Forschungsallianz Kulturerbe: Plasma für den Kulturgüterschutz

Die Plasmatechnologie wird in Zukunft entscheidend dazu beitragen, unsere von Witterung und Zerfall bedrohten Kulturgüter zu erhalten. Das ist das zentrale Ergebnis eines Forschungsprojekts, das Fraunhofer-Forscher heute in Dresden vorgestellt haben. Neuartige Reinigungs- und Beschichtungstechniken ermöglichen es insbesondere historische Silber- und Eisenobjekte sowie Papierdokumente umweltverträglich und nachhaltig zu konservieren und zu restaurieren.

Versilberte Teekanne, links vor und rechts nach der Behandlung mit dem heißen Plasmajet.

Kunst- und Kulturgüter sind für unsere Gesellschaft unermesslich kostbar. Sie sind nicht nur ein wesentlicher identitätsstiftender Bestandteil unserer Zivilisation, sondern auch von wirtschaftlicher Relevanz. Verwitterung und Zerstörung durch Umwelteinflüsse, Korrosion oder mikrobieller Befall führen jedoch dazu, dass Objekte regelmäßig unwiederbringlich verloren gehen. Die Gründe hierfür: Es fehlen kostengünstige und nachhaltige Konservierungs- und Restaurierungstechniken. Das will die Forschungsallianz Kulturerbe ändern.

Silber- und Eisenobjekte reinigen und schützen

Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten lag auf der Entwicklung geeigneter Schutzschichten für bedrohte Kunst- und Kulturobjekte. Die Experten von Fraunhofer fanden heraus, dass sich insbesondere Parylene – wasserabweisende, chemisch resistente Kunststoffe – zur Beschichtung eignen. Die Technologie ist mit geringen Einschränkungen für eine Vielzahl von Materialien wie Metall, Glas, Keramik, Textil, Leder, Pergament oder Papier anwendbar. Die Schichten sind nur drei bis fünf Milimeter dick und können auch ohne Schäden wieder leicht entfernt werden.
 
Bei der Reinigung beschädigter Silber- und Eisengegenstände erwies sich eine Kombination von Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasmabehandlungen als ideal. Mit Niederdruckplasmen, das sind nichtthermische Plasmen, deren Druck erheblich niedriger ist als der erdatmosphärische Druck, lassen sich Objekte großflächig behandeln. Inbesondere können Silbersulfidschichten abgetragen und damit angelaufenes Silber wieder spürbar aufgehellt werden.
 
Für sehr fragile Objekte ist dagegen die Plasmabehandlung mit Atmosphärendruck geeigneter. Zum Einsatz kommen dabei Jetsysteme, die vom Restaurator ähnlich wie ein Stift in die Hand genommen und punktuell über die Probe geführt werden können. Silber lässt sich so ohne Abrieb von Sulfidschichten reinigen oder Eisennägel lassen sich archäologisch freilegen.

Elektronen retten Papier

Zu den bedrohtesten Kulturgütern zählt das Papier. Insbesondere den Beständen aus dem 19./20. Jahrhundert drohen aufgrund ihres Säuregehalts und teilweise unsachgemäßer Lagerung irreversible Zerstörungen. Schimmelpilz- und Bakterienbefall, Tintenfraß und Parasiten sind weitere Schadensursachen. Eine aussichtsreiche Möglichkeit, den Verfall zu stoppen, bietet die Elektronenstrahltechnik auf Basis von Atmosphärendruck. Elektronen werden dabei aus dem Plasma extrahiert und als Energieträger zur Vernetzung von Molekülen innerhalb geschädigter Stellen eines Papierdokuments genutzt. Die vernetzten Molekülketten bilden ein langzeitstabiles Stützgerüst für die gebrochenen Zellulosefasern. Gleichzeitig sterilisieren und entkeimen die Elektronen das Dokument nachhaltig. Optik und Haptik der Blätter des Archivguts bleiben dabei im Wesentlichen erhalten.
 
"Mit dieser Adaption der Plasmatechnologie für fragile Objekte ist die Forschungsallianz auf einem sehr guten Weg zur Erhaltung unseres kulturellen Erbes", resümiert Professor Klaus Sedlbauer, Sprecher der Forschungsallianz und Leiter des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP.