Projekt 08169/01

Förderschwerpunkt Holz: Substitution synthetischer Wirkstoffe gegen holzverfärbende Pilze in Holzgrundierungen und temporär wirksamen Formulierungen durch ätherische Öle/Extrakte von Arznei und Gewürzpflanzen

Projektdurchführung

Institut für Getreideverarbeitung (IGV) GmbH
Arthur-Scheunert-Allee 40 - 41
14558 Bergholz-Rehbrücke

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bläue befallenes Holz ist als Schnittware für hochwertige Sortimente nicht mehr verwertbar. Folglich erlangen derartige Schäden erhebliche wirtschaftliche Relevanz. An Fassaden, Türen und Fenstern kann starker Bläuebefall bis zur vollständigen Zerstörung von Anstrichen führen. Bei den z. Zt. gebräuchlichen Schutzmitteln handelt es sich um organische, synthetische Produkte. Diese traditionell verwendeten Verbindungen belasten die Umwelt sowohl bei der Applikation als auch bei der Entsorgung. Als Variante bietet sich hier der Einsatz von ätherischen Ölen/Extrakten aus Arznei- und Gewürzpflanzen an. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, ätherische Öle/Extrakte aufzufinden, die die Fähigkeit besitzen, in wirtschaftlich relevanten Konzentrationen das Wachstum holzverfärbender Bläuepilze zu unterdrücken. Das Konzept des Projekts sah weiterhin vor, die erwünschten Wirkungen der Extrakte bis zur applikationsfähigen Formulierung zu stabilisieren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methodenl Mikrobiologisches Screening von ätherischen Ölen/Extrakten mit dem Ziel, gegenüber holzverfärbenden Pilzen antimikrobiell wirksame Stoffe aufzufinden (Agar-Dilutionstest).
l Fraktionierung der wirksamen ätherischen Öle/Extrakte (Vakuumfeindestillation/Variation der Extraktionsbedingungen) und anschließende chemische Analyse und biologische Testung der Fraktionen mit dem Ziel, die ermittelten Wirksamkeiten Inhaltsstoffgruppen zuordnen zu können und Wirkstoffkonzentrate mit erhöhtem antimikrobiellen Potential zu gewinnen.
l Testung der als besonders wirksam erkannten pflanzlichen Extrakte/Fraktionen im Kurzprüfverfahren (Behandlung von Prüfhölzern) in Kooperation mit dem Materialprüfamt Eberswalde.
l Gezielte Formulierung der Wirkstoffe für eine Anwendung als
- gebrauchsfertige Lösung zum temporären Bläueschutz nach dem Einschlagen von Kiefern-Wert-Holz
- Bläueschutz-Grundierung im Holz-Innen- und -Außenbereich in Kooperation mit Fa. Livos
l Nachweis der biologischen Wirksamkeit der entwickelten Formulierung und Festlegung der optimalen Wirkstoffkonzentration sowie Testung der Stabilität gegenüber Witterungseinflüssen (Xenotestgerät, Freilandbewitterung) in Kooperation mit dem Materialprüfamt Eberswalde.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen der Projektbearbeitung wurden ca. 165 ätherische Öle und Extrakte hinsichtlich ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit im Screening-Verfahren getestet; dabei dienten etwa 70 Arznei- und Gewürzpflanzenarten als Ausgangsmaterial.
Als Screening-Methode wurde ein Petrischalentest etabliert.
Die Ergebnisse aus dem Screening belegen, dass ausgewählte Pflanzenkonzentrate die Fähigkeit besitzen, das Wachstum holzverfärbender Pilze zu hemmen.
Insgesamt sind aus der Untersuchungsreihe zum Screening 8 Pflanzenkonzentrate positiv hervorgegangen. Diese Konzentrate wurden für vertiefende Untersuchungen dem Holzscheibentest (Labortest an frisch eingeschlagenem Holz) unterworfen.
Auch diese Versuchsergebnisse zeigen eindeutig, dass durch Imprägnieren mit pflanzenkonzentrathaltigen wässrigen Lösungen die Bläue- und Schimmelbildung am Holz in Abhängigkeit vom eingesetzten Wirkstoff und der verwendeten Konzentration minimiert oder sogar vollständig gehemmt werden kann.
Wie im vorliegenden Bericht eingehend beschrieben, wurden für die 3 aussichtsreichsten pflanzlichen Wirkstoffe die Arbeiten zur Optimierung der Konzentratgewinnung erfolgreich abgeschlossen.
Für diese pflanzlichen Wirkstoffkonzentrate konnten
· die Anforderungen an den Rohstoff,
· das anzuwendende Verfahren zur Isolierung aus dem Pflanzenmaterial,
· die spezifischen Verfahrensparameter zur Gewinnung
definiert werden.
Für 2 Wirkstoffkonzentrate gelang die substanzspezifische Zuordnung der für die antimikrobielle Wirkung verantwortlichen Inhaltsstoffe. Für den Einsatz dieser Wirkstoffe als Schutzkomponenten im Holzbereich wurde anhand der vorliegenden Versuchsergebnisse ein Mindestgehalt an Wirksubstanz als Voraussetzung für einen sicheren Gebrauchswert definiert.
Die Formulierung der pflanzlichen Wirkstoffe in applikationsfähige Holzschutzpräparate war Aufgabe der Fa. Livos (Kooperationspartner I).
Nur solche Systeme, die gute Verarbeitungseigenschaften aufwiesen und keinen Wirkstoffmarkierungseffekt verursachten, wurden für eine vertiefende praxisrelevante Testung in Zusammenarbeit mit dem Materialprüfungsamt Eberswalde (Kooperationspartner II) herangezogen.
Aus dem Labortest sowie aus dem 6monatigen Freilandversuch (nach Gründlinger) ist eine Formulierungsvariante auf pflanzlicher Wirkstoffbasis bei einer angewandten Konzentration von 3 % positiv hervorgegangen. Dabei wiesen nur 8 von 64 Brettern Spuren von Verblauungen (< 5 %) auf, alle anderen Bretter innerhalb dieses Stapels (einfache Stapelvariante) waren bläuefrei.
Die im Freiland durch das Materialprüfungsamt positiv getestete Formulierung ist hinsichtlich der Schutzwirkung gegenüber Bläuebildung ebenfalls positiv in einem Sägewerk (an frischem Pinienholz) unter den entsprechenden betriebsspezifischen Bedingungen getestet worden.
Die Testung der entwickelten Ölgrundierungen erfolgte unter standardisierten Bedingungen nach EN 152.
Bei allen getesteten Ölgrundierungen war die Oberfläche der Prüfhölzer sowohl nach einer
4-wöchigen Bewitterung im Xenongerät als auch nach einer 6-monatigen Freilandbewitterung bläuefrei.
Die entwickelten und positiv getesteten Holzschutzpräparate wurden hinsichtlich toxikologischer und allergieauslösender Wirkungen untersucht.
Das getestete Tauchbad für den temporären Bläueschutz mit einem Wirkstoffanteil von 3 % erwies sich in den getesteten Konzentrationen als nicht zytotoxisch.
Für die getesteten Ölgrundierungen erfolgt nach den EU-Kriterien keine Einstufung in eine Toxizitätsklasse.
Die Testergebnisse zur Bestimmung des allergenen Potentials der entwickelten Präparate haben ergeben, dass durch Kontakt mit derart behandeltem Holz keine chronische Immuntoxizität bzw. Schwächung des menschlichen Abwehrsystems zu erwarten ist.


Fazit

Das Projekt wurde umfassend und entsprechend dem Arbeitsplan bearbeitet.
Im Ergebnis wurden ätherische Öle/Extrakte von Arznei- und Gewürzpflanzen aufgefunden, die die Fähigkeit besitzen, das Wachstum holzverfärbender Pilze im Holz zu unterdrücken.
Die chemisch charakterisierten und optimierten pflanzlichen Konzentrate wurden erfolgreich in applikationsfähige Holzschutzpräparate formuliert, die sich durch gute Verarbeitungseigenschaften, biologische Wirksamkeit und ökologische Verträglichkeit auszeichnen.