4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse
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This chapter presents a comprehensive overview of strategies to control, prevent, and mitigate microbiologically influenced corrosion (MIC), emphasizing recent innovations and emerging challenges. It explores technological, environmental, and regulatory dimensions, highlighting the widespread impact of MIC on global infrastructure. Through sector-specific case studies, the chapter evaluates the effectiveness of various mitigation approaches and offers a methodology for selecting optimal or integrated solutions.
A key focus is the development of environmentally friendly strategies, aligning with Europe’s shift toward sustainable industrial practices. The chapter underscores the importance of multidisciplinary collaboration to address MIC’s complexity and promote long-term materials protection.
Standardization of measurement protocols, proof-of-concept procedures, and validation tests is critically examined to ensure reliable efficacy assessments across laboratory and field settings. This effort aims to bridge the gap between controlled research environments and real-world applications.
By integrating technological progress with ecological responsibility and global policy frameworks, the chapter provides a holistic perspective on MIC mitigation. It serves as a valuable resource for researchers, industry leaders, and policymakers committed to advancing sustainable solutions and fostering resilient infrastructure systems.
Lehmbaustoffe, einschließlich Lehm aus dem historischen Baubestand, bieten ein hohes Potenzial für ihre Wiederverwendbarkeit und die Schonung natürlicher Ressourcen. Zur Bewertung des Wiederverwendungspotenzials gibt es bisher nur wenige Studien hinsichtlich der Schadstoffbelastung und der Anreicherung von Salzen in Gebäuden aus dem historischen Bestand. Tonminerale, die in Lehmbaustoffen als Bindemittel fungieren, können auch Schadstoffe binden. Die Region Mitteldeutschland ist geprägt durch jahrzehntelange Einwirkung erheblicher Schadstoffemissionen aus der Chemie- und Braunkohleindustrie. Auch durch spezifische Nutzungen akkumulierte Schadstoffe oder aus aufsteigender Feuchte angereicherte bauschädliche Salze können einer Wiederverwendung entgegenstehen.
Ziel des Projektes im Rahmen der WIR!-Initiative GOLEHM ist die Überprüfung der Wiederverwendbarkeit von Lehmbaustoffen aus historischen Bauten hinsichtlich der Umwelt- und Nutzerverträglichkeit. Dafür wurden exemplarisch Wellerlehmgebäude aus dem historischen Bestand mit einer potenziellen Salz-, Schadstoff- oder mikrobiologischen Belastung beprobt und anhand von Wandprofilen in unterschiedlichen Höhen untersucht. Referenzproben zur Ermittlung einer regional möglichen geogenen Hintergrundbelastung der ursprünglichen Ausgangsmaterialien für die Lehmbaustoffe wurden bei Verfügbarkeit berücksichtigt. Um die Eignung für die Nutzung in Innenräumen zu bewerten, wurde der mögliche Übergang von flüchtigen organischen Verbindungen in die Luft mit Hilfe von Emissionsprüfkammern analysiert.
Die Vorstudie ergab anhand der gezielt ausgewählten Objekte, dass selbst in der unmittelbaren Umgebung ehemaliger Industrieregionen wie Bitterfeld-Wolfen keine bedenklichen Anreicherungen von Schadstoffen in Lehmbaustoffen nachgewiesen werden können, die einer Wiederverwertung der Baustoffe entgegenstehen. Nur in einem Fall gab es eine nutzungsbedingte, oberflächliche Anreicherung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) durch extreme Einwirkung von Rauchgasen (Schwarzküche), die vor einem Rückbau gut erkennbar und separierbar wäre. Bei einigen beprobten Objekten wurden teilweise erhöhte Schwermetallgehalte detektiert, welche durch Hintergrundgehalte des verwendeten Baulehms zu erklären sind.
Es wurden keine leicht flüchtigen Stoffe in bedeutendem Ausmaß identifiziert, so dass gesundheitsschädliche Einflüsse auf die Innenraumluft nicht zu erwarten sind. An den beprobten Wellerlehmwänden konnten keine deutlich sichtbaren Bauschäden ausgemacht werden. Dennoch wurden bauschädliche Salze teilweise in Gehalten über den Grenzwerten für Lehmbaustoffe gefunden, die sich im Inneren der Wände aufkonzentriert hatten. Da Grenzwerte für Wellerlehm nicht reguliert sind, wurden Festlegungen aus den Normen für Lehmbaustoffe (DIN 18945 bis 18947) herangezogen. Schlussfolgerungen und praktische Empfehlungen für die Wiederverwertung wurden nach zukünftigen Nutzungskategorien abgeleitet.
Die Machbarkeit des erneuten Einsatzes von Lehmbaustoffen aus dem historischen Gebäudebestand hat sich anhand der untersuchten Beispielobjekte bestätigt. Durch die Ergebnisse kann ein wesentlicher Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen und zu einer nachhaltigen und geschlossenen Kreislaufwirtschaft geleistet werden.
A detailed comparative analysis of the results of atmospheric solid analysis probe (ASAP) mass spectrometry of inks, tannins, and gallic acid (GA) in the negative ionization mode was performed. Results obtained for tannin by ASAP have been compared with those obtained with electrospray ionization (ESI). Apart from the GA ion, measurements frequently also yielded anions corresponding to association products and condensation products. At zero collision energy, pure GA gave a dimeric adduct (m/z 339); the formation of ions at m/z 303 and 304 was favored by increased temperatures and collision energies. In the case of inks, the subsequent dehydrogenation of such species to ellagic acid (EA) (m/z 301) was attributed to the oxidative effect of the iron III ion. On the basis of the results, a modification of the “standard ink protocol” has been suggested. Furthermore, several yet non‐described breakdown products and radical ion species of GA and EA ions were identified.
To date, the liquid phase oxidation of isobutane has not been comprehensively described in the literature, since
the established kinetic models include either the effect of the initiator or the autocatalytic nature of the oxidation
of isobutane, but not both. To overcome this deficiency, an extended kinetic model was developed and validated
using experimental data from the literature. It enabled for the first time the distinction of three different processes:
the oxidation of isobutane, the heterogeneous, unimolecular decomposition of tert-butyl hydroperoxide
on the reactor wall and the homogeneous decomposition reactions of TBHP in solution. The rate constant of the
heterogeneous unimolecular decomposition of TBHP on the wall surface of an untreated stainless-steel reactor,
was found to be two to five times higher than that which was observed in a passivated steel reactor. However,
similar values for the respective parameters describing the first-order decomposition of TBHP and the oxidation
of isobutane were obtained in both reactors. In the non-passivated stainless-steel reactor, the second order
decomposition of TBHP was absent. The results were compared with published data.
Microbiologically influenced corrosion (MIC) poses a significant threat to metallic infrastructure across sectors—from energy and marine environments to cultural heritage conservation and emerging technologies such as underground hydrogen storage (UHS). Methanogenic archaea have emerged as key contributors to corrosion under anaerobic conditions, capable of directly interacting with metal surfaces via extracellular electron transfer.
This presentation provides an overview of our recent work on identifying, characterizing, and mitigating MIC caused by methanogens. We focus on the genetic differentiation of methanogenic strains, highlighting a novel class of [Ni/Fe]-hydrogenases identified exclusively in corrosive methanogens to date. These enzymes may serve as molecular markers for MIC risk assessment due to their unique sequence and functional properties.
Additionally, we explore strain-specific differences in hydrogenase glycosylation and correlate these with observed variations in corrosion severity, biofilm formation, microbial surface interactions, and potentially enzyme stability. These findings suggest glycosylation may play a previously underappreciated role in MIC dynamics.
To mitigate MIC, we investigate polyoxometalate-based (POM) coatings—originally developed for protecting stone-based artifacts—which we now apply to metal surfaces. These multifunctional coatings effectively inhibit biofilm formation and microbial activity, offering a promising strategy for corrosion control.
Furthermore, we have developed customized test systems that simulate realistic environmental conditions, including high-pressure settings and dynamic flow regimes with varying velocities. These platforms allow for controlled evaluation of microbial corrosion under conditions relevant to underground hydrogen storage and marine environments, where salinity, pressure, and microbial activity interact.
Our findings demonstrate that integrating molecular diagnostics, surface engineering, and advanced simulation platforms provides new insights into MIC mechanisms and opens avenues for predictive diagnostics and sustainable corrosion control strategies in industrial applications.
Colours are an inseparable attribute of most maps. While colouring seems at first glance simply superficial ‘prettifying’ of maps, most maps were given colours for other reasons: colour is an important key to understanding the function and use of maps. The use of colours, the choice of where to assign them and the meaning given to them has accordingly never been static but has changed over time. In this context, the three aspects: colour system, colour scheme, and colour code are of particular importance.
Material scientific analysis makes it possible to find out more about the material composition of colourants (pigments and dyes) on maps. The study of colourants provides insights into the production conditions and use of maps. Furthermore, it offers clues about colour changes and forms the basis for appropriate restoration concepts.
Erstmalig in der Hölderlin-Forschung wurde mit dem Projekt der geisteswissenschaftlichen Methodik – über die Beachtung der Wasserzeichen hinaus – ein materialwissenschaftlicher Ansatz zur Seite gestellt, um Arbeitsphasen im Werk Friedrich Hölderlins sichtbar zu machen. Wesentlich ist dabei die Verzahnung von philologischer und naturwissenschaftlicher Perspektive.
Wesentlicher Bestandteil der Messungen bildet das sogenannte Homburger Folioheft. Weiterhin wurden Briefe und Manuskripte aus den Beständen der Württembergische Landesbibliothek sowie zwei eigenhändige Gehaltsquittungen aus dem Hessischen Hauptstaatsarchiv Wiesbaden untersucht.
Zwei in mehreren Manuskripten klar unterscheidbare Tinten lassen sich mit einiger Wahrscheinlichkeit biografisch mit dem Zeitraum zwischen Hölderlins Rückkehr aus der Schweiz im April 1801 und seinem Weggang nach Frankreich im Dezember dieses Jahres in Verbindung bringen. Für den in den untersuchten Handschriften häufigsten Tintentyp liegen datierbare Belege zwischen Januar 1803 und März 1804 vor, anzunehmen ist seine Verwendung zwischen Oktober 1802 und Juni 1804. Er dominiert auch im Homburger Folioheft. Eine vierte mehrfach vertretene Tinte gebraucht Hölderlin nach seiner Übersiedlung von Nürtingen nach Homburg. Sie findet sich im Folioheft und in einigen Einzelhandschriften.
Damit können die in der Forschung umstrittenen Fragen geklärt werden, a) ob dem Dichter das Homburger Folioheft bei seinem zweiten Aufenthalt in Homburg zur Verfügung stand und b) ob überhaupt Werkhandschriften aus dieser Zeit erhalten sind. Darüber hinaus lässt sich über die Röntgenfluoreszenzanalyse der Arbeitsstand in den untersuchten Manuskripten zum Zeitpunkt des Ortswechsels im Juni 1804 genau angeben. Auch Einzelbefunde singulärer oder in nur wenigen Stücken belegter Tinten geben gelegentlich Anhaltspunkte zur Datierung.
Our aim was to obtain information about the use of different black inks in medieval Hebrew manuscripts, focusing on the question of possible preferences in the use of certain inks by different scribes. We present here an overview of the inks detected in a selection of Hebrew documents penned in the Middle East in the period from the 11th century to the 13th century.
The construction sector is one of the most resource-intensive sectors in Germany and is responsible for 40 % of CO2 emissions. Around 517 million tons of mineral raw materials are required annually for the construction of buildings in Germany. At the same time, mineral construction waste was the largest material flow at 229.3 million tons (2020). The rates of construction and demolition waste (CDW) recycling have increased since 2000, especially for mineral waste. Nevertheless, the majority of recycled aggregates are used in technically largely unregulated applications (e.g. road construction). This downcycling leads to a loss of valuable resources for technically and economically valuable applications. The upMIN 100 research project is investigating the question of whether and to what extent recycled CDW is suitable as an additive an binder in earthen building materials. The focus is placed on grain sizes of < 2 mm, which are currently predominantly landfilled, as there are at present no regulations for their use in building products. The soil matrix of earthen building materials however, naturally contains of different grain sizes, whith < 2mm – 0,063 for aggregates and < 0.063 mm as a binder. Therefore, the focused grain sizes (sand, clay and silt) could have a high usage potential. In order to enable the use of CDW, the technical feasibility must be ensured, quality requirements for source materials (e.g. threshold values for pollutants in terms of health and environmental compatibility and hazardous substances) and permissible proportions of recycled aggregates must be defined. Two different building material developments (earth blocks and -plaster)were used to assess both, the technical feasibility as well the pollutant content of the recycled aggregate and its final emissions into the indoor air. For both materials two mixtures could be established, that also meet the mechanical specifications according to the DIN standard, such as the compressive strength. A method was developed to design material mixtures with a high amount of CDW that comply with the defined limit values. The mixtures reached a recycling rate of 28 % with high mechanical properties and 70 % with minimum strength requirements.
Material analysis was carried out on four manuscripts from Northern Thailand, which included two palm-leaf manuscripts and two paper manuscripts. The two palm-leaf manuscripts MS 6 and MS 7 were found to have been written in the traditional method, wherein text was incised on the surface of the leaves, and then soot applied to the surfaces, confirmed by the identification of carbon ink. MS 7 additionally showed the presence of trace levels of iron in the ink, either from soot paste or from the stylus used for inscribing. The paper manuscript MS 3 was written in iron-gall ink, with sections written using a methyl-violet based ink while MS 4 was written in carbon ink. The paper used in the case of MS 3 was found to be machine made, while khoi fibres (Streblus asper) were used for making the paper used for MS 4. A combination of traditional and modern pigments, like molybdenum orange, was used for decorating the edges and cover. The results improved our understanding of these manuscripts in particular, and also provided us with insights about the rapid adoption of modern materials and their incorporation into the production of written artefacts from Northern Thailand in the late 19th and early 20th centuries.
