren, so lange alles noch stabil ist.“ Die Eluate, eine
Flüssigkeit, die für weitere Tests aufbereitet und verdünnt ist, gewann
Kiefer aus dem Regenwasser, das von der Test-Fassade lief und in
speziellen Behältern aufgefangen wurde. Die Test-Fassade bestand aus
L-Steinen aus Beton, die mit verschiedenen Prüfmustern verputzt worden
waren: mal nur im Unterputz mit Bioziden, mal auch in Oberputz und
Fassadenfarbe. Außer im Freilandversuch wurde das Auswaschungsverhalten
auch in einer „Bewitterungskammer“ im Labor ermittelt. Insgesamt 350
Proben haben die Wissenschaftlerinnen analysiert.

Chemikerin Kiefer bestimmte die Menge und Art der Biozide, die im Boden
gelandet ist und verschiedene Abbauprodukte. Dann ging es darum, wie sie
sich auf das Mikrobiom, die Gemeinschaft der Lebewesen im Boden,
auswirken. Dafür wurde untersucht, wie so genannte Standardorganismen
reagieren: Algen, Leuchtbakterien, Sedimentwürmer zum Beispiel.
Bioanalytikerin Reiß entwickelte eine Methode, um die Mikroorganismen zu
markieren. „Wir geben dem Boden den Stoff Bromdesoxyuridin zu. Er ähnelt
einem DNA-Baustein und deshalb verwenden ihn Bakterien und Pilze während
der Zellteilung als Baustein für die neu gebildete DNA.“ Auf diese Weise
konnte sie nachvollziehen, welche Zellteilung betreiben, aktiv sind,
welchen es gut geht. Kiefer nickt: „Ich hatte nicht erwartet, dass die
Organismen so sensibel reagieren und wir signifikante Effekte feststellen.
So viel kommt aus den Fassaden ja gar nicht raus – und wir hatten den
Fassadenablauf verdünnt.“

Regulierung, Baustile und Alternativen

Um für den europäischen Markt zugelassen zu werden, muss bei einem Biozid
nachgewiesen werden, dass es nicht besonders schädlich ist. Wie sich durch
die Kombination verschiedener Biozide („Co-Toxizität“) die Wirkung
möglicherweise verändert, wird mit verschiedenen Modellen simuliert.
Kiefer glich die Coburger Ergebnisse mit den Modellierungen ab, die für
die Zulassung solcher Stoffe eingesetzt werden. Sie entwickelte ein Setup
zur experimentellen Validierung, überprüfte spezifische Einflussparameter,
kombinierte Modelle und kam zu einem eindeutigen Schluss: „Aktuelle
Abschätzungsverfahren spiegeln die realen Effekte nicht wider. Für eine
fundierte Gefährdungsbeurteilung für den terrestrischen Lebensraum braucht
es weitere Studien.“
Grundsätzlich liefern Daten aus der ökotoxikologischen Forschung
Entscheidungsgrundlagen für die Frage, wo eine stärkere Regulierung im
Umgang mit solchen Substanzen nötig ist. „Es gibt biozidfreie
Alternativen, rein mineralische Putze zum Beispiel“, sagt Kiefer. Reiß
zuckt die Schultern: „So wie früher.“ Problematisch sei auch die
derzeitige Bauweise: „Jeder möchte diese eckigen Häuser, clean und gerade
im Bezug auf die Biozide ist das der worst case. Man kann sich nicht
vorstellen, wie sehr ein Dachüberstand die Auswaschung reduziert!“ Kiefer
ergänzt, dass auch begrünte Fassaden nicht nur für die Klimabilanz,
sondern auch für die Fassade selbst positiv sind. „Aber solche
Alternativen sind teurer und den meisten Verbraucherinnen und Verbrauchern
ist gar nicht bewusst, dass biozide Verfahren eingesetzt werden.“

Forschungsstand wird auf Fachtagung in Augsburg präsentiert

Das Projekt BayÖkotox wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt
und Verbruacherschutz gefördert. Das Landesamt für Umwelt (LfU) sammelt
und koordiniert die Daten und Ergebnisse von Forschungsgruppen, die sich
in verschiedenen Bereichen damit beschäftigen, wie sich Stoffe auf die
Umwelt auswirken. Die beiden Coburger Promotionen werden in Kooperation
mit den Universitäten Leipzig und Bayreuth durchgeführt. In einem weiteren
Projekt befassen sich Coburger Wissenschaftler:innen ebenfalls mit dem
Thema: „OMiBiB“ steht für „Optimierung und Minimierung des Biozideinsatzes
in Baustoffen“ und wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft
und Kunst gefördert. Die Erkenntnisse beider Projekte werden bei der
Biozid-Fachtagung am Donnerstag, 29., und Freitag, 30. Juni in Augsburg
vorgestellt. Die Tagung wurde vom Bayerischen Landesamt für Umwelt und dem
Institut für Bioanalytik der Hochschule Coburg organisiert. Unter dem
Motto „Biozide in Baumaterialien – von wissenschaftlicher Erkenntnis zu
praktischen Handlungsmöglichkeiten“ geben nationale und internationale
Expert:innen einen Überblick über die Themenschwerpunkte Einsatz,
Freisetzung, Bewertung und Vermeidung von Bioziden in Baukomponenten.