Elektrochemische Entsalzung

Die elektrochemische Entsalzung beruht (sehr vereinfacht) auf der Migration von Einzelionen in einem elektrischen Feld zu den entsprechenden Elektroden. Bei der technischen Umsetzung von diesem Prinzip gibt es aber eine Reihe von physikalischen und chemischen Randbedingungen und Gesetzten zu beachten. Aufgrund der Komplexität der Materie und der Notwendigkeit von gründlichen Voruntersuchungen und einem hohen Betreuungsaufwand gibt es kaum anwendungsreife und sicher funktionierende Verfahren auf dem Markt.

Die elektrochemische Entsalzung von Mauerwerk unter dem Wandbild "Der Totentanz" in der Berliner Marienkirche.

Der 22 m lange, in Seccotechnik gemalte "Totentanz" in der Berliner Marienkirche gehört zu den bedeutendsten spätmittelalterlichen Wandmalereien in der Region Berlin-Brandenburg. Die Entstehungszeit wird auf etwa 1490 geschätzt. Vermutlich nach Einführung der Reformation in Berlin wurde das Wandbild übertüncht und erst 1860 zufällig von August Stüler bei einer Bauinspektion zu aufsteigender Feuchtigkeit im Mauerwerk wiederentdeckt.

Aufsteigende Feuchtigkeit hat im Verlauf der vorangegangenen Jahrhunderte erhebliche Mengen bauschädlicher Salze in das Mauerwerk transportiert. Analysen ergaben, dass die Salzkonzentration im Fugenmörtel und in den Ziegeln des Nordwestpfeilers unterhalb der Wandmalerei teilweise mehr als 5 Masse%  betrug. Der hohe Anteil an Nitraten und Chloriden deutet darauf hin, dass die Salze über Abwässer und Exkremente in das Mauerwerk eingetragen wurden.  Der extrem hohe Salzgehalt ist Hauptursache für den zunehmenden Verfall der Wandmalerei. 

Detail des Wandbildes „Der Totentanz“ mit starken Schäden, die durch Salze und eine hohe Feuchtebelastung hervorgerufen wurden.

Im Jahre 1988 wurde ein System zur elektrochemischen Entsalzung des Mauerwerkes  unterhalb der Wandmalerei installiert[2, 3, 4]. Bei dieser Methode wird die Migration der An- und Kationen der bauschädlichen Salze in einem elektrischen Feld zu den entsprechenden Elektroden genutzt. Kathode ist ein Erdersystem, d.h. die Kationen wandern in Richtung Erdreich. Als Anoden wurden Eisenzylinder mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Länge von 20 cm verwendet, die über Mörtelbrücken als elektrolytischen Kontakt mit dem Mauerwerk verbunden waren. Unterhalb der Elektroden ist bei diesen Systemen eine Rinne angeordnet, über die flüssige anodische Reaktionsprodukte (stark hygroskopische Chloride und Nitrate von Eisen und Calcium) in einen Auffangbehälter fließen können. Der Hauptteil der Anionen wird aber mit dem Eisen der Anode zu rostbraunen Ausblühungen umgesetzt, die in bestimmten Zeitabständen aus den Anodenräumen mechanisch entfernt werden müssen. 

In einer engen Zusammenarbeit von Restauratoren, Naturwissenschaftlern und Technikern konnte der Verfall der wertvollen Wandmalerei "Totentanz" im Turm der Berliner Marienkirche weitgehend gestoppt werden. Es ist schwer abzuschätzen, welchen Anteil die einzelnen Maßnahmen (Vertikalabdichtung, Fugensanierung des Bruchsteinmauerwerkes, Schutz vor starken Witterungsschwankungen, Reinigung, Festigung und präventive elektrochemische Entsalzung des Mauerwerkes) an dem Gesamterfolg haben. Sicher ist, dass dieses gute Ergebnis nur in einem "Zusammenspiel" aller Arbeiten möglich wurde. Der Zustand der Wandmalerei wird seit einigen Jahren ständig überwacht, damit im Fall einer Verschlechterung rechtzeitig gehandelt werden kann. 

Entsalzung von Mauerwerk mit Wandmalereien vom Schloss Altdöbern 

Liegt stark versalzenes Ziegelmauerwerk vor, das nur auf einer Seite eine bereits geschädigte Wandmalerei trägt, so kann das im Rahmen eines DBU-Projektes entwickelte elektrochemische Entsalzungsverfahren angewendet werden. 

Ansicht der durch Salze stark zerstörten Wandbilder vom Schloss Altdöbern. Der mittlere Pfeiler konnte in einem Zeitraum von 6 Monaten praktisch vollständig entsalzt werden.

Dabei werden an der der Wandmalerei gegenüber liegenden Mauerwerksfläche Elektrodensysteme eingesetzt, die über den ganzen Mauerwerksquerschnitt bis zu einem Abstand von etwa 10 – 15 cm von der Wandmalerei eingebaut werden und eine geregelte Gleichspannungen angelegt. Zur Entsalzung wird die Migration der An- und Kationen im elektrischen Feld zu den entsprechenden Elektroden genutzt.

Es konnte an einer Wandmalerei auf stark versalzenem Mauerwerk (Mauerwerksquerschnitt 70 cm) im Schloss Altdöbern gezeigt werden, dass eine nahezu vollständige elektrochemische Entsalzung in Zeiträumen von ca. 6 Monaten möglich ist. Anoden- und Kathodensysteme müssen dazu rasterförmig und alternierend eingesetzt werden, um über den gesamten Mauerwerksquerschnitt ein möglichst homogenes, elektrisches Feld aufrecht erhalten zu können. 

Das Verfahren ist vergleichsweise aufwendig und erfordert größere Eingriffe ins Mauerwerk. Es ist deshalb auch auf Fälle begrenzt, bei denen der weitere Verfall von bedeutenden und einmaligen Wandmalereien gestoppt werden soll.