Schimmelpilze Pilze sind weit verbreitete Organismen auf der Erde und besiedeln unterschiedlichste Substrate, auf oder in denen sie auf Grund ihrer können die unterschiedlichsten Untergründe besiedeln. Der Begriff Untergründe (oder synonym Oberflächen) steht hierbei für Substrate (oder synonym für Materialien), die als geeigneter Nährboden Als Nährboden wird das Substrat bzw. der Untergrund bezeichnet. Schimmelpilze können prinzipiell alle Substrate belegen. Hierfür können sie ggf. sogar dienen und weniger für Habitate oder Bauteile. Denn, wenn Schimmelpilze z. B. in einer Innenecke einer unzureichend gedämmten Außenwand entstehen, ist hierfür der bauphysikalische Vorgang der Taupunkttemperatur Die Taupunkttemperatur ist ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft. Sie ist die Temperatur, bei der der Wasserdampfgehalt der Luft und Kondensation Von lateinisch condensare = verdichten. Kondensation ist in der physikalischen Chemie der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen an einer Wärmebrücke relevant und weniger, welche Materialien sich auf der Oberfläche der Innenwand befinden. Nachfolgend geht es daher um Materialien, auf denen sich Schimmelpilze bei gleichen Wachstumsbedingungen Siehe Wachstumsvoraussetzungen. bevorzugt ansiedeln.
Schimmelpilze ernähren sich von organischen Molekülen wie z. B. Kohlenhydraten, Fetten und Proteine. Daher zählen sie zu den so genannten heterotrophen Organismen. Als Substrat Für das Wachstum von Mikroorganismen geeigneter Nährboden oder ggf. auch Oberflächen bzw. Untergründe. dienen Nährstoffe Nährstoffe dürfen weder mit den Begriffen Nährboden oder Nährmedien verwechselt werden. Mit Nährstoffe werden die Partikel bezeichnet, die sich als in Lebensmitteln, im Erdboden und in Blumenerde, in Kork und Pflanzenfasern, im Stroh und Lehm, in Hanf und Leinen, in Wolle und Baumwolle, in Glas- und Mineralwolle, in Holz und Holzwerkstoffen wie z. B. Hartfaser-, OSB- oder Spanplatten, Papier, Pappe und Karton, Leder und Textilien, Teppiche und Polstermöbel, Gummi und einige Kunststoffe sowie organischen Baustoffen wie z. B. Gipskartonplatten, Tapeten und Tapetenkleister, Kleb- und Dichtstoffen sowie organischen Beschichtungen wie Lacke, Farben und Lasuren, Spachtelmassen und Putze.
Dies bedeutet nicht, dass alle Untergründe aus diesen Materialien automatisch von Schimmelpilzen besiedelt werden. Hierzu muss man wissen, dass Schimmelpilzsporen in unterschiedlichen Mengen in allen Räumlichkeiten vorkommen und normaler Bestandteil der Luft sind, weshalb man gerne auch den Begriff der Bioaerosole Bio-Aerosole sind in der Luft fein verteilte kleine biologische Teilchen wie Sporen oder mikrobielle Stäube wie z. B. MVOC (vgl. oder des Aeroplanktons verwendet. Diese Sporenbelastung Die mikrobielle Belastung in Innenräumen ist von einigen, auch exogenen, Faktoren abhängig. Zu ihnen gehört in erster Linie die Sporenbelastung in der Raumluft ist, abgesehen von möglichen gesundheitlichen Beschwerden, grundsätzlich erst einmal unbedenklich. Treffen diese Sporen Der Begriff Sporen ist aus dem Griechischen abgeleitet und bedeutet so viel wie das Säen, die Saat oder der Samen. allerdings auf feuchte, organische Untergründe, liegen ideale Wachstumsbedingungen vor. Besonders gut kann man dies am Beispiel der Raufasertapete erklären. Ihr Gehalt an Zucker, Eiweiß und Lignin Lignin ist neben Cellulose und Hemicellulose einer der Hauptbestandteile der Zellwand höherer Pflanzen. Mengenmäßig handelt es sich bei diesem Polymer ist relativ hoch. Im trockenen Zustand sind diese Nährstoffe für Schimmelpilze nur schwer zugänglich. Wird die Raufasertapete allerdings durchfeuchtet, entsteht ein regelrechter „Nährstoff-Cocktail“, der von den Enzymen der Schimmelpilze verstoffwechselt wird. Daran sieht man, dass nicht das Material allein und seine Zusammensetzung darüber entscheidet, ob ein idealer Untergrund für die Entstehung, das Wachstum und die Verbreitung von Schimmelpilzen vorliegt, sondern sein Zustand – und in dem Fall Feuchtigkeit als Beschleuniger für mikrobiellen Befall Unter Befall wird die Besiedlung durch Schadorganismen (Mikroorganismen, Insekten oder Holzschädlinge) und die nachfolgende Einwirkung der Organismen auf das Holz, . Ein weiteres Beispiel sind Duschvorhänge aus PVC. Normalerweise sind die Substanzen im Polyvinylchlorid für Schimmelpilze eher nicht zugänglich. Duschvorhänge aus PVC enthalten aber große Mengen an Weichmacher Weichmacher werden Kunststoffen beigemischt, damit diese eine vielseitige Verwendbarkeit bekommen und einfach zu bearbeiten sind. Sie wirken wie ein Schmiermittel , die wiederum einen idealen Nährboden darstellen. Und Feuchtigkeit ist naturgemäß immer vorhanden. Befinden sich die Duschen in innenliegenden Bädern ohne Fensterlüftung, staut sich die Feuchtigkeit zudem über Stunden – ein perfektes Habitat für Schimmelpilze.
Durch ihre hohe Anpassungsfähigkeit und Überlebensstrategie können Schimmelpilze nahezu alle feuchten Untergründe innerhalb von 48 Stunden besiedeln. Ist Feuchtigkeit als wichtigster Wachstumsfaktor gegeben, können sich Schimmelpilze auf alle anderen Faktoren wie Temperatur, Nährstoffe und pH-Wert einstellen oder das Habitat verändern. Dies ist eine der Erklärungen, weshalb auch Untergründe durch Schimmelpilze befallen werden können, die normalerweise keine Wachstumsvoraussetzungen Die Wachstumsvoraussetzungen für Schimmelpilze sind in erster Linie Feuchtigkeit, wobei die unterschiedlichen Spezies ein unterschiedliches Wasserangebot bevorzugen. Die meisten Schimmelpilze mitbringen wie z. B. nicht organische Untergründe wie z. B. Metall, Glas, Faserzement oder Fliesen und keramische Beläge. In der Regel spielen dann organische Partikel Feste oder flüssige Teilchen in schwebefähiger Verteilung in Flüssigkeiten oder Gasen. in einem feinen Staubbelag oder ein dünner Wasserfilm eine entscheidende Rolle. In den letzten Jahren wurde auch der Einfluss durch Biofilme stärker erkannt.
Bei der Betrachtung materialspezifischer Untergründe muss auch das Diffusionsverhalten sowie das Absorptions- und Desorptionsvermögen berücksichtigt werden. Alle Baustoffe sind mehr oder weniger hygroskopisch. Dies bedeutet, dass sie Feuchtigkeit aus der Raumluft aufnehmen ( Absorption Der Begriff kommt aus dem Lateinischen: absorbere = aufnehmen. Die Absorption ist die Aufnahme von Energie z. B. von Strahlungs- ) und je nach relativer Luftfeuchte in ihrer Umgebung wieder abgeben ( Desorption Siehe Sorption. ) können. Dieser Zustand wird als Sorptionsfeuchte Als Sorptionsfeuchte wird der Feuchtegehalt z. B. eines Baustoffs bezeichnet, der sich in Abhängigkeit von der relativen Feuchte und der bzw. Gleichgewichtsfeuchte Ausgleichsfeuchte, die sich im Baustoff unter den jeweiligen Klimabedingungen der Umgebung einstellt. Siehe Sorptionsfeuchte. bezeichnet und spielt z. B. bei innenliegenden Bädern ohne Fensterlüftung eine große Rolle, da die Feuchtespitzen während des Duschens oder Badens auch durch die Materialien der umgebenden Wände aufgenommen und anschließend wieder abgegeben werden (müssen). Sind die Materialien hierzu nicht in der Lage, entsteht auf der Oberfläche ein Wasserfilm, der ein Schimmelpilzwachstum begünstigt.
Das Diffusionsverhalten von Materialien wird über den Wasserdampfdiffusionswiderstand beschrieben, oder kurz: den µ-Wert Wasserdampf diffundiert durch nahezu alle Baustoffe (mit Ausnahme von Glas und Metall). Die Fähigkeit von Baustoffen, für Wasserdampf durchlässig zu . Dieser ist eine Kenngröße für den Widerstand von Materialien wie z. B. Farben oder Putze gegen die Wasserdampfdiffusion Als Diffusion (lat. = ausbreiten) wird ein physikalischer Vorgang des Vermischens bzw. eine durch Konzentrationsunterschiede hervorgerufene, gegenseitige Durchdringung zweier oder durch ein Bauteil. Mineralwolle z. B. hat einen μ-Wert von 1 und somit einen Wasserdampfdiffusionswiderstand, der vergleichbar mit Luft ist. Ursächlich ist die offene Struktur der Mineralwolle, die zu einem hohen Anteil aus Luft besteht und somit absolut diffusionsoffen ist. Der Vergleich z. B. mit Schaumglas verdeutlicht, dass Dämmstoff nicht gleich Dämmstoff ist. Schaumglas hat eine geschlossene Zellstruktur und gilt mit einem μ-Wert gegen unendlich als dampfdichter Dämmstoff. Auch der Vergleich zwischen mineralischen Putzen (µ-Wert 10) und z. B. Kunstharzputzen (50) oder z. B. zwischen Silikatfarben (µ-Wert 30 bis 50) mit Dispersionsfarben (100 bis 150) zeigt, dass es innerhalb der vermeintlich gleichen Baustoffe relevante Unterschiede gibt.
Der μ-Wert allein als Kenngröße für die Dichtigkeit eines Materialgefüges gegen Wasserdampfdiffusion reicht allerdings nicht aus, da die Schichtdicke des Materials noch berücksichtigt werden muss. Werden beide Kenngrößen miteinander multipliziert, erhält man die so genannte Diffusionsäquivalente Luftschichtdicke Die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (oder auch sd-Wert) ist die Dicke einer ruhenden Luftschicht in Meter, die den gleichen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweist wie , oder einfach: den sd-Wert Der sd-Wert = wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke ist die Dicke einer ruhenden Luftschicht in m, die den gleichen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweist wie eine . Im Gegensatz zum µ-Wert (Wasserdampfdiffusionswiderstand einer ruhenden Luftschicht) drückt der sd-Wert den Wasserdampfdiffusionswiderstand in Abhängigkeit zur Materialdicke aus. Je kleiner der sd-Wert, desto wasserdampfdurchlässiger ist ein Material. Infolgedessen ist es wichtig, dass Untergründe in Bezug auf die verwendeten Materialien nicht nur unter dem Gesichtspunkt ihrer Zusammensetzung und möglicher Nährstoffe gesehen werden, sondern auch hinsichtlich der Feuchteaufnahme und -abgabe sowie des Diffusionsverhaltens.
Schimmelpilze sind bei der Suche nach „ihrer“ Kohlenstoffquelle sehr genügsam. Schon geringe Anteile an organischen Substanzen wie z. B. Weichmacher in Folien und Schaumstoffen oder organische Additive wie z. B. Tenside oder Verdickungsmitteln in Farben und Beschichtungen können als Nährstoffgrundlage bereits ausreichen. Daher werden häufig mineralische Putze und Farben als Lösung gegen mikrobiellen Befall gesehen. Dabei wird oft übersehen, dass z. B. auch mineralische Putze zur Verbesserung der Untergrundhaftung und/oder zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften einen Zusatz von Polyvinylacetat enthalten. Dieses wird im alkalischen Putz in Polyvinylalkohol und Acetat gespalten, das den Schimmelpilzen als Kohlenstoffquelle dient. Durch den Anteil an Polyvinylacetat wird des Weiteren der pH-Wert Mit dieser Maßzahl wird die Stärke einer Säure oder Lauge bezeichnet, d. h. der pH-Wert sagt aus, wie sauer bzw. mineralischer Putze in den für das Schimmelpilzwachstum geeigneten Bereich abgesenkt.
Denn, neben der angeblichen Nichtanwesenheit von organischen Substanzen in mineralischen Baustoffen, wird meistens mit den hohen pH-Werten geworben, die ein Wachstum für Schimmelpilze verhindern sollen. Hierzu muss man wissen, dass die meisten Baustoffe einen pH-Wert zwischen 5 bis 8 aufweisen und somit ideale Wachstumsbedingungen für Schimmelpilze (zwischen 4 bis 7) aufweisen. Mineralische Baustoffe wie z. B. ein frisch aufgebrachter Kalkputz weisen pH-Werte zwischen 11 und 13 auf. Die hohe Alkalität verhindert auf natürliche Weise eine Schimmelpilzbildung. Allerdings muss man wissen, dass mit der Zeit das in der Luft enthaltene Kohlendioxid zu einer Karbonatisierung im Putz führt und somit zu einer Absenkung des pH-Wertes. Während dieser Vorgang im Außenbereich nach 3 bis 6 Monaten abgeschlossen ist, liegt dieser Zeitraum in Innenräumen bei 6 bis 12 Monaten. Dies bedeutet, dass auch hoch alkalische Beschichtungen wie z. B. Kalkfarben und -putze oder Silikatfarben und -putze oder zementhaltige Baustoffe nur eine zeitlich begrenzte Wirkung gegen Schimmelpilzbildung haben.
Hinzu kommt, dass Schimmelpilze ihre Überlebensfähigkeit auch in Bezug auf den pH-Wert des Substrates perfektioniert haben. Neben der Tatsache, dass so genannte alkalophile Schimmelpilzarten auch in der Lage sind, Substrate mit einem pH-Wert bis 13 besiedeln zu können, sind einige Schimmelpilze in der Lage, durch das Ausscheiden von bestimmten Stoffwechselprodukten den pH-Wert des Untergrundes nach oben oder unten zu verändern. Diese Arten schaffen sich ihr eigenes ideales Umfeld.
Ein weiteres, eher unbekanntes, Thema spielt in einigen Fällen noch eine Rolle. Mineralische Baustoffe haben aufgrund ihrer Zusammensetzung entweder ein starres Gefüge und neigen unter gewissen Voraussetzungen wie z. B. starke Austrocknung zur Rissbildung oder haben ein poriges Gefüge z. B., um die Wärmedämmung Wärmedämmung ist der Oberbegriff für bautechnische Maßnahmen an Gebäuden und die effizienteste Maßnahme zur Einsparung von Heiz- und Kühlenergie sowie zu verbessern. Beides – feine Haar- und Oberflächenrisse oder Poren – können dazu führen, dass sich Schimmelpilze in diesen Vertiefungen ansiedeln. Denn beide Arten von Vertiefungen haben eines gemeinsam: meistens sammeln sich Feuchtigkeit und/oder Verschmutzungen an, die ein Wachstum wiederum begünstigen.
Um das Risiko für Schimmelpilzbefall auf unterschiedlichen Untergründen vorhersagen zu können, wurde ein Isoplethen-Modell entwickelt. Dieses modelliert unter Berücksichtigung der Feuchtigkeit, Temperatur Die Temperatur (lat. temperare = ins richtige Mischungsverhältnis bringen) ist ein messbares Maß für den Wärmeinhalt eines Stoffes. Die Temperatur und des Nährstoffgehalts die Wahrscheinlichkeit für einen mikrobiellen Befall von Baustoffoberflächen.