Ungiftige Schädlingsbekämpfung mit Kohlendioxid (CO2)
Wer mit Kohlendioxid gefahrlos umgehen will, muß die Eigenschaften dieses Gases kennen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen ergreifen. Kohlendioxid ist als Gas farblos, weitgehend geruchs- und geschmacksneutral, unbrennbar und unter atmosphärischen Bedingungen chemisch stabil und reaktionsträge.
Kohlendioxid löst sich in Wasser. Dabei entsteht Kohlensäure, die schwach sauer reagiert und korrodierend auf Kohlenstoffstahl und auf einige Buntmetalle wirkt. Kohlendioxid ist als Gas etwa 1,5 mal so schwer wie Luft. Deshalb "fließt" Kohlendioxid vorrangig nach unten und sammelt sich am Boden.
Übrigens: Kohlendioxid ist kein Gefahrtsoff im Sinne der Gefahrstoff-Verordnung.
Die Luft, die wir atmen, enthält etwa 0,03% Vol.-% Kohlendioxid. Diese Konzentration ist für uns lebensnotwendig, weil sie unser Atemzentrum anregt und Atemvolumen und -geschwindigkeit steuert. In höheren Konzentrationen kann Kohlendioxid die Gesundheit schädigen. Bei 3-5 Vol-% CO2 in der Atemluft kommt es zu Kopfschmerzen, Atemstörungen und Unwohlsein. Bei 8-10 Vol.-% können Krämpfe, Ohnmacht, Atemstillstand und Tod eintreten. Der Sauerstoffgehalt der Atemluft beträgt dabei noch 19 Vol.-% und wäre damit ausreichend. Die schädliche physiologische Wirkung derartiger CO2-Konzentrationen entsteht also nicht durch Sauerstoffmangel sondern durch die Wirkung des Kohlendioxids selbst.
Diese Wirkung des Kohlendioxid macht man sich bei der Bekämpfung der Insekten zu Nutze.
Hierfür wird Kohlendioxid aus Tankanlagen, Containern oder Flaschen entnommen und in Konzentrationen über 60 Vol.-% in gasdichte Zelte, Gaskammern, Foliensäcken, Räumen oder ganzen Gebäuden, in denen sich die Schädlinge aufhalten, mittels Wärmetauscher eingeleitet. Gasverluste z. B. mittels Permeation und Diffusion durch die Abdichtung, Folienwände, Gebäudemauerwerk etc. werden nach automatischer Konzentrationserfassung durch Nachdosierung von Kohlendioxid über elektronische Steuerungen ausgeglichen.
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Vier wesentlichen Verfahrensparameter einer Kohlendioxidbegasung müssen unbedingt beachtet werden, damit der Erfolg einerseits sichergestellt ist und andererseits die Kunstgüter keinen Schaden nehmen.
1. Der Restsauerstoffwert
Um Schadinsekten in Kunstwerken abzutöten, muß der natürliche Sauerstoffgehalt in der Luft von ca. 20,9% auf unter 8% gesenkt werden. Bei den dann vorhandenen CO2-Konzentrationen von ca. 60Vol-% beträgt die Einwirkzeit ca. 3-4 Wochen, in Abhängigkeit von der Temperatur.
2. Die Temperatur
Insekten können ihre Körpertemperatur nicht selbst erzeugen und gleichen sich damit der Umgebungstemperatur an. Hohe Temperaturen (über 30 °C) bewirken beim Insekt eine erhöhte Aktivität, verbunden mit schnellerer Bewegung, vermehrtem Fraß und erhöhter Atmung.
Damit steigt der Sauerstoffbedarf des Insektes und damit auch die Aufnahme an Kohlendioxid. Umgekehrt: Begasungen bei sehr niedrigen Temperaturen (unter 10 °C) führen zu einer geringen Aktivität und damit zu einer unzureichenden Kohlendioxidaufnahme. Die Begasung bzw. Einwirkdauer muß somit deutlich verlängert werden, um einen Bekämpfungserfolg sicherzustellen.
Merke: Je höher die Temperatur desto kürzer ist die Einwirkzeit.
Achtung:
Kurzfristiges übermäßiges Aufwärmen der Kulturgüter zur Verkürzung der Einwirkzeit führt häufig zum Begasungsmißerfolg, da die Anpassung der Insekten an geänderte Temperaturbedingungen vergleichsweise lange dauert und der physiologische Zustand der Insekten auch von der Jahreszeit abhängen kann. Extreme, nahezu sprunghafte Temperaturerhöhungen, sollten bei Kunstgütern aus restauratorischer Sicht möglichst vermieden werden, da es zu Materialschäden, besonders bei polychromem Kunstgut, kommen kann.
3. Die Luft- bzw. Materialfeuchte
Insekten verlieren unter Kohlendioxidatmosphäre sehr viel Wasser und trocknen regelrecht aus - und dies um so schneller, je geringer der Wassergehalt des Substrats (= Materialfeuchte des Kunstwerks), auf oder in dem sie leben, ist. Die Materialfeuchte wiederum ist sehr eng mit der temperaturabhängigen relativen Luftfeuchte verknüpft, z.B. bei Holz über die Keylwerth' schen Beziehungen:
Je niedriger die relative Luftfeuchte ist, desto niedriger ist die sich einstellende Materialfeuchte und desto schneller sterben auch die Insekten in der Kohlendioxidatmosphäre ab. Wie bei der Temperatur sollte aber aus Rücksicht auf das Kunstgut auf extreme und vor allem sprunghafte Änderung der Material- bzw. Luftfeuchte verzichtet werden.
4. Insektenart und -stadium
Werden verschiedene Insektenarten Kohlendioxidatmosphären ausgesetzt, so zeigen diese unterschiedliche Mortalität. Manche sterben rascher ab als andere. Hierin zeigt sich die unterschiedliche Empfindlichkeit der einzelnen Insektenarten in Bezug auf veränderte Sauerstoffbedingungen. Vor allem die Holzschädlinge ragen durch anscheinend hohe Toleranz gegen sauerstoffarme Atmosphären hervor. Auch die unterschiedlichen Entwicklungsstadien innerhalb einer Insektenart lassen deutlich Resistenzunterschiede erkennen.
Besonders die Ruhestadien (diapausierende Larven, Puppen und auch Eier), die wegen geringer Bewegungen bzw. Aktivitäten wenig Sauerstoff benötigen, sind unter drastischen sauerstoffarmen Bedingungen wahre Überlebenskünstler. Für eine erfolgreiche Kohlendioxidbegasung muß bei der Festlegung der Begasungsdauer immer von der resistentesten Insektenart bzw. vom resistentesten Insektenstadium ausgegangen werden.
Merke: Eier und Puppen sind deutlich resistenter als Käfer oder Larven. |
Einige Beispiele von Kohlendioxidbegasungen im Altarion-CarboGas®-Verfahren
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Kath. Kirche Salmdorf
Blick auf die Kirche von Salmdorf (Oberbayern). Auch hier wurde erfolgreich begast. Befall durch Holzinsekten im Dachstuhl sowie im Kircheninnenraum machten diese Kohlendioxidbegasung der gesamten Kirche erforderlich. Die Kirche wurde hierzu von außen mittels Hebebühnen in Spezialzeltplanen eingehaust und mit Kohlendioxid geflutet. Damit die empfindlichen Kunstgüter (Altäre etc.) keine Trocknungsschäden durch das Kohlendioxid erleiden, wurden Raumfeuchte und -temperatur permanent überwacht, geregelt und aufgezeichnet. Die Gaskonzentration wurde von Meß- und Steuergeräten erfaßt und hiermit auch während der mehrwöchigen Einwirkzeit automatisch nachdosiert.
Auftraggeber: Erzdiözese München-Freising, Kunstreferat
Ausführung: 1993
Zuständig: Ordinariatsrat Dr. Norbert Jocher
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Heilg-Kreuz-Münster in 73525 Schwäbisch Gmünd
Begasung von Einzelteilen ...
Das Beispiel demonstriert wunderbar, dass bei örtlich begrenztem Befall auch sog. Teilbegasungen technisch problemlos möglich sind. Der von Holzinsekten befallene Sebaldusaltar wurde hierzu mit einer gasdichten Folienhülle umbaut und mit ungiftigem Kohlendioxid geflutet. Hierzu mußte die mit Tankfahrzeugen angelieferte, tiefkalt verflüssigte Kohlensäure, um Kälteschäden am Kunstgut auszuschließen, mit mobilen Verdampfern und Gasanwärmern vor der Einleitung aufbereitet werden. Um die Abtötungskonzentrationen des schweren Kohlendioxidgases auch in ca. 8 Meter Altarhöhe noch sicherzustellen, wurde eine Umwälzung des Gas-Luft-Gemisches während der mehrwöchigen Einwirkzeit über einen Rohrventilator vorgenommen. Der Meßpunkt für die Gaskonzentration wurde ebenfalls im obersten Altarbereich installiert. Um die Wirksamkeit des Bekämpfungsverfahrens sicher zu stellen, wurde lebende Kontrollproben vor der Behandlung eingebracht und durch die Landesgewerbeanstalt Bayern ausgewertet.
Auftraggeber: Diözese Rottenburg-Stuttgart
Ausführung: 1996
Fotos vor und während der Begasung
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Historische Fachwerkhäuser Schwand
Am Dachstuhl, der zu Wohnzwecken ausgebaut wurde, zeigte sich aktiver Hausbockbefall. Deutliche Fraßgeräusche waren zu hören. Nachdem ein Heißluftverfahren wegen möglicher Hitzeschäden nicht möglich war und auf den Einsatz von toxischen Gasen verzichtet werden sollte, entschloß man sich für das Altarion-CarboGas®-Verfahren mit ungiftigem Kohlendioxid.
Auftraggeber: Fam. Barthelmeß
Ausführung: 1995
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Schloßkirche zum Heiligen Kreuz in 76437 Rastatt
Materialschädlinge gefährdeten die hochwertvolle Innenausstattung der Schloßkirche. Nachweislich einer umfangreichen und langjährigen Erfahrung der Binker Materialschutz wurde das Altarion-CarboGas-Verfahren beauftragt. Für die Abdichtmaßnahmen an der hohen, überragenden Kuppel war eine Hebebühne erforderlich. Das flüssige Kohlendioxid wurde aus Tankanlagen entnommen und über Wärmetauscher mittels Schlauchleitungen in den Innenraum zur Grundfüllung uns Nachdosierung geleitet.
Auftraggeber: Staatliches Hochbauamt Karlsruhe
Ausführung: 1996
Zuständig: H. Salzwedel
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