Materialanalytik und Innenluftchemie

Forschungsschwerpunkt

Schadstoffe in Museen

Geschichte und Identität der Menschheit spiegeln sich in den verschiedensten Zeugnissen unseres kulturellen Erbes wider. Diese Denkmäler durch Forschung zugänglich zu machen und für nachfolgende Generationen zu bewahren, ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe und interdisziplinäre Herausforderung.

Wir modifizieren naturwissenschaftliche Untersuchungsmethoden für die Anwendung auf Kunst- und Kulturgut und entwickeln neue Lösungsansätze sowie Bewertungsstrategien für den Erhalt unseres kulturellen Erbes. Dies gilt insbesondere für die Themenbereiche Innenraumhygiene, zerstörungsfreie Prüfung und Bauphysik.

© Foto Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Figur des Philippos Arrhidaios, um 320 v. Chr. Mit freundlicher Genehmigung des Herzog Anton Ulrich-Museums, Braunschweig

Innenraumluftschadstoffe in musealen Einrichtungen

Baudenkmäler und mobiles Kulturgut sind gleichermaßen durch den Klimawandel und den Einfluss luftgetragener Schadgase gefährdet. Der Fachbereich Materialanalytik und Innenluftchemie:

  • analysiert flüchtige und schwerflüchtige organische Verbindungen, organische Säuren und Formaldehyd in der Innenraumluft von Ausstellungs- und Depoträumen sowie in Museumsvitrinen 
  • führt Staub- und Partikelmessungen sowie Untersuchungen des Raumklimas durch
  • beurteilt die Innenraumsituation anhand verfügbarer Richt- und Referenzwerte sowie des aktuellen Wissensstands zu Schadensmechanismen

Kenntnisse über das Emissionspotenzial von Werkstoffen, die in unmittelbarer Umgebung von Sammlungsgut eingesetzt werden, erlauben eine gezielte Beeinflussung von Raum- und Mikroklimata. Hierfür stehen zur Verfügung:

  • Emissionsprüfkammern und -zellen
  • Standardisierte Analysen- und Probenahmetechniken
© Foto Fraunhofer WKI

Erfassung von luftgetragenen Verbindungen und Partikeln in der Domschatzkammer Minden.

Schwerpunkte unserer Arbeit

  • Luftuntersuchungen in Räumen und Museumsvitrinen
  • Biozidbelastungen musealer Räume und Exponate
  • Raum- und Mikroklimata
  • Emissionsprüfungen von Bauprodukten und Dekorationsstoffen
  • Emissionsmessungen an Vitrinen und Vitrinenbaumaterialien
  • Emissionsprüfkammern und -zellen
  • Analytik von Schadstoffen
  • Untersuchung von bioziden Wirkstoffen
  • Schwermetallanalytik
  • Stäube und Partikel in Innenräumen
  • Einsatz von Sorbentien zur Reduzierung von Luftschadstoffen
  • Absorbermaterialien zur Reduzierung von Schadgasen
  • Aktive und passive Wärmefluss-Thermographie
  • Ortsaufgelöste VIS- und NIR-Spektroskopie
  • Numerische Simulation klimatischer Prozesse

Zerstörungsfreie Prüfung von Kulturgütern

Bei der Untersuchung und Erforschung von Denkmälern und Museumsobjekten sowie bei der Dokumentation restauratorischer Eingriffe sind häufig zerstörungsfreie Analysemethoden nötig. Einen innovativen Beitrag hierzu liefert die aktive Infrarot-Thermographie. Im Unterschied zu anderen physikalischen Verfahren macht sie Unterschiede in Wärmekapazität und -leitfähigkeit sichtbar und wirft keinerlei Sicherheitsprobleme auf. Dieses Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung wurde am Fraunhofer WKI entwickelt und wird u. a. bei der Untersuchung von Ikonen, Terrakotten und historischem Mobiliar eingesetzt. Insbesondere Wasserzeichen können besser dargestellt werden, da die Dichteunterschiede im Papier mit Hilfe der thermographischen Transmission untersucht werden können.

Gekoppelter Transport von Wärme und Feuchte

Eine zentrale Frage der Bauphysik ist das thermo-hygrische Verhalten von Werkstoffen. Dies gilt in besonderem Maße für historische Gebäude. Für historische Gebäude und hölzerne Kulturgüter ist die Reaktion auf wechselnde Umweltbedingungen hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit von großer praktischer Bedeutung. Am Fraunhofer WKI wird der gekoppelte Transport von Wärme und Feuchte auch durch numerische Simulation untersucht. Messtechnik zur Verifikation der Simulationen sowie zur Überprüfung von Bauwerksteilen in realer Größe in Doppelklimakammern ist ebenfalls vorhanden.