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Oliver Sass (l.) und Benjamin Schrei mit der neu entwickelten Feuchtesonde © Uni Graz/Eklaude
Oliver Sass (l.) und Benjamin Schrei mit der neu entwickelten Feuchtesonde © Uni Graz/Eklaude

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Umweltmonitoring an Kirchenwänden: Grazer Forscher entwickelten Sonde

13.06.2017

Das Wechselspiel von Feuchtigkeit, eisiger Kälte und starker Trockenheit setzt Kulturdenkmälern zu. Aus Sandstein gebaute Schlösser, Kirchen und Klöster sind weltweit davon betroffen. Verwitterungsprozesse gehen meist mit der Einwirkung von Feuchtigkeit einher. Forscher an der Universität Graz haben eine handliche und günstige Feuchtesonde entwickelt.

Die Verwitterungsvorgänge, die an Natursteinoberflächen ablaufen, sind komplex, schilderte Oliver Sass, Leiter des Instituts für Geografie und Raumforschung an der Universität Graz im Gespräch mit der APA. Vielfältige physikalische, chemische und biologische Vorgänge, die sich gegenseitig beeinflussen oder auch bedingen, laufen ab. Die Exposition, also die Umweltbedingungen, denen der Stein ausgesetzt ist, spielt dabei eine weitere wichtige Rolle: Vor Niederschlag, Sonne und Wind geschützte Bereiche nehmen einen anderen Verwitterungsverlauf als jene an den sogenannten Wetterseiten.

Um wissenschaftlich zu untersuchen, wie die Verwitterungsprozesse im Detail vor sich gehen und welche Rolle das Makroklima spielt, sind exakte Messungen und entsprechende Sensoren notwendig. Oliver Sass hat mit seinem Team eine neuartige Sonde entwickelt, welche die Feuchtigkeit in Gestein und in Gebäuden misst und damit Informationen über die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen geben kann.

Ihren Ausgang hat die Entwicklung des in Graz lehrenden Geomorphologen in der alpinen Verwitterungsforschung genommen. "Bei der Untersuchung von Felswänden haben wir bisher keinen für uns befriedigenden Sensor, der im Testgestein mit für und vertretbarem Aufwand die gewünschten Daten liefern würde. Schließlich brauchen wir Sensoren, die preisgünstig sind, weil wir an vielen Stellen exakt messen wollen", schilderte Sass seine Motivation, sich das entsprechende System selbst zu entwickeln. Ebenso viele Sensoren brauche man, wenn man untersuchen will, wie sich das Makroklima auf das Mikroklima einer Kirchenwand auswirke.

Rasche und präzise Messung

Das von Sass entwickelte kostengünstige System schaffe es nun, rasch und präzise den Wassergehalt in unterschiedlichen Tiefen von Mauern und Felsen zu ermitteln. Dabei handle es sich um einen kapazitiven Sensor, welcher auf Basis der Veränderung der elektrischen Kapazität eines einzelnen Kondensators bzw. eines Kondensatorsystems arbeitet. Gleichzeitig sei es unempfindlich gegenüber den im Gestein befindlichen Salzen. "Bei den meisten Systemen verfälschen sie die Ergebnisse und erschweren eine Interpretation der Daten", erklärte Sass. Für die Positionierung der Sonden reichen Bohrlöcher mit einem Durchmesser von sechs Millimeter. Da die Sensoren hintereinander gestaffelt werden können, könne ein Bohrloch für mehrere Messtiefen verwendet werden.

Geht es nach der Vorstellungen von Sass, so könnte die Sonde an Gebäuden in den klimatisch unterschiedlichsten Gebieten Europas zum Einsatz kommen, um Veränderungen in den jeweiligen Klimazonen besser erforschen und Schäden besser vorhersagen zu können. Doch auch im ursprünglichsten Arbeitsbereich des Geografen werden die Sonden zur Anwendung kommen: Die Grazer Forscher wollen sie demnächst an Felswänden im Ötztal an Randschliffen von Gletschern einsetzen. "Hier geht es um die Frage, wie sich Gletscher auf die Verwitterung und Erosion von angrenzenden auswirken", schilderte Sass.

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