2-Deoxy-D-glucose i bekæmpelsesmidler til byggematerialer2-Deoxy-D-glucose som aktivstof i bekæmpelsesmidler med trænedbrydende svampeIndholdsfortegnelseDel 1: Midler til bekæmpelse af biologisk nedbrydning af træ 2 Baggrund 3 Formål 4 Vurdering af aktivstoffer
6 Produktionsmuligheder
7 Miljø- og sundhedsvurdering
8 Perspektiver for videre arbejde Del 2: Midler til bekæmpelse af biokorrosion i bygningsfacader 10 Indledning 11 Korrosionsproblemernes omfang
12 Strategier for hindring af biokorrosion
13 Fikseringsproblemer for biocider og miljøhensyn
14 Perspektiver for videre arbejde Appendiks 1-10
ForordDenne rapport omhandler resultaterne af et forprojekt vedrørende udvikling af mindre miljøbelastende midler til forebyggelse og bekæmpelse af svampeangreb i træ samt hindring af biokorrossion på bygningsfacader. Rådet vedrørende genanvendelse og mindre forurenende teknologi har ydet økonomisk tilskud svarende til 50% af projektets udgifter. Projektets mål har været at undersøge mulighederne for et videre arbejde med udvikling af alternative midler til forebyggelse og bekæmpelse af svampeangreb baseret på konkrete ideer til, hvordan svampenes enzymatiske nedbrydningsprocesser kan hæmmes. Den viden og information, som denne rapport præsenterer, retter sig derfor primært til virksomheder eller andre interessenter, som kan varetage det videre arbejde og nyttiggøre rapportens resultater (producenter og brugere af træbeskyttelsesmidler, konservatorer og private virksomheder, som er beskæftiget med bygningsrestaurering m.fl.). Forprojektet indgår som en del af et større projektprogram med titlen »Decay Control« under EUREKA Euroenviron, som endnu ikke er afsluttet. Rapporten indeholder 2 dele. En hovedrapport del 1, som indeholder beskrivelse af laboratorieforsøg udført i forbindelse med udvikling og afprøvning af nye fungicider fil forebyggelse og bekæmpelse af trænedbrydende svampe i bygninger. Herunder en miljøvurdering. Del 2 er en litteraturgennemgang af de på markedet værende midler til forebyggelse og bekæmpelse af biokorrossion på bygningsfacader o.l. samt en vurdering af mulige alternativer. DTI Bioteknik har i perioden juli 1994-december 1995 udført forsøgsarbejde samt litteraturundersøgelse over midler og metoder til hindring af biokorrossion på facader o.l. Miljøvurderingen er udført af DTI Miljøteknik foråret 1995. Styregruppen for projektet har bestået af Michael Høst Rasmussen, Miljøstyrelsen, Lea Friman Hansen, Miljøstyrelsen, Annika Lindholm, Miljøstyrelsen, Lise Dettloff, Arbejdstilsynet, Erik Borsholt, Dansk Teknologisk Institut, Christian Kjerulf-Jensen, Akzo Nobel Decorative Coating A/S, Len Sheard, Hickson Scandinavia og Ole Bajda Nielsen, Byggefagenes Kooperative Landssammenslutning. Vi takker styregruppen for mange gode ideer og diskussioner. DTI Bioteknik
SammendragDEL 1 De fleste midler til industriel imprægnering af træ indeholder metaller. Til trykimprægnering anvendtes f.eks. vandige produkter med indhold af kobber og krom indtil 1. januar 1997. l en række lande anvendes stadig midler med kobber, krom og arsen. Til vakuumimprægnering anvendes overvejende midler indeholdende tinforbindelser opløst i terpentin eller lignende organiske opløsningsmidler. Disse stoffer indgår til dels også i produkter til efterimprægnering og overfladebehandling in situ. Det er midler, der markedsføres til forebyggelse og bekæmpelse af svampeangreb og anvendes af såvel professionelle som private. Foruden disse midler findes der desuden vandbaserede bordiffussionsmidler, som har vundet stor fremgang til efterimprægnering. Det er et krav hos såvel industri som aftagere og miljømyndigheder, at de produkter, der anvendes, ikke indebærer risiko for sundhed og miljø. Alle bekæmpelsesmidler til beskyttelse af træ og murværk, der importeres, produceres, sælges og anvendes i Danmark, skal godkendes af Miljøstyrelsen. Der foregår et omfattende arbejde i visse dele af imprægneringsindustrien med henblik på udvikling af mindre skadelige produkter, og i de seneste år har imprægnering med såvel arsen som kromholdige imprægneringsmidler ikke været tilladt i Danmark. Der er nu fokus på terpentinopløste produkter og borholdige midler. Bioteknik har igennem de seneste år arbejdet med udvikling og afprøvning af nye aktivstoffer og bekæmpelsesmidler baseret på et nøje kendskab til de trænedbrydende svampes biologi samt de kemiske og enzymatiske reaktioner, som betinger svampenes evne til at nedbryde træ. I et forudgående projektprogram kaldet »Svampepakken« finansieret af Bygge-Boligstyrelsen, BRF Kredit A/S, KD, Nykredit, Forsikringsselskaberne i Danmark og Grundejernes Investeringsfond blev der udviklet et koncept til beskyttelse af træ baseret på en enzyminhibitor. Laboratorieforsøg har vist, at stoffet har en effektiv virkning overfor trænedbrydende svampe og derfor har et potentiale som aktivt stof i et træbeskyttelsesmiddel i praksis. Stoffet er 2-Deoxy-D-glucose, også kaldet 2-DOG. I nærværende forprojekt er der dels udført forsøg med 2-DOG, dels med et nærtbeslægtet stof glucosamin. 2-DOG er særdeles effektivt overfor de svampe, der danner brunmuld, mens der skal lidt højere koncentration til for også at hæmme de såkaldt hvidmulddannende svampe. De mest almindelige og mest alvorlige trænedbrydende svampe danner brunmuld, dvs. de nedbryder hovedsagelig træets cellulose. Enkelte andre svampe nedbryder cellulose og lignin samtidigt, hvorved der dannes hvidmuld. Disse svampe forekommer især i udvendigt træværk. Svampenes nedbrydning af træ er antagelig en kombination af en enzymatisk reaktion og en kemisk reaktion (Fenton-reaktion), der involverer jern. Dette kan kompleksbindes med EDTA og polyphosphat. Herved hæmmes nedbrydningen af træ både hos brun- og hvidmulddannende svampe. Derfor har vi undersøgt, om der kunne opnås en effekt og eventuelt en synergistisk effekt ved imprægnering af træ med kompleksbindere alene og sammen med 2-DOG. Både EDTA og polyphosphat forstærker effekten af 2-DOG både overfor brunmuldsvampe og hvidmuldsvampe. Der er udført forsøg med chitosamin (glucosamin), som kunne formodes at have en lignende effekt som 2-DOG, idet stoffet har stor lighed med 2-DOG. Disse forsøg viste, at glucosamin ikke har nogen hæmmende virkning på de trænedbrydende svampe - snarere tværtimod. Noget tyder på, at svampene kan udnytte glucosamin som næringsstof f.eks. til syntese af chitin, som indgår i svampenes cellevægge. 2-DOG er let opløseligt i vand og udvaskes dermed også let fra træet efter imprægnering. Hvis stoffet skal have en bred anvendelse til imprægnering af træ er det derfor nødvendigt at finde en metode, hvormed 2-DOG kan fikseres i træet. Det er dog ikke lykkedes med nogen af de stoffer, der blev afprøvet i projektet, at fiksere 2-DOG. Til gengæld viste det sig, at hvis glucosamin fikseres med Na-nitrit var virkningen god såvel før som efter udvaskning. En del svampe kan angribe træ uden at forårsage nogen egentlig nedbrydning. Det drejer sig om de såkaldte skimmelsvampe. Nogle af disse kan imidlertid misfarve træet og derved nedsætte brugsværdien. Svampe der danner blåsplint hører til skimmelsvampene. Nogle skimmelsvampe kan angribe visse typer af trykimprægneret træ lige efter imprægnering og efterlader træet sort misfarvet. Det er f.eks. Cladosporium resinae. Det blev afprøvet, om 2-DOG havde en effekt overfor denne svamp. Det var ikke tilfældet, og konklusionen er antagelig, at 2-DOG ikke har nogen effekt overfor skimmelsvampe generelt. Et område, hvor 2-DOG umiddelbart kunne tænkes markedsført er til bekæmpelse af svampeangreb in situ i bygninger. Her vil udvaskningen ofte være minimal, og trænedbrydende svampe af typen, der danner brunmuld, er det absolut største problem. Især den Ægte Hussvamp, som angriber både træ- og murværk er en alvorlig skadevolder. Traditionel bekæmpelse af denne svamp indbefatter en omfattende kemisk behandling af murværket med bl.a. bordiffussionsmidler. En del angreb af Ægte Hussvamp behandles også med varme, da denne svamp er følsom overfor høje temperaturer. 2-DOGs potentiale som aktivstof i et middel til bekæmpelse af Ægte Hussvamp er ikke afklaret. Det er afprøvet som overfladebehandlingsmiddel i en test iht. ENV 839, hvor svampens evne til at danne kraftigt overflademycelium medfører, at testens validitet ikke er god nok. Da stoffet generelt har vist en stor effektivitet overfor brunmulddannende svampe må det påregnes, at det også har et potentiale ved bekæmpelse af Ægte Hussvamp. Gennem projektet er det påvist, at 2-DOG er et potentielt aktivstof overfor trænedbrydende svampe. Opløst i vand kan det trænge ind i træ ved trykimprægnering og beskytte det mod angreb af trænedbrydende svampe i en koncentration på 3%. Kombineret med kompleksbinderne EDTA eller tripolyphosphat kan koncentrationen af 2-DOG halveres til 1,5%. Denne form for imprægnering kan ikke modstå udvaskning, men ved imprægnering med 5% glucosamin efterfulgt af en fiksering med Na-nitrit bevares effekten overfor svampene selv efter udvaskning. Den nedre grænseværdi er endnu ikke bestemt. Det skal dog bemærkes, at der ved eventuel imprægnering med nitrit på imprægneringsvirksomhederne vil være krav om dokumentation for, at nitrit ikke kan substitueres på grund af nitrits giftighed og brandnærende egenskaber. 2-DOG kan produceres ved hydrolyse af chitin, som er hovedbestanddelen af skaldyrs og insekters udvendige skelet og meget svært nedbrydeligt i naturen. Der er mulighed for at anvende affald fra reje- og krabbeproduktion til en billig massefremstilling af 2-DOG. Beregninger af udbyttet viser, at 1 kg rejer giver ca. 100 g tørrede rejeskaller. Heraf fås ca. 75g 2-DOG. Den årlige produktion af rejer med skal hos Royal Greenland udgør ca. 18.000 ton. Heraf kan altså teoretisk produceres 1.350 t rent 2-DOG, som i en 3% opløsning giver 45.000 ton imprægneringsvæske. Mere kan produceres, hvis andre landes fiskeindustrier inddrages. Det totale salg på verdensplan af imprægneringsmidler er skønnet til 550.000 ton (UNEP rapport nr. 20, 1994). Disse 550.000 ton er aktivstof, og skal altså sammenlignes med de 1350 ton 2-DOG. Hvis der regnes med, at træet skulle imprægneres til beskyttelse mod angreb af brunmuldssvampe ville det svare til, at 650.000 kubikmeter kunne imprægneres - svarende til behovet i Danmark og Sverige. Med henblik på at fremskaffe oplysninger vedr. 2-DOG, som har vist sig at være et yderst effektivt stof til forebyggelse og bekæmpelse af trænedbrydende svampe, er der foretaget en litteratursøgning i databaserne HSDB og TOXLINE. Ud fra den fundne litteratur er stoffets egenskaber vurderet. Set i forhold til Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994 om Bekæmpelsesmidler, Miljøministeriet (gældende i projektperioden), mangler der en række data, som skal tilvejebringes, hvis produktet skal kunne godkendes. Fremstillingsprocessen indebærer en del potentielle arbejdsmiljø- og miljøproblemer ved håndtering af rejeskaller, der kan tænkes at være allergifremkaldende. Endvidere vil anvendelse af natriumnitrit, der er giftigt og brandnærende, samt det, at der kan udvikles nitrøse gasser, stille særlige krav til processen. De potentielle miljøproblemer ved fremstilling og imprægnering er ikke tilstrækkeligt belyst i nærværende rapport. DEL 2 Biokorrossion på bygningsfacader og ornamenter er et problem som i dag behandles med forskellige biocider og stoffer, som skal konsolidere den forvitrede overflade. Det er både bakterier, svampe og laver, som nedbryder overfladerne. Der er redegjort for den direkte påvirkning, som disse organismer har på overfladerne. Desuden er der redegjort for de fysisk-konstruktive tiltag, der kan udføres for at forebygge etablering og videreudvikling af de biokorrosive faktorer og konsekvenserne heraf. Fugt er en afgørende faktor for etablering af de nedbrydende organismer. Derfor findes der produkter til overfladebehandling, som nedsætter fugtopsugning og i visse tilfælde konsoliderer overfladen. En sådan behandling kombineres ofte med en biocidbehandling. Hertil findes både midler på vandbasis og på organiske opløsningsmidler. I udviklingen af nye produkter til forebyggelse og bekæmpelse af biokorrossion på facader er der, ud over de sædvanlige krav, som også stilles til træimprægneringsmidler vedrørende miljø, effektivitet, holdbarhed og økonomi også særlige krav. Produkterne må ikke ensfarve overfladerne og skade materialerne fysisk eller kemisk hverken på kort eller langt sigt. Et potentielt udviklingsområde findes i anvendelsen af 2-DOG som aktivt stof. Bioteknik har dog ikke foretaget forsøg overfor den gruppe af organismer, bakterier, laver og visse svampe, som er relevante her. Desuden vil en løsning af fikseringsproblematikken være forudsætningen for, at 2-DOG kan anvendes. En anden mulighed er en metode, som blev patenteret i 1984, hvor overfladen behandles med et kobbersalt efterfulgt af en behandling med en højere fedtsyresæbe, der binder kobberet. Metoden synes at være billig og ifølge det oplyste uden skade for overfladen, men dokumentation af effektivitet og holdbarhed mangler. English summaryPART 1 The traditional products for industrial preservation of wood contain metals, for example water-dissolved products containing copper, chrome and phosphorus are currently used in Denmark. In most countries compounds with copper, chrome and phosphorus are still used. Some compounds used for vakuum treatment contain organotin compounds dissolved in organic solvents. Some of these compounds can also be found in products used for remedial treatment and surface treatment in situ. These compounds are being sold and used both by private individuals and professionals to prevent and to combat fungus attacks. Besides these compounds there are also boron diffusion products, which have gained a floting in the remedial treatment market. Both the industry, the buyers and the environmental authorities demand that the products being used do not put the environment at risk. Therefore all wood and masonry treatments, which are being imported, produced, sold and used in Denmark, have to be approved by The Danish Environmental Protection Agency. An extended effort is being made in certain parts of the treatment industry in order to develop products less harmful and in the latest years preservation compounds with both phosphorus as chrome have been prohibited in Denmark. There is now focus on terpentinedissolved products and compounds containing boron. During the last couple of years, The Department of Biotechnology has applied itself to the development and the testing of new preservatives based on the exact knowledge of the biology of the fungal wood decay as well as of the chernical and enzymatic reactions, which determine the ability of the fungus to decay wood. In connection with an earlier project called »The fungus package«, financed by The National Housing and Building Agency, three Danish credit associations (WP Kredit A/S, KD, Nykredit), Danish insurance companies and Grundejernes Investeringsfond (danish investment fund), an enzyme-inhibitor-based concept for wood preservation treatment was developed. Laboratory tests have shown that the agent has a marked effect on wood decaying fungi, and that is why this agent could be applied as a wood preservation agent. The agent is 2-Deoxy-D-glucose, also known as 2-DOG. In the present preliminary project tests have been perforrned partly on 2-DOG and partly of a cognate agent, glucosamine. 2-DOG is very efficient in its protection against fungi generating brown rot, but a somewhat higher concentration is required in order to hinder the fungi generating white rot. The most common and rnost serious wood decaying fungi generate brown rot, i. e. these fungi primarily decay the wood cellulose. Some other fungi decay the cellulose and the lignin at the same time, thereby creating the white rot. These fungi are primarily found in exterior woodwork. The decay of the fungi on wood is a combination of an enzymatic reaction and a chemical reaction (Fenton reaction) which involves iron. This can be complex binded with EDTA and polyphosphate. Thus the decay of wood is hampered on both brown rot and white rot fungi. That is the reason why we have examined the possibility of obtaining an effect and possibly a synergistic effect by the preservation of wood using complex binding agents, alone or in combination with 2-DOG. Both EDTA and Polyphosphate intensifies the effect that 2-DOG has on both brown rot and white rot fungi. Chitosamine (glucosamine), which ostensibly should have an effect similar to that of 2-DOG, has been tested. These tests has shown, that glucosamine do not hinder the wood decaying fungi - if anything the opposite. There are indications that the fungi can use the glucosamine as a nutrient, for instance in connection with the synthesis of chitin, which form part of the fungi cell walls. 2-DOG is easily soluble in water, and it is therefore also easily leached from the wood after the preservation process. Before this agent will be used on a large scale in the wood preservation process, it is necessary to find a method, which will allow 2-DOG to be fixed in the wood. However, none of the agents tested in the project was able to fixate 2-DOG. In return, it was found that if glucosamine is fixated with sodium nitrite, the result was good, both before and after leaching. Quite a few fungi can attack wood without causing any real decay. This is the case of the so called mould fungi. Some of them, however, can discolour the wood, and thereby reduce the utility value of the wood. The fungi producing bluestain belong to the mould fungi. Some mould fungi can attack certain types of pressure treated timber right after time preservation process, and they leave the wood discoloured (black). For instance Cladosporium resinae. Tests were made to find out if 2-DOG had an effect on this fungus. This was not the case, and the probable conclusion is that 2-DOG has no effect on mould fungi in general. An area where 2-DOG is likely to be marketed immediately, is in the prevention of fungus attacks in situ in buildings. Here, the leaching often will be minimal, and the wood decaying fungi generating brown rot is far the largest problem. The Dry Rot Fungus, attacking both wood work and masonry, is especially harmful. The traditional combating of fungi includes an extensive chemical treatment of the masonry, for example with boron diffusion preservatives. Some attacks of Dry Rot Fungus are also treated with heat as this fungus is sensitive to high temperatures. 2-DOGs potential as an active ingredient to eliminate the Dry Rot Fungus is not clarified. Its capacity as a surface preparation agent has been tested according to ENV 839, and the fungus' capacity to generate a strong surface mycelium renders time test invalid. Since 2-DOG generally has shown a great efficiency against the fungi generating brown rot, it is likely to be a potential means against the Dry Rot Fungus. The project has shown, that 2-DOG is a potential active ingredient against the wood decaying fungi. When dissolved in water, it can be used for pressure treatment and protect wood from being attacked by wood decaying fungi in a 3% concentration. When combined with the complex binding agents, EDTA or tripolyphosphate, the concentration of 2-DOG can be halved to 1,5%. This type of treatment cannot resist leaching, but when treating with 5% glucosamine followed by a fixation with sodium nitrite, the effect is preserved against the fungi, even after leaching. The lower marginal value is yet to be fixed. However, it is significant that by possible preservation with nitrite at the preservation concerns there will be demand for documentation that nitrite can not be substituted because of toxicity and firing characteristics of nitrite. 2-DOG can be produced by the hydrolysis of chitin, which is the main constituent in the exterior skeleton of shellfish aid-insects, and which doesn't easily decompose in nature. There is the possibility of collecting the waste from the production of crabs and shrimps, and use it in an inexpensive mass production of 2-DOG. Calculations of the output shows, that 1 kg of shrimps results in 100 g of shrimp shells. This would yield approximately 75 g of 2-DOG. Royal Greenland's annual production of shrimps, including shells, amounts to about 18.000 tons. Consequently, this production could theoretically result in the production of 1350 tons of pure 2-DOG. Even more could be produced, if the fishery industries in other countries were to be included. The total estimated sale of proofing compounds on a worldwide basis is of 550.000 tons (UNEP). These 550.000 tons are active substances and are to be compared with the 1.350 tons of 2-DOG. If you reckon with the fact that the wood should be preserved for protection against attack of brown rot fungi this would correspond to the fact that 650.000 The active substance, 2-DOG, which has proved to be a highly potential substance when it comes to the prevention and the combating of wood decaying fungi, has been evaluated according to the Danish Regulation of Pesticides elaborated by the Ministry of Environment and Energy (Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994). A literature research in the databases HSDB and TOXLINE has been performed. Based on the literature found, the qualities of the substance have been assessed. A number of data need to be found and clarified before time product can be approved. The production of the substance might give some problems in regard to working conditions (allergy) and environmental problems caused by potassium nitrite. Furthermore, the use of sodium nitrite, which is toxic and firing and can generate nitro gasses, will set up special demands to the process. The potential enviromental problems by production and preservation are not sufficiently illustrated in this report. PART 2 Biocorrosion of building facades and ornaments is a problem, which today is treated by using biocides aid substances, which consolidate the weather-beaten surface. The decay of the surfaces is due to both bacteria, fungi and larvae. An account of the direct influence, which these organisms have on the surfaces, has been given. Furthermore, an account has been given of the physical-constructive initiatives, which can be undertaken in order to prevent the establishment and the further development of the biocorrosive factors and the consequences hereof. The presence of moisture is essential for the establishment of the decaying organisms. This is why many surface treatment products act to reduce the moisture pickup and in certain cases consolidate the surface. Such a treatment is often combined with a biocidal treatment. For this purpose, products based on water and on organic solvents exist. In the development of new products for the prevention and the combating of biocorrosion of building facades, consideration is necessary of factors beyond the usual demands made on wood proofing compounds in relation to environment, efficiency, durability and economy. The products may neither discolour the surfaces nor physically or chemically damage the rnaterials, neither on a short-term nor a long-term basis. A possibility would be to develop 2-DOG in such a way, that it could be used as an active substance. However, The Department of Biotechnology has not run tests with this group of organisms, bacteria, lichens and certain fungi, which are relevant here. Furthermore, a solution to the fixation problem has to be found before 2-DOG can be put into use. A second possibility consists in a method, which was patented in 1984: the surface is treated with copper salt followed by a treatment with a higher fatty acid soap, which binds the copper. This method seems to be cheap, and according to the information given, without any damage to the surface, but a documentation of the efficiency and durability is lacking. DEL 1: Midler til bekæmpelse af biologisk nedbrydning af træ1 IndledningÅrtiers stigende krav til trækonstruktioners holdbarhed, kvalitet og udseende sammen med øgede krav til produktivitet, produktionshastighed og mekanisering er faktorer, der har gjort det nødvendigt og muligt med moderne teknologi at industrialisere anvendelsen af træ og imprægnering af træ. Det skønnes, at verdens forbrug af imprægneringsmidler er i størrelsesordenen 550.000 ton pr. år (UNEP, 1994). Mange af disse imprægneringsmidler har været og er giftige både for det eksterne og det interne miljø, f.eks. tjæreolier, chlorerede phenoler mfl. Der er i de senere år skabt fokus på sundheds- og miljøhensyn, når det drejer sig om fremstillingen og brugen af imprægneret træ. I de fleste lande kræves en forhåndsgodkendelse af stoffer til imprægnering af træ. Forebyggelse og bekæmpelse af svampe og insekters nedbrydning af træ er imidlertid en forudsætning for, at vi kan anvende trækonstruktioner i bygninger. Træ har så mange positive egenskaber som byggemateriale, at det vanskeligt kan udkonkurreres af andre materialer. Der kan imidlertid sættes yderligere fokus på konstruktiv forebyggelse og nye strategiske måder at anvende bekæmpelsesmidler på. Der kan og bør ligeledes udvikles nye midler, som kombineret med en mere strategisk anvendelse kan anvendes uden eller med ringe fare for sundheden og miljøet. Omfattende forundersøgelser er imidlertid forudsætningen for udviklingen af nye produkter, der både skal beskytte trækonstruktioner i årtier, og som ikke udgør en potentiel miljø- og sundhedsrisiko. Nærværende arbejde er en forundersøgelse, der har til formål at afklare potentialet i et nyt fungicid baseret på direkte hæmning af enzymreaktionerne hos de trænedbrydende svampe. Det har været målet at udvikle og afprøve et fungicid, der kan opfylde moderne krav til imprægneringsmidler. Det aktivstof, der er arbejdet med, er 2-Deoxy-D-glucose. Det har vist sig effektivt overfor trænedbrydende svampe i laboratorieforsøg. Det kan produceres billigt ud fra fiskeaffald, hvorved det bliver konkurrencedygtigt. Der er ikke noget i de foreløbige undersøgelser som tyder på, at produktet ikke vil kunne opnå en godkendelse som træbeskyttelsesmiddel. Det vil imidlertid kræve en lang række forsøg og omfattende dokumentation, som endnu ikke foreligger. På grund af projektets innovative karakter og potentielle kommercielle udnyttelse har Bioteknik alene foretaget arbejdet. Projektet er dog en del af et større projektprogram under EUREKA Euroenviron med titlen »Decay Control«, som omhandler udvikling af nye kontrolstrategier til forebyggelse og bekæmpelse af svampeangreb i bygninger. 2 BaggrundStyrke, densitet, elektrisk og termisk ledningsevne er nogle af de faktorer, der gør træ til et attraktivt materiale til mange formål. Nogle træarter har en lang, naturlig varighed. Ved forsøg med uimprægneret træ i jordkontakt vil sådanne træarter holde længere end såkaldt ikke varige træarter. Nogle af disse har til gengæld en høj permeabilitet, så træet kan imprægneres. Det træ, der er tiIgængeligt til byggeri og anlæg er primært fyr og gran, der har en ringe holdbarhed overfor vedvarende fugtpåvirkning (DS/EN 350-2). Træ er udsat for biologiske angreb fra bakterier, svampe, insekter og marine dyr, der borer i træ. Nedbrydningen vil afhænge bl.a. af klima, træets beskaffenhed og de forhold, hvorunder træet er anvendt. Kemisk imprægnering af træ anvendes i vid udstrækning til at forhindre eller forsinke den naturlige nedbrydning. Typer af midler Der findes tre forskellige hovedtyper af imprægneringsmidler - midler opløst i vand, i organiske opløsningsmidler eller tjæreolieprodukter. Det anslås, at verdensforbruget af tjæreolieprodukter er 350.000 tons, og forbruget af øvrige midler er 200.000 tons (UNEP, rapport nr. 20, 1994). Miljømæssige konsekvenser De miljø- og helbredsmæssige konsekvenser af den kemiske imprægne ring af træ afhænger såvel af hvilke aktive stoffer, der anvendes, som af hvilke hjælpestoffer (f.eks. opløsningsmiddel) der medgår i et produkt. Disse stoffer er alle potentielt toxiske, men risikoen kan ofte nedsættes til acceptable niveauer ved korrekt håndtering og anvendelse af stofferne. De senere år er kravene til producenterne om at kunne dokumentere produkternes toxiske og økotoksikologiske virkninger øget. Desuden er det vigtigt at analysere produkternes vej fra produktion til anvendelse og bortskaffelse (LCA). Behandlingsbehov Imprægneringsmiddel og -metode må vælges ud fra træets art og kondition samt formål med beskyttelsen. F.eks. kan der være behov for en kortvarig overfladisk beskyttelse af friskfældet træ under transport og lagring, mens træ til elmaster skal dybdeimprægneres, så det kan anvendes i jordkontakt. Miljøvurdering Den miljø- og sundhedsmæssige vurdering og kontrol skal fokusere både på midlet alene, på den måde det produceres og håndteres samt på selve imprægneringsprocessen, anvendelsen af slutproduktet samt recirkulation af slutproduktet eller bortskaffelse af slutproduktet som affald - altså en livscyklus-analyse. Det er anslået, at ca. 30 millioner kubikmeter træ på verdensplan bliver industrielt imprægneret på årsbasis. Til det anvendes i størrelsesordenen 550.000 tons imprægneringsmiddel pr. år (UNEP, rapport nr. 20, 1994). Imprægnering Imprægneringsmidler kan anvendes på mange måder. Ordet imprægnering hentyder i de fleste tilfælde til en industriel proces, hvor træ dybdeimprægneres med det formål at beskytte træ som slutprodukt. Det skal dog nævnes, at det kun er splintveddet, der kan imprægneres - kerneveddet har en meget ringe permeabilitet lige bortset fra opsugning i endetræ. Der findes en række forskellige processer, som kan anvendes på grønt træ og lagret træ med eller uden tryk. Der kan også være behov for at beskytte træ fra et led i produktionsprocessen til det næste, f.eks. beskyttelse af nyfældet træ mod blåsplint. Tungmetalholdige midler Flere af produkterne på markedet indeholder metaller herunder tungmetaller. Ud fra et miljø- og sundhedsmæssigt synspunkt ønskes disse midler med tiden erstattet af metalfrie produkter. Endvidere ønsker man at reducere forbruget af organiske opløsningsmidler eller helt fjerne dem til brug i denne sektor. Derfor er der overalt bestræbelser på at finde alternative nye produkter, som balancerer bedre mellem formål og miljø- og sundhedsmæssige konsekvenser. Danmark er langt fremme i denne proces. I dag er det således ikke tilladt at imprægnere træ med arsenholdige produkter, ligesom salg, anvendelse, import og eksport af arsenbehandlet træ er forbudt. Det er kun tilladt at imprægnere træ med chromholdige produkter efter særlig tidsbegrænset tilladelse og kun til specielle nicheområder (master, havnepæle og træ til eksport). Denne begrænsede anvendelse forventes at ophøre indenfor få år. Ligeledes vil anvendelse af tinholdige imprægneringsmidler blive afviklet senest med udgangen af 1999. Krav til nye midler Man kan opstille en række ideelle krav til nye imprægneringsmidler til forebyggelse og bekæmpelse af henholdsvis svampe og insekter: Midlet skal være:
Svampemidler Midler, der skal virke overfor trænedbrydende svampe, skal have en specifik »mode of action«, således at enten væksten hæmmes via hæmning af intracellulære mekanismer, typisk hæmning af metabolismen, og/eller via hæmning af svampenes systemer til nedbrydning af træ. Insektmidler Midler, der skal virke overfor insektangreb skal enten virke som kontaktgift, således at det voksne dyr dør efter at have været i kontakt med midlet eller det skal virke som mavegift, således at dyret bliver forgiftet og dør ved at spise det imprægnerede træ. Produkter mod insekter kan ligeledes virke ved at hindre æglægning eller udvikling af æggene til larver. Det koncept, der arbejdes med i dette projekt er, at afprøve potentielle aktivstoffer og kombinere dem i midler, som kan forebygge og bekæmpe svampeangreb. I Danmark er svampeangreb en langt større nedbrydende faktor i bygninger end insekter. 3 FormålProjektet har til formål at udvikle nye, mindre miljøbelastende midler til forebyggelse og bekæmpelse af biologiske skader i bygninger baseret på et konkret idegrundlag. Der udarbejdes forslag til råstofkilde og produktion af aktivt stof, samt markedsgrundlag herfor. Endvidere vil der på baggrund af eksisterende imprægneringsteknologi og erfaring med imprægneret træ samt mykologiske prøvningsresultater blive udarbejdet forslag til anvendelsesområder for produktet, Del 1. På basis af en litteraturgennemgang udarbejdes en miljø- og sundhedsvurdering af aktivstoffet inklusive det foreslåede koncept til produktion, Del 1. Som en del af projektet udarbejdes et litteraturstudium over midler og metoder til forebyggelse og bekæmpelse af biokorrossion på bygningsfacader, Del 2. 4 Vurdering af aktivstoffer2-DOG's virkning Stoffet 2-Deoxy-D-glukose (2-DOG) har ved tidligere forsøg, udført på DTI - Sektion for Bioteknik, vist et stort potentiale som aktivstof (Frederiksen, 1992). Stoffets virkning på svampe er dels ekstracellulært, hvor stoffet har en hæmmende virkning på cellulaser, dels intracellulært, hvor stoffet tiIsyneladende har en hæmmende virkning på glycolysen (Nojak, 1990). l nærværende projekt er stoffets potentiale som træbeskyttelsesmiddel yderligere undersøgt. Nedbrydning af træ hos brunmuldsdannere Alle reaktioner i de brunmuldsdannende svampes nedbrydning af træ er ikke fuldt forstået. Brunmuldsdannende svampe nedbryder og omdanner cellulosen i træet og efterlader brunfarvet lignin. Der er på nuværende tidspunkt internationalt enighed om, at brunmuldsdannende svampe nedbryder cellulose, dels ved enzymatiske reaktioner, dels ved rent kemiske reaktioner. (Viikari, 1992), (Ritschkoff, 1991). Ved de kemiske reaktioner udnytter svampene, at der i træet naturligt findes Fe2+-ioner til at danne meget reaktive forbindelser mellem Fe2+-ionerne og hydrogenperoxid. Disse forbindelser kan give en oxydativ nedbrydning af cellulosen - en såkaldt Fenton-reaktion (Koenigs J., 1974). Det indgår derfor som et delprojekt at undersøge, om en kompleksbinding af metalioner, alene og i kombination med 2-DOG, vil standse svampenes nedbrydning af træ. 4.1 Imprægnering med 2-deoxy-D-glukose (2-DOG)2-DOGs træbeskyttende virkning er blevet testet i henhold til en europæisk normtest for træbeskyttelsesmidler - EN 113, »Determination of toxic values of wood preservatives against wood destroying basidiomycetes cultured on an agar medium« (April 1980) alene og efter forudgående ældning iht. EN 73, »Accelerated ageing of treated wood prior to biological testing; Evaporative ageing procedure« (Nov. 1988) samt efter udvaskning iht. EN 84, »Leaching procedure«, februar 1979 (CEN, EN 113, 1980). 4.1.1 ForsøgI EN 113 testen tørres træklodser af fyrretræ (Pinus sylvestris) og tørvægten registreres. Herefter imprægneres klodserne med midlet og konditioneres (bringes til en passende fugtighed) i fire uger, hvorefter de i 16 uger anbringes på agarplader overvokset med frisk svamp. Klodserne tørres herefter ned, og tørvægten registreres. Vægttab i forhold til starttørvægt udregnes. Vægttabet vurderes som acceptabelt, hvis det er under 3% i gennemsnit, og kun én klods må have et vægttab større end 3%, og denne må ikke have et vægttab på over 5% (CEN, EN 113, 1980). 4.1.2 ResultatTestresultaterne er vedlagt som Appendix 1, men resultaterne summeres op her. Resultaterne er gennemsnit af 4 replica og opgjort som trænedbrydning i procent. Koncentrationen af 2-DOG er angivet i procent (opløst i imprægneringsvæsken). De svampe midlet testes overfor er: Gul Tømmersvamp (Coniophora puteana, BAM 15),
Jvf. CEN, EN 113, 1980. Imprægnering med 2-DOG (E.N.113 test) Fig. 1 (11 kb) Figur 1 Imprægnering med 2-DOG (E.N.113 test)
Fig. 2 (9 kb) Figur 2 Nedbrydningen forårsaget af såvel Gul og Hvid Tømmersvamp som Korkhat hæmmes, når koncentrationen i imprægneringsvæsken er over 0.5 %, i såvel EN 113 testen (nedbrydningstest), som i EN 73 efterfulgt af EN 113 testen (nedbrydning efter kunstig ældning). I disse tests skal koncentrationen være på 3 % eller derover for at nedbrydningen forårsaget af Broget Læderporesvamp hæmmes helt (figur 1 og figur 2). EN 84 testen efterfulgt af EN 113 (nedbrydning efter udvaskning) viser meget tydeligt, at 2-DOG ikke fikseres i træet, men udvaskes (figur 3). Imprægnering med 2-DOG (EN 113 test)
Fig. 3 (12 kb) Figur 3 4.1.3 Delkonklusion2-DOG er et effektivt aktiv stof til beskyttelse af træ overfor brunmulddannende svampe ved koncentrationer over 0,5%, mens der for hvidmulddannende svamp(e) kræves 3% i imprægneringsvæsken for at beskytte træet; dette forhold skyldes formentlig, at Broget Læderporesvamp er en hvidmulddannende svamp og dermed nedbrydes lignin og cellulose samtidigt. En endelig konklusion på, hvorfor hvidmuldsdannere er mindre følsomme end brunmuldsdannere overfor 2-DOG kræver dog en mere omfattende undersøgelse af 2-DOGs »mode of action«. 2-DOG kan udvaskes af træet og har derfor begrænset anvendelsesmulighed til træ i kontakt med jord eller vand eller til udendørs konstruktioner, der opfugtes af nedbør. Hertil må der udvikles metoder til fiksering eller fysisk imødegåelse af udvaskning. 4.2 Imprægnering med 2-DOG og kompleksbindereDet undersøges her ved en modificeret EN 113 test, om der vil være en effekt og eventuelt en synergieffekt ved imprægnering med kompleksbindere dels alene, dels i kombination med 2-DOG. Koncentrationen af 2-DOG i imprægneringsvæsken er her valgt til 0,2 %, da en sådan koncentration giver en vis, men ikke total, hæmning af brunmuldsdanneres nedbrydning af træ (jvf. afsn. 4. 1.). Som repræsentant for disse er valgt Gul Tømmersvamp. Samme koncentration (0,2 % 2-DOG) er valgt til undersøgelse af en hvidmuldsdanner, nemlig Broget Læderporesvamp. 4.2.1 ForsøgImprægneringsmiddel:
For hver opløsning tørvejes 10 EN 113 klodser af fyrresplint og 10 EN 113 klodser af bøg. De 6 stk. af hver type imprægneres en halv time (15 minutter i vakuum, herefter 15 minutter i opløsningen, men uden vakuum.) De tørres herefter af og vejes; optagelsen beregnes. Klodserne konditioneres (tørres) i 14 dage. Herefter strålesteriliseres klodserne, og 4 stk fra hver imprægnering placeres sammen med uimprægnerede klodser på kulturer af Gul Tømmersvamp (fyrreklodser) eller Broget Læderporesvamp (bøgeklodser). For hver imprægnering placeres 2 klodser på agar uden svamp til beregning af korrektionsfaktor. Vægttabet bestemmes ved differensvejning efter 12 ugers inkubering. 4.2.2 ResultatForsøgsresultater er angivet i Appendix 2. l figur 4 og 5 er resultaterne opsummeret. Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 4 (13 kb) Figur 4
For brunmuldsdannende svampe hæmmes nedbrydningen med 0.2 % 2-DOG til ca. 12 % vægttab, hvor kontrollen giver et vægttab på ca. 41 %. Imprægnering med kompleksbindere alene giver et vægttab på 8 % hhv. 5 % vægttab, hvor kontrollerne ligger på 49 hhv 40 % vægttab. Hvor 2-DOG er kombineret med en af kompleksbinderne er hæmingen total. For hvidmuldsdannende svamp(e) hæmmes nedbrydningen med 2-DOG kombineret med kompleksbinderne til 18 hhv. 13 % mod 33 hhv. 32 % i de uimprægnerede kontrolklodser, hvorimod der ikke var nogen effekt ved imprægnering med 2-DOG alene eller kompleksbinder alene. Nedbrydning med Broget Læderporesvamp Fig. 5 (9 kb) Figur 5
4.2.3 DelkonklusionAktivstoffet 2-DOG i en 0,2% vandopløsning optaget til 1,3 kg hhv. 1,2 kg pr. 4.3 Imprægnering med chitosamin (glucosamin)Glucosamin (2-amino-2-deoxyglucose, GA) ligner 2-DOG meget, idet der på »2-pladsen« er bundet en amin. På den baggrund er der foretaget undersøgelse af glucosamins effekt overfor trænedbrydende svampe. Fig. 6 (2 kb) Figur 6 4.3.1 Forsøg10% imprægneringsvæske: 10 g GA opløses i 100 ml dest. vand (kogning og omrøring). Klodserne vejes før og efter imprægnering. Klodserne vakuumimprægneres med vandstrålepumpe i 15 min., hvorefter de skylles 1x med demineraliseret vand, aftørres og vejes. Tørring ved stuetemperatur 120 timer. Halvdelen af klodserne vakuumtørres. Halvdelen af klodserne udvaskes i 2 uger med vandskift hver anden dag, hvorefter de vakuumtørres. Klodserne strålesteriliseres og placeres på udvoksede kulturer af Ægte Hussvamp (Serpula lacrymans), med ubehandlede kontrolklodser ved siden af. Efter 10 ugers vækst måles vægttabet. 4.3.2 ResultatForsøgsresultaterne er angivet i appendix 3. Vægttabet efter nedbrydningsforsøgene var endog lidt større ved de glucosamin imprægnerede træklodser, hvilket kan indikere, at svampen kan udnytte glucosamin som næringsstof (glucosamin er en metabolsk byggesten til chitin, som indgår i svampes cellevæg). 4.3.3 DelkonklusionGlucosamin (GA) har ikke nogen hæmmende virkning på Ægte Hussvamp ved koncentrationer op til 10% imprægneringsopløsning og en optagelse på op til 70 mg GA/g træ. 4.4 Fiksering af 2-DOGDe ovenfor undersøgte aktive stoffer med potentiel træbeskyttende effekt samt de vidt anvendte bor-holdige præparater er vandopløselige. Ved gentagen fugtpåvirkning f.eks. iht. EN 84, vil stofferne blive udvasket af træet. Stoffernes anvendelsesområde vil blive stærkt udvidet, hvis det er muligt at fiksere dem eller hæmme udvaskningen på anden måde. I det følgende beskrives forsøg med imprægnering med 2-DOG eller di-natrium-octaborat (aktivt stof i Boracol) efterfulgt af en »imprægnering« med alginat, chitosan, casein eller linolie. Na-alginat Na-alginat, der er vandopløseligt, gelatinerer i vandig opløsning ved tiIsætning af Ca-ioner. Chitosan Chitosan (let acetyleret polymer af glucosamin) gelatinerer med polyvalente anioner. Casein Proteinet casein (mælkeprotein) krydsbinder ved reaktion med formaldehyd (10-37%). l tidligere tiders »svenskrød« maling benyttedes kærnemælk (casein) som binder. Linolie Linolie er kendt for sin vandimprægnerende (hydrophobiske) virkning på træ. Linolie er en langkædet fedtsyre med få dobbeltbindinger, som hærder ved iltning (binding molekylerne imellem via dobbeltbindingerne) og bliver meget tæt. Linoliemaling har tidligere været meget udbredt og er ved at få en renæssance på markedet. Fig. 7 (4 kb) Figur 7 4.4.1 ForsøgImprægneringsmidler: Primært 2% 2-DOG (kommercielt og fremstillet fra rejeskaller), imprægneringsmiddel 20% Na-octaborat (124 g borsyre og 192 g borax i 1000 ml vand), 2% EDTA, 2% Na-tri-polyphosphat og vand (kontrol for fikseringsmiddel) For hvert imprægneringsmiddel udføres følgende: 36 klodser tørvejes og imprægneres 1/2 time (15 min. vakuum, 15 min. uden vakuum) i 1 l imprægneringsmiddel, hvorefter de vejes; optagelsen beregnes. Klodserne konditioneres (tørres) i 2 uger. Resten af imprægneringsvæsken bruges i det følgende. - 6 klodser behandles ikke yderligere; kontrol af udvaskning. - 6 klodser tørres, vejes og vakuumimprægneres 1/2 time i 100 ml imprægneringsvæske, 2% Na-alginat, hvorefter de vejes og vakuumimprægneres 15 min i 0,3 M CaCl2, hvorefter de henstår i denne opløsning til næste dag. - 6 klodser tørres, vejes og imprægneres 1/2 time i 100 ml imprægneringsvæske, 2% chitosan, 1% iseddikesyre, hvorefter de vejes og henstår 1/2 time i 1,5% Na-tri-polyphosphat pH 5,4 (indstilles med HCl) efterfulgt af 1 times henstand i 1,5% Na-tri-polyphosphat pH 8,5 (indstilles med NaOH). - 6 klodser tørres evt. med vakuum og dyppes 10 min i linolie. - 6 klodser tørres, vejes og vakuumimprægneres ved 70°C i 1/2 time i 100 ml imprægneringsvæske, 20% caseinopløsning (200 g casein i 1 l imprægneringsvæske opvarmes til 70° under omrøring og tiIsættes 5 g NaOH). Klodserne vejes og overføres til 18% formalin i 1 døgn. Klodserne vakuumtørres o.n. Alle klodserne konditioneres 12 uger, hvorefter de udvaskes iht. en modificeret EN 84 over 14 dage. Klodserne tørvejes, strålesteriliseres og 4 stk fra hver imprægnering placeres sammen med uimprægnerede klodser på kulturer af Gul Tømmersvamp. Af hver imprægnering placeres 2 klodser på agar. Vægttabet bestemmes efter 10-12 ugers inkubering. 4.4.2 ResultatChitosan var uopløseligt i opløsningerne af Na-octaborat, 2-DOG fra rejeskaller, Na-EDTA samt polyphosphat pga. den høje ionstyrke i disse opløsninger. Den sekundære imprægnering med chitosan af klodser, der primært var imprægneret med disse opløsninger, blev derfor foretaget med en ren chitosanopløsning uden tiIsætning af disse opløsninger. 2-DOG Forsøgsresultater for 2-DOG er angivet i Appendix 4. Både kommercielt 2-DOG og 2-DOG fremstillet ud fra rejeskaller havde en beskyttende virkning, som forsvandt efter udvaskning. Forsøgene med sekundær imprægnering forhindrede i ingen af tiIfældene udvaskning (fig. 8 og fig. 9). Det skal bemærkes, at nedbrydningen i kontrolklodserne er stærkt varierende. Dette skyldes formentlig afdunstning af flygtige stoffer fra den imprægnerede klods - dette forhold er da også mest udpræget i reje-2-DOG minus udvaskning. Det kan dog også skyldes, at svampen efter optagelse af stoffet kan transportere det et vist stykke i myceliet, hvorefter hele myceliet svækkes. Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 8 (12 Kb) Figur 8
Borat Forsøgsresultater med Na-octaborat er angivet i Appendix 5. Na-octaborat er et velkendt bekæmpelsesmiddel (f.eks. Boracol m.fl.), som især anvendes til efterimprægnering af træ og murværk ved overfladebehandling og borehulsvanding. Restkoncentrationen efter udvaskning var tiIstrækkelig til at hindre nedbrydning (fig. 10). Også her ses variation i nedbrydningen af kontrolklodserne. Nedbrydning med Gul Tømmersvamp 2-DOG (rejeskaller)imprægneret Nedbrydning med Gul Tømmersvamp 2-DOG (rejeskaller)imprægnering Fig. 9 (11 kb) Figur 9
Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 10 (13 Kb) Figur 10
Polyphosphat Forsøgsresultater med Na-tri-polyphosphat er angivet i Appendix 6. Natri-polyposphat har en begrænset beskyttende virkning: ca. 15% nedbrydning mod ca. 45% for uimprægneret træ. Efter udvaskning er der ingen beskyttende virkning. Sekundær imprægnering med alginat efterfiulgt af udvaskning, øger den beskyttende virkning til ca. 5% nedbrydning, dog uden at være markant effektiv (figur 11). Nedbrydning med Gul Tømmersvamp tri-polyphospat imprægneret Fig. 11 (13 Kb) Figur 11
Kompleksbinder Forsøgsresultater med EDTA er angivet i Appendix 7. EDTA har en beskyttende virkning, som forsvinder ved udvaskning. Udvaskningen hindres delvist ved sekundær imprægnering med casein (fig. 12). Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 12 (12 Kb) Figur 12 Forsøgsresultaterne med Na saltet af EDTA er angivet i Appendix 8. Na saltet af EDTA har i sig selv ingen beskyttende virkning. En sekundær imprægnering med linolie eller casein efterfulgt af udvaskning har en begrænset beskyttende virkning; hhv. 6 og 8% nedbrydning mod 40-45% nedbrydning for uimprægneret træ (fig. 13). Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 13 (13 Kb) Figur 13
Sekundære imprægneringsmidler Forsøgsresultaterne med sekundær imprægnering er angivet i Appendix 9. Ingen af midlerne til sekundær imprægnering (alginat, chitosan, linolie (kontroller) eller casein) har i sig selv en imprægnerende virkning (figur 14). Nedbrydning med Gul Tømmersvamp Fig. 14 (11 Kb) Figur 14 2-DOG Na-octaborat Det var ikke muligt at hindre udvaskning af 2-DOG. Na-octaborat Na-octaborat bevarede sin beskyttende virkning efter 2 ugers udvaskning; imprægneringsmængden svarede til ca. 3,5 kg Na-tri-polyphosphat Na-tri-polyphosphat begrænser nedbrydningen fra 45% for kontrolemner til 15% for det imprægnerede træ. Uden sekundær imprægnering vaskes det ud. Efter sekundær imprægnering med alginat øges den beskyttende virkning og vægttabet reduceres til 5%. EDTA Kompleksbinderen EDTA begrænser nedbrydningen til ca. 2% uden udvaskning. EDTA udvaskes dog let. EDTA i kombination med cascin havde en lettere hæmmende effekt på nedbrydningen efter udvaskning, men ikke tiIstrækkeligt til at være anvendeligt som imprægneringsmiddel. di-Na-EDTA Kompleksbinderen di-Na-EDTA havde ikke i sig selv nogen beskyttende virkning, men havde i kombination med linolie eller casein en lettere hæmmende virkning på nedbrydningen. Nedbrydningsgraden var hhv. 5 og 10%. Hæmningen skønnes ikke at være tilstrækkelig tiI, at det kan anvendes som imprægneringsmiddel. Kemisk fiksering Aminer reagerer i saltsur opløsning med natriumnitrit og giver diazoniumsalt 10 vejede træklodser imprægneres 1/2 time (jvf. 4.4.1) 15% glucosamin, 1,5 M HCl. Klodserne aftørres, vejes og imprægneringsmængden bestemmes. Klodserne overføres til 5% natriumnitrit, 1,5 M HCl og henstår under omrystning i 1/2 time. Halvdelen af klodserne udvaskes i 14 dage hvorefter alle klodserne tørvejes, strålesteriIiseres og placeres på kulturer af Gul Tømmersvamp. Vægttabet efter 10 ugers inkubering beregnes. Forsøgsresultaterne med fiksering af glucosamin er angivet i Appendix 10. Der er en tydelig reduktion af nedbrydningsgraden af de imprægnerede klodser, og udvaskningen har ikke haft indflydelse på denne (figur 15). Klodser imprægneret med glucosamin fixeret med natrium nitrit Fig. 15 (14 Kb) Figur 15
Mikroskopisk undersøgelse af klodserne viste ingen vækst af Gul Tømmersvamp i de imprægnerede klodser. Glucosamin Fiksering af glucosamin med Na-nitrit viste sig at være en effektiv imprægnering før og efter udvaskning, og der var ingen vækst af svamp i træet, der var imprægneret på denne måde. Midlet virker lovende til imprægnering af emner, der udsættes for vandpåvirkning (udvaskning) og bør testes yderligere for at finde minimumskoncentration og virkning ved langtidsforsøg med jordkontakt. Dette er i nogen kontrast til undersøgelserne af glucosamin uden fiksering med Na-Nitrit. Det tyder på, at glucosaminens ændring ved fikseringen er nødvendig for effekt, eller at selve HCl/Na-nitrit behandingen af træet gør det svært nedbrydeligt for Gul Tømmersvamp. Imprægneringsprocessen har den arbejdsmiIjømæssige ulempe, at det giftige og brandnærende natriumnitrit skal håndteres på imprægneringsvirksomhederne. Imprægneringsmetoden må derfor sammenlignes miljø- og sundhedsmæssigt med andre midler/metoder, før det kan vurderes om den er realistisk. Skimmelsvampe forårsager ofte misfarvninger på opfugtet træ. Et specifikt problem med misfarvning på visse typer af trykimprægneret træ hovedsagelig forårsaget af skimmelsvampen Cladosporium resinae er velkendt. De sorte misfarvninger etablerer sig oftest efter trykimprægnering, hvor efterfølgende udtørring sker for langsomt. Trykimprægneringsanlæg og producenter af imprægneringsmidler har forsøgt at løse problemet ved iblanding af skimmelmidler til trykimprægneringsmidlet eller ved dypning efter imprægnering. Sidstnævnte fordyrer produktet. Eventuel hæmning af Cladosporium resinae med 2-DOG er undersøgt ved hæmningszonetest af svampen på maltagar. Cladosporium resinae, dyrkes på 3% maltagar til sporulering. 2-DOG i koncentrationerne 0,1%, 0,5%,1%,1,5% og 3% sterilfiltreres; som kontrol anvendes sterilfiltreret vand. På små filterpapirskiver (diameter 13 mm) afsættes 100µl af de 5 koncentrationer af 2-DOG og af vand; der laves 5 replica af hver. Filterskiverne placeres på midten af de podede plader, hvorefter de stilles til inkubering ved 20°C, 70% RH. Efter 5 dages inkubering ses vækst på alle plader uden forekomst af hæmningszoner. 2-DOG har således ikke vist nogen hæmmende effekt på Cladosporium resinae i de valgte koncentrationer. I forbindelse med bekæmpelse af Ægte Hussvamp anvendes overfladebehandling af angrebet murværk. Andre svampeangreb kan bekæmpes eller forebygges ved efterimprægnering af uimprægneret træ med træbeskyttelsesmidler in situ. Efterimprægneringen kan bl.a. foretages som en overfladebehandling. Træklodser af fyrresplint (10 x 5 x 2 cm) endefladeforsegles med Aciduremaille, som påføres 3 gange. Emnerne behandles på øvrige sider med 2%-opløsninger af 2-DOG henholdsvis kommercielt produceret og fremstillet af rejeskaller svarende til et forbrug på henholdsvis 0,5 og 1 På emner, som er behandlet med 2-»reje«-DOG ses efter tørring kraftige saltudfældninger på overfladen. Disse skrabes af overfladen med bagsiden af et skalpelblad. Efter tørring bores 6 huller i hvert emne, som angivet i standarden. Emnerne klimatiseres ved 65% RH, hvorefter der i hvert hul placeres en lille vatkugle, inden hullet lukkes med en prop. Emnerne strålesterillseres med 2 x 50 kGy. Efter sterilisering placeres træklodserne (3 replica af hver imprægnering) på 2 forskellige stammer af Ægte Hussvamp udvokset på agarplader. Kulturerne placeres i plastbokse med autoklaveret vermiculite, som er opfugtet til mætning. Boksene placeres i plastposer for at hindre udtørring, ved 70% RH og 20°C. Efter 4 uger høstes vatkuglerne, og dyrkes på maltagar tilsat 10 ppm benomyl (hæmmer kun skimmelsvampe). Nye autoklaverede vatkugler kommes i hullerne. Vatkuglerne aflæses for vækst i op til 4 uger. Efter 8 uger, hvor anden høst af vatkugler skulle have fundet sted er svampene groet ud over alle emnerne og kan have nået vatkuglerne oppefra gennem huller ved propperne. Vatkuglerne høstes derfor ikke, men boksene stilles tiIbage i klimakammer, til eksponeringen i alt har varet 16 uger. Efter 16 uger stoppes forsøget, og alle emner skæres op på langs gennem hullerne. En differentiering af angrebene ved hjælp af mikroskopi er prøvet, men var ikke mulig, da der ikke kunne findes en sammenhæng mellem nedbrydningsgrad og hyfemængde. Nedbrydning og misfarvning af emnerne ud fra en visuel bedømmelse er derfor brugt som eneste registrering (tabel 1). Tabel 1 2% 2-DOG Stamme Bb52 Stamme Bb25 kommercielt 2 klodser let nedbrudt overalt
3 klodser let nedbrudt overalt
4 klodser let nedbrudt overalt 3 klodser let nedbrudt overalt
rejeskaller 2 klodser nedbrudt v. huller
4 klodser let nedbrudt v. huller 3 klodser nedbrudt v. huller
4 klodser let nedbrudt v. huller kontrol vand Alle klodser kraftigt nedbrudte Alle klodser kraftigt nedbrudte Ægte Hussvamp er i stand til at vokse hen over en overflade imprægneret med 2-DOG og angribe træet, hvor overfladebehandlingen er gennembrudt. Muligheden for at anvende et 2-DOG-holdigt produkt til bekæmpelse af Ægte Hussvamp er dog ikke endeligt afklaret i indeværende projekt. Virkning på trænedbrydende svampe Kommercielt 2-DOG og samme fremstillet fra rejeskaller har en beskyttende virkning overfor brunmuldsdannende trænedbrydende svampe (Gul og Hvid Tømmersvamp samt Korkhat) ved koncentrationer ned til 0,5%, mens der skal 3% opløsning til at hindre nedbrydning med den hvidmuldsdannende svamp Broget Læderporesvamp. Virkning mod skimmelsvamp Der er ingen virkning mod skimmelsvampen Cladosporium resinae. Virkning ved overfladebehandling Virkningen som overfladebehandlingsmiddel er begrænset i den udførte test, idet Ægte Hussvamp er i stand til at vokse hen over en behandlet overflade og angribe træet fra områder, hvor behandlingen er gennembrudt. Potentialet som middel ved bekæmpelse af Ægte Hussvamp er dog ikke endeligt afklaret. Kombineret imprægnering Der er en synergistisk effekt ved en kombineret imprægnering med kompleksbinderne EDTA eller tri-poly-phosphat, således at der skal mindre mængde til at opnå den imprægnerende virkning. Udvaskning Ved eksponering til vand udvaskes 2-DOG, og den beskyttende virkning ophører. Fiksering af 2-DOG Der fandtes ingen metoder til hindring af udvaskning af 2-DOG ved en sekundær imprægnering med alginat, chitosan, linolie eller casein. Glucosamin Det til 2-DOG beslægtede stof, glucosamin, havde ingen beskyttende virkning. En fiksering af glucosamin i træ vha. nitrit havde en beskyttende virkning, der bibeholdtes efter udvaskningsforsøg; en 5% glucosaminopløsning havde nævnte effekt (en nedre grænse for koncentrationen er endnu ikke bestemt). Na-octaborat Ved imprægnering med 20% Na-octaborat (standardkoncentration ved overfladebehandling) var der selv efter udvaskning en god beskyttende effekt. Dette skyldes formentlig, at en fuldimprægnering med 20 % Na-octaborat er en meget voldsom dosering, hvorfor restkoncentrationen af midlet antagelig har været lig med eller større end den toxiske grænseværdi for produktet efter udvaskning. 2-DOG kan anvendes som imprægneringsmiddel ved tryk- eller vakuumimprægnering af emner, der ikke udsættes for udvaskning, ned til en koncentration på 3% for beskyttelse mod trænedbrydende svampe. Ved kombinering med en 2% opløsning af kompleksbinderne EDTA eller tripolyphosphat kan koncentrationen af 2-DOG halveres til 1,5%. I praktisk trykimprægnering med vandige væsker er optagelserne ca. 550 kg pr. kubikmeter splintved, mens tilsvarende ved vakuumimprægnering næppe er mere end 40 kg pr. kubikmeter. (E. Borsholt, pers. comm.) Tryk- eller vakuumimprægnering med 5% glucosamin efterfulgt af en fiksering med Na-nitrit beskytter træ, der er udsat for udvaskning, mod nedbrydning. Den nedre grænse for effektiv koncentration er ikke bestemt endnu. Trykimprægnering med en frisk fremstillet opløsning af 20% Na-octaborat beskytter ligeledes træ, der er udsat for udvaskning. Den nedre grænse for effektiv koncentration er ikke bestemt i dette forsøg. På grundlag af 2-DOGs virkning overfor brunmuldsdannende svampe, som er de hyppigst forekommende i indendørs konstruktioner, kan der være en mulighed for, at udnytte stoffet ved efterimprægnering i forbindelse med svampereparationer. Stoffets fysisk/kemiske egenskaber er ikke fuldt belyst. F.eks. er indtrængningsevnerne ikke undersøgt. 2-DOG har dog tiIsyneladende ingen affinitet til træ, da det let vaskes ud. Derfor skønnes der ikke at være problemer med at fa stoffet ind i træ. Problemet er at fastholde det. Der er også et stort behov for fungicider til træ og trækonstruktioner, der ikke er i risikoklasse 4 og 5 dvs. i permanent kontakt med jord eller vand (DS/EN 335-1, 1994). Det kan f.eks. være snedkerpartier, hvor træet er beskyttet af en malingsfilm, eller til forebyggelse og bekæmpelse af svampeangreb i indendørs konstruktioner. Da stoffet opløses i vand vil det antagelig kunne anvendes både på træ- og murværk ved angreb af Ægte Hussvamp. Andre anvendelsesområder kunne være korttidsbeskyttelse af træ fra fældning til anvendelse i færdigt produkt eller konstruktion. 2-DOG kan også tænkes anvendt til andre industrier end træindustrien. Det kan f.eks. tænkes anvendt til konservering af skæreolie, kosmetik, farmaceutiske produkter, film mm. I landbrug og gartneri kan det tænkes anvendt til forebyggelse og bekæmpelse af svampesygdomme eller som herbicid. Råmaterialer Chitin findes i naturen som hovedbestanddel af skaldyrs og insekters udvendige skelet og er meget svært nedbrydeligt i naturen. Chitin består af polymere kæder af Kemisk omdannelse af chitin til 2-DOG Fig. 16 (4 Kb) Figur 16 Fig. 17 (4 Kb) Figur 17 Fig. 18 (2 Kb) Figur 18 Glucosamin reagerer med nitrit i sur opløsning under dannelse af kvælstof og 2-deoxy-glukose: Fig. 19 (2 Kb) Figur 19 Molvægten for chitins monomer, N-acetyl glucosamin, er 219 og for 2-DOG er molvægten 164. Den teoretiske mængde 2-DOG, der fås af 10 g chitin er derfor: Formel 1 (2 Kb) Skaller fra skal- og krebsdyr indeholder foruden chitin en mængde kalk. Det vil derfor være mindre økonomisk mht. forbrug af syre at depolymerisere/deacetylere chitin fra skaller med syre, men mere hensigtsmæssigt at benytte base. Fangsttal Danmark har i 1992 en total fiskekvote for dybvandsrejer på 5.551 t. Fangsten udgjorde 4.376 t svarende til 78.8% af kvoten. For dybvandshummer er kvoten 15.500 t, men der er kun fisket 2.054 t. Fangsten af dybvandsrejer og hummer ligger i Skagerrak og Nordsøen samt ud for Grønlands kyster. Der er fisket i alt 8.479 t dybvandsrejer i 1992. Tilsvarende er der fisket 2.635 t dybvandshummer. Danske fiskere landede i 1992 5.514 t rejer og fra 3.lande kom yderligere 205 t. I alt 5.719 t. som udelukkende anvendes til konsum. For hovedpartens vedkommende landes de i Nordjylland. De vigtigste havne er Skagen, Hanstholm og Hirtshals. Import Den danske fangst er ikke tiIstrækkelig til at dække forbruget. Vi importerer nemlig 48.090 t rejer, heraf 28.834 t fra Grønland, 9.321 t fra Canada, 5.725 t fra Rusland, 1.859 t fra Færøerne og 1.261 t fra Island. Royal Greenland Royal Greenland, Nuuk, har en markedsandel på ca. 25% på markedet for koldtvandsrejer, og produktion af rejer med skal udgør i størrelsesordenen 18.000 ton. Fiskeriministeriets Forsøgslaboratorium (v. Hans Henrik Hus) oplyser, at der er lavet talrige forsøg for Royal Greenland vedrørende udnyttelse af chitin og farvestoffet astaxantin. De henviser til ingeniørfirmaet Matcon, som har overtaget videre arbejde med dette emne. Fiskemel Olav Johnsen, Malcon, oplyser, at en lille del af den totale (Danmark, Grønland, Norge, Island og Færøerne) mængde rejeskalaffald bliver lavet til fiskemel resten bliver dumpet. Danske rejeproducenter forarbejder alt affald til fiskemel, da der skal betales afgift til dumpning. Produktion af fiskemel er ikke rentabel, men er mindre belastende set udfra en miljømæssig synsvinkel. Fiskemel anvendes til opdræt af f.eks. laks og kyllinger. Markedet for chitin Der produceres en lille mængde chitin, som betales godt, men bruges i ringe mængde til referencestof i f.eks. biologiske forsøg. Markedet for chitin er lille. Chitosan kam anvendes i kosmetik og medicinalindustrien, men markedet er også her for lille. Der ligger omkring 2000 patenter på anvendelsen af chitosan f.eks. til produktion af engangslinser, syning efter operation osv. Farvestoffet Astaxantin Farvestoffet Astaxantin i renfremstillet form har ikke været tilladt, men som naturligt forekommende farvestof i rejeskaller har det kunnet anvendes. LaRoche fremstiller nu et godkendt Astaxantin, som er billigere end farvestoffet produceret fra rejeskaller. I Island, Norge og Grønland foretrækker man at dumpe, man har ikke nogen afgift på dumpning, og det er mere miljøvenligt. Der skal stærk lud til at fremstille chitosan, og miljøbelastningen er stor ved fremstilling og deponering af efterfølgende affald. I Norge satser man på at fremstille små mængder specialstoffer, der har høj markedsværdi. Matcon er det firma i Danmark, der ved mest og har arbejdet mest med udnyttelse af rejeskaller. De har fremstillet et concept for udnyttelse af alle komponenter i rejeskaller - et såkaldt closed loop - hvor de bl.a. fremstiller et proteinhydrolysat, et farvestof i olie og en aske, som kan anvendes som gips. Midt i 80'erne var der forhandlinger i gang om etablering af et fabriksanlæg på Færøerne, men forhandlingerne gik i stå. Pesticid Firmaet Cheminova har været interesseret i at udnytte chitin i pesticidsammenhæng til skadedyrsbekæmpelse. Royal Greenland (v. kvalitetschef Alex Tolstoj) oplyser, at de er i gang med at opføre en fabrik til tørring af rejeskaller og formaling til fiskemel efter det norske koncept. De har tidligere arbejdet med ideer om fremstilling af chitin, men markedsprisen på chitin faldt, så det ikke længere var interessant. Sur hydrolyse af chitin Reaktionsligning for sur hydrolyse (depolymerisering/deacetylering): 1a) Reaktionsligning for deaminering: 2a) Dvs. for hvert mol glucosamin kræves minimum 3 mol syre og 2 mol nitrit. Fremstilles i stinkskab da der udvikles kvælstofilter. Præliminært forsøg viste, at det er nødvendigt at udføre den sure hydrolyse (depolymerisering/deacetylering) med 4 M HCl for at få opløst chitinet. 1 g chitin svarer til ca. 5 mmol glucosamin, og der behøves da minimum 15 mmol syre (1,5 ml konc. HCl) og 10 mmol nitrit (0,7 g 1g chitin tilsættes 45 ml vand og 30 ml konc. HCl og koges 24 timer med reflux. Chitinet opløses og giver en mørk, brun, klar væske. Dekoktet filtreres. Der tilsættes 20 ml 10 M NaOH for neutralisering af noget af saltsyren. Der tilsættes 2 g pH justeres til 7,0 med NAOH (ca. 5 ml 10 M NaOH) og volumenet justeres til 200 ml med destilleret vand, hvorefter indholdet af 2-DOG bestemmes. Basisk hydrolyse af chitin Reaktionsligning for basisk hydrolyse (depolymerisering/deacetylering): 1b) Reaktionsligning for deaminering: 2b) Basisk hydrolyse af 1 g chitin med 75 ml 5 M NaOH ved kogning med reflux i >48 timer opløste ikke chitinet. Tilsætning af mere base medførte at glaskolben opløstes delvist. Fremstilling ud fra rejeskaller 1 g tørrede rejeskaller pulveriseres i blender og tilsættes 30 ml konc. HCl og 45 ml vand og koges 24 timer med reflux og behandles som beskrevet ovenfor under sur hydrolyse. 2-DOG assay Da det teoretiske maks. udbytte er 3,75 mg/ml laves en 10 x, 100 x og 1000 x fortynding. 1 ml prøve tilsættes 1 ml 0,5% (w/v) 3-methyl-2-benzothiazole hydrazon (MBTH) og sættes på kogende vandbad i 5 min. Efter afkøling tilsættes 1 ml 0,83% (w/v) ferrichlorid Absorbans måles ved 650 nm over for blindprøve. Standard: 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,03 mg/ml 2-DOG. Sur hydrolyse Fig. 20 (6 Kb) Figur 20 Tabel 2
mg/ml OD650 0,001 0,145 0,002 0,254 0,005 0,409 0,01 0,566 0,02 0,958 0,03 1,288 Prøver: 1000 x 0,327 100 x 1,563 10 x 1,799 Udbytteberegning Prøven fortyndet 1000 x indeholder ca. 0,003 mg/ml 2-DOG, hvilket svarer til ca. 3 mg/ml i 200 ml. Udbyttet er altså ca. 600 mg 2-DOG, hvilket svarer til en udbytteprocent på: Formel 2 (2 Kb) Tabel 3 mg/ml OD650 0,005 0,074 0,01 0,156 0,02 0,199 0,03 0,274 0,1 0,955 Prøver: 1000 x 0,041 100 x 0,407 Udbytteberegning Prøven fortyndet 100 x indeholder ca. 0,042 mg/ml, hvilket svarer til ca. 4 mg/ml i 200 ml. Udbyttet er altså ca. 800 mg 2-DOG, hvilket svarer til en udbytteprocent på 100%. Chitin hydrolyseres 100% ved sur hydrolyse, men kun lidt ved basisk hydrolyse. Udbyttet af 2-DOG var 80% af teoretisk maks. udbytte. Rejeskaller hydrolyseres 100% ved sur hydrolyse og gav et udbytte af 2-DOG på 100% af teoretisk maks. udbytte svarende til 75% (w/w) af tørvægt af rejeskaller. Det har altså vist sig muligt at fremstille 2-DOG og glucosamin ud fra rejeskaller ved sur hydrolyse af de tørrede skaller. Da der af 1 kg kogte rejer fås ca. 100 gram tørrede rejeskaller, og udbytteprocenten er på 80-100%, vil det sige, at der kan produceres ca. 75 kg 2-DOG eller glucosamin af skallerne fra 1 ton friske rejer. Kemisk rent 2-DOG og glucosamin koster i dag i størrelsesordenen 6000 $/kg hhv. 100 $/kg. (SIGMA Chemical Company). Til brug i imprægnerings øjemed er det ikke nødvendigt at benytte analyserene komponenter og fremstillingen af 2-DOG og glucosamin ud fra rejeskaller forventes at være en rentabel fremstillingsproces. I Danmark landes der i størrelsesordenen 5.000 tons rejer, hvilket kan medføre et udbytte på 3-400 tons 2-DOG eller glucosamin. I Grønland er fangsten ca. 18.000 tons rejer. Skallerne er for hovedpartens vedkommende i dag et affaldsprodukt, som dumpes i havet. En forudsætning for markedsintroduktion af nye midler til forebyggelse og bekæmpelse af biologisk nedbrydning er, at midlet kan godkendes iht. Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994 om bekæmpelsesmidler, Miljøministeriet (seneste udgave ved udarbejdelsen). Da udviklingsarbejdet alene er forbundet med store omkostninger, er det formålstjenligt på et tidligt tidspunkt i udviklingsfasen at foretage en miljø- og sundhedsvurdering. I dette projekt er der alene foretaget en vurdering af aktivstoffet 2-Deoxy-D-glucose. Vurderingen er udarbejdet af DTI Miljøteknik v/Jens Erik Jelnæs og Ole Christian Hansen. Kemisk formel Navn: 2-Deoxy-D-glucose Navn (CA): 2-Deoxy-D-arabino-hexose CAS Nr.: 154-17-6 EINECS: 205-823-0 Molekylformel: C6H12O5 Molekylstuktur: Kemi (2 Kb) Der er foretaget litteratursøgning for stoffet i databaserne HSDB og TOXLINE. Når et produkt markedsføres og sælges som et bekæmpelsesmiddel, der har en effekt overfor træødelæggende svampe og/eller skadedyr i tømmer og trækonstruktioner, skal midlet godkendes før salg eller anvendelse. Reglerne for bekæmpelsesmidler er givet i Bekendtgørelse om bekæmpelsesmidler (i projektperioden Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994 om bekæmpelsesmidler, Miljøministeriet), som er udstedt i medfør af lov om kemiske stoffer og produkter. Ved ansøgningen om godkendelse skal der forelægges dokumentation for det færdigformulerede middel og for aktivstoffernes toksikologiske og (afhængig af, hvad det imprægnerede træ skal anvendes til) - økotoksikologiske egenskaber, dvs. hvilke effekter, der kan forventes på mennesker og miljø efter nærmere angivne regler. Økotoksikologiske krav De økotoksikologiske dokumentationskrav har dog hidtil været mindre omfattende end de toksikologiske krav, fordi man antager, at aktivstofferne bindes til træet og således kun udvaskes i mindre omfang, og fordi eksponeringen af miljøet generelt antages at være væsentlig mindre end f.eks. fra bekæmpelsesmidler anvendt i landbruget. MiIjøstyrelsen har den 22. januar 1998 udsendt en skrivelse, som specificerer datakravene til træimprægneringsmidler, således at alle ansøgninger pr. 1. maj 1998 vil skulle opfylde disse krav. Biociddirektivet I forbindelse med overgangen af godkendelsen af biocider skal træbeskyttelsesmidler godkendes efter Europa-Parlamentets og Rådets direktiv om markedsføring af biocidholdige produkter (biociddirektivet). Ifølge direktivet vurderes aktivstofferne i en særlig EU-komite, mens de enkelte midler fortsat skal godkendes efter regler, som er fastsat i direktivet. Direktivet har virkning for nye aktivstoffer fra år 2000, mens det får virkning for eksisterende stoffer efterhånden som disse indkaldes i overensstemmelse med en kommende EU-forordning. Der er ved litteratursøgning om 2-DOG i standardværker og databaser ikke fundet oplysninger, der er tilstrækkelige til en ansøgning om godkendelse efter Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994, MiIjøministeriet. En vurdering af de miljø- og sundhedsmæssige konsekvenser ved anvendelse af stoffet 2-DOG til imprægnering af tømmer, trækonstruktioner og eventuelt andre byggematerialer må på det foreliggende grundlag baseres på generel viden om træbeskyttelsesmidler. Fiksering Umiddelbart er der spørgsmålet om effektivitet, binding i træet (fiksering) og udvaskning. Midlet antages at have en stor vandopløselighed, hvorfor risikoen for udvaskning er stor. Dette problem bør imødegås kemisk ved formulering af et færdigt produkt, hvor 2-DOG fikseres eller i praksis ved specifik anvendelse på steder, hvor udvaskning ikke udgør et problem eller ved efterfølgende overfladebehandling. Afbrænding Afbrænding af 2-DOG-behandlet træ antages på basis af strukturen ikke at ville give andre problemer end ved afbrænding af ubehandlet træ. Det samme gælder deponering. Herbicid effekt Stoffets effekt på planter er kun antydet ved en henvisning til en kilde i »Hazardous Substance Data Base«, som angiver 2-Deoxy-D-Glucose som havende herbicid effekt. 2-Deoxy-D-Glucose udsprøjtet i 100 g/acre, svarende til 247 g/ha, skulle kunne kontrollere væksten af Plantago asiatica (en art af vejbred). Det vil sige, at stoffet som herbicid må siges, at være rimeligt potent. Ved vurderingen er beregnet en initial koncentration i jorden til 0,65 ppm ved anvendelse af 2,5 cm jorddybde og jordens vægtfylde 1,5, som er standard ved Miljøstyrelsens risikovurdering. Desværre har kilden, angivet som: »Suzuki Y et al.; Herbicidal Deoxy Sugars; Japan Kokai Patent No 77 07423 01/20/77 Meiji Confectionary Co, Ltd« ikke været tilgængelig. Arbejdsmiljø og miljøkonsekvenser ved produktionen: Der vil være arbejdsmiljøproblemer ved fremstilling af 2-DOG ud fra rejeskaller. Rejeskallerne må formodes at kunne være allergifremkaldende. Hertil kommer, at der skal håndteres natriumnitrit, der er giftigt og brandnærende. Endelig indebærer fremstillingen udvikling af giftige nitrøse gasser. Fremstillingen af 2-DOG må derfor formodes at skulle finde sted på virksomheder, der er vant til kemiske synteser og derfor omfattet af bilag 1 i Arbejdsministeriets bekendtgørelse om arbejdets udførelse. Dette indebærer, at fremstillingen af 2-DOG vil være omfattet af en godkendelsesordning af planer og arbejdsgange. Godkendelsen skal gives af Arbejdstilsynet. Hertil kommer, at arbejdsmiljølovgivningens substitutionsbestemmelser pålægger arbejdsgivere at anvende de mindst farlige stoffer i produktionen. 2-DOG og imprægnering med glucosamin skal derfor vurderes arbejdsmiljømæssigt i forhold til andre imprægneringsmidler. 2-Deoxy-D-glucose er anvendt som teststof i undersøgelser af antiviral effekt og som glycolysehæmmer. Af dokumentationen vedr. de miljø- og sundhedsmæssige egenskaber fremgår det, at de data, der foreligger efter litteraturgennemgangen, ikke er tilstrækkelige iht. de krav, der stilles til dokumentation af stoffer, der skal godkendes som bekæmpelsesmiddel. Meget få af de fundne oplysninger kan anvendes, og der mangler undersøgelser over næsten alle effektområder. De tekniske problemer med at fiksere stoffet alene i træet bør løses. Der antages ikke at være problemer som følge af bortskaffelse ved afbrænding eller deponering af det imprægnerede træ. Produktion af stoffet udfra rejeskaller indebærer visse miljø- og arbejdsmiljømæssige problemer, som bør underkastes en nøjere vurdering. De seneste års forstærkede indsats fra såvel industrien som fra miljømyndighedernes side på at fremme udviklingen af træbeskyttelse og -imprægnering i Danmark under større hensyn til miljøet giver inspiration til at arbejde med nye alternative muligheder. 2-DOG er, set på baggrund af de foreliggende undersøgelser, relativt smalspektret som aktivt stof. Den største virkning ses på brunmuldsdannende svampe. Det er dog også de svampe, der er mest aggressive i bygningskonstruktioner. 2-DOG skønnes at have et potentiale indenfor efterimprægnering. Det vil antagelig også kunne anvendes til trykimprægnering til klasse AB eller vakuumimprægnering, hvis det kan lykkes at finde en metode til fiksering eller fastholdelse af stoffet i træet. Her er specielt metoden med Na-nitrit lovende. Men fysisk fastholdelse f.eks. ved malebehandling er også relevant. Projektet har taget udgangspunkt i 2-DOG's potentiale til beskyttelse af træ mod svampeangreb. Imidlertid har arbejdet afsløret mulige andre anvendelsesområder indenfor landbrug og konservering af ikke-træbaserede produkter og materialer. Et nyt fungicid til træbeskyttelse er kun interessant, hvis det kan købes til en konkurrencedygtig pris. Projektet har afsløret en produktionsmulighed, som ikke bare gør det muligt at fremstille 2-DOG i større mængder, men samtidig løser et industrielt affaldsproblem, hvilket sandsynliggør, at prisen burde kunne sættes på et rimeligt niveau. Til gengæld er der visse potentielle miljø- og arbejdsmiljømæssige problemer ved fremstilling ud fra rejeskaller, som bør vurderes nøjere. En fortsat udvikling af 2-DOG som potentielt fungicid må således fokusere på følgende hovedområder: Bekendtgørelse nr. 768 af 23. august 1994 om Bekæmpelsesmidler, Miljøministeriet. Comite Europeen de Normalisation (CEN) EN 113: Determination of toxic values of wood preservatives against wood destroying basidiomycetes cultered on an agar medium. Edition 1. April 1980. de Jonge, J.T., (1986), The efficacy of boron preparations. International Research Group on Wood Preservation, IRG/WP/3400. DS/EN 335-1 (1994): Holdbarhed af træ og træbaserede produkter. DS/EN 335-2 (1996): Holdbarhed af træ og træbaserede produkter. DS/EN 84 (1990): Træbeskyttelse. Acceleret ældning ved udvaskning. DS/EN 73 (1989): Træbeskyttelsesmidler. Acceleret ældning ved afdunstning. Fiskeristatistisk årbog 1992, Fiskeriministeriet, 232 p. Koenigs, Jerome: Hydrogen peroxide and iron: A proposed system for decomposition of wood by brown rot fungi. Wood and Fiber, V. 6(1) pp 66-80, 1974. McCutcheon, S., Smith, G.M., Palfreyman, J.W. & King, B.: Analysis of the boron content of preservative treated oak and pitch pine heartwood before and after leaching. (1992), International Research Group on Wood Preservation, IRG/WP/3697. Ritschkoff, A-C., Vilkari, L.: The production of extracellular hydrogen peroxide by brown rot fungi. Material und Organismen 26: 157-167, 1991. UNEP, Technical Report Series nr. 20, Environmental aspects of Industrial Wood Preservation, 1994. Viikari, Liisa, Anne-Christine Ritschkoff: Prevention of brown-rot decay by chelators (1992), International Research Group on Wood Preservation, IRG/WP/1540-92. Som en del af projektet »Udvikling af bekæmpelsesmidler til træ og andre byggematerialer« er i efteråret 1994 og foråret 1995 foretaget en foreløbig gennemgang af den tilgængelige litteratur om forebyggelse og bekæmpelse af biokorrosion af murflader, ornamenter og andre stenbaserede facadematerialer. Formålet er at give en kortfattet redegørelse for: Der tages bl.a. hensyn til miljøvurderinger af eksisterende og evt. potentielle produkter. På grund af projektets indledende karakter er gennemgangen begrænset til en række litteraturkilder af central betydning for facadekorrosion, og referencelisten er derfor ikke udtømmende. Der er lagt vægt på de biologiske aspekter af forvitringsskaderne og på problematikken ved anvendelse af biocider og konsoliderende midler, hver for sig og sammen. En lang række bakterier og andre microorganismer besidder metabolisk aktivitet, der kan medføre korrosion af stenoverflader. Thiobacillus thiooxidans er den hyppigste organisme på cementoverflader, og den vides at have forårsaget kraftige korrosionsskader i kloakrør på grund af svovlsyreudskillelse. Opdeling af skader Mikrobielle skader på stenoverflader kan opdeles i: Krumbein (1988) har skrevet et omfattende review om mikrobielle interaktioner med mineralske materialer (37 referencer). Svampearters evne til at forårsage biokorrosion i stenmaterialer er blevet demonstreret af adskillige forfattere i bl.a. Petersen et al. (1988) og Krumbein & Petersen (1987). Skimmelsvampe Analyse af overfladelaget fra forskellige tyske sandstensmonumenter afslørede omfattende infektioner med skimmelsvampe af slægterne Cladosporium, Exophiala, Phoma, Penicillium og Trichoderma (Petersen et al. 1988). Organiske syrer Svampene udskiller svage, organiske syrer fra deres hyfer (Williams & Rudolph 1974), og stenmaterialets di- og trivalente kationer omdannes til chelater af de organiske syrer (Krumbein & Petersen 1987). Dannelse af tetravalent magnesium ud fra divalent rnagnesium blev demonstreret for 21 ud af 61 undersøgte svampearter inden for de ovennævnte slægter af Krumbein & Petersen, og det menes at have ansvaret for den sandstensafskalning, der ofte ses. I scanningelektronmikroskop ses omfattende magnesium-krystaludfældninger omkring svampenes hyfer. For mange lichenarter er sten det naturlige vækstmedium. Allerede i 1923 påviste Mellor lichennedbrydning af mineralsk glas (Jones et al., 1988), og siden har utallige studier af lichener på sten og mineraler været udført. Pomar demonstrerede i 1975 (Jones et al., 1988) ved brug af scanningelektronmikroskop den opløsende effekt af både endolithiske arter (Protoblastenia immersa, Verrucaria parmigera og V. sphinctrinella) og epilithiske arter (Caloplaca callopisma og Aspicilia calcarea). Modstandsdygtighed Både Mg, Fe, K og Al kan blive ekstraheret fra biotit af forskellige lichenarter, så stenoverfladen fremtræder som et silikatisk rudiment (Wilson & Jones 1983). Feldspat er mest modstandsdygtigt mod svampeangreb, mens kalkrige bjergarter og meget porøse stentyper er de mest sårbare. Petersen et al. (1988) viste, at lichensyrer produceret af Rhizocarpon geographicum og Parmelia conspersa kan forårsage nedbrydning selv af feldspat, og Iskandar & Syers (1972) fandt tilsvarende lichensyrenedbrydning i biotit, granit og basalt. Kalktab Bech-Andersen (1985, 1987) har påvist dannelse af oxalsyre hos Xanthoria med opløsning af calcium i kalkholdige stenmaterialer til følge. Forøget kalkindhold i lichenerne modsvarer kalktabet i stenmaterialerne. I marmor er lichenhyfer i stand til at ætse sig et betragteligt stykke ind i overfladen. Brightman & Seaward (1977) har udarbejdet en omfattende artikel om lichener på uorganiske bygningsmaterialer, hvortil der henvises for et overblik over skadelige arter. Laver og mosser holder sig fast til stenoverfladerne ved, at rodlignende dannelser trænger ind langs korngrænser og småsprækker. Der udskilles samtidig små mængder syre, hvorved mange overfladekorn løsnes. Processen er dels kemisk, dels fysisk, og den kan kun hindres ved at fjerne lichenerne på et tidligt tidspunkt eller helt forebygge deres første for fæste. Frostsprængninger Alle former for bevoksning på stenoverflader medvirker til ophobning af smuds og plantedele, der er i stand til at holde på fugten til fordel for plantevæksten og til ulempe for stenoverfladen. Omfattende plantevækst på stenoverflader medfører alvorlige frostsprængninger i længden. Smudsophobninger Smudsophobninger kan endvidere danne grobund for højere planter, som græs, urter, bregner og småtræer. I England, hvor mange bygninger fra den victorianske periode blev udsmykket med talrige gesimser og anden sandstensornamentering, opleves ofte voldsom trævækst (flere meter høje) groende ud fra mørtelfugerne i murværket. Røddernes vækst er dér tiIstrækkelig til at løsne hele mursten eller rykke dele af sandstensornamenteringen ud af dens position. Forebyggelse I forebyggelse af egentlig plantevækst er renligholdelse af stenoverfladerne, hjørner, kanter og kroge af stor vigtighed, og fuger og samlinger må holdes tætte. Når en strategi skal lægges for hindring af biokorrosion af stenfacader, er det indlysende, at enhver mulig konstruktionsmæssig beskyttelse af facaderne må foretages først. Uden et grundigt »arkitektonisk forarbejde« kan en kemisk overfladebehandling besværliggøres væsentligt, eller i værste fald umuliggøres. Listen over mulige konstruktionsmæssige og andre fejl og skavanker, der kan fremme biokorrosion af stenfacader, er lang, og omfatter både faktorer af fugtrelateret, kemisk relateret og fysisk relateret betydning: Fugtpåvirkning Fugtpåvirkning: Kemisk påvirkning Kemisk påvirkning:
Fysisk påvirkning Fysisk påvirkning:
Af arkitektoniske hensyn kan det være svært at rette op på alle skavanker, og i mange tiIfælde må man leve med indlysende uhensigtsmæssige konstruktioner. Vandpåvirkning er klart det forhold, der som enkeltfaktor har den største betydning ved forvitring, uanset vandets saltindhold, og om det er »bærer« af forurening eller ej. Reduktion af vandpåvirkning Forsuret nedbør har større korrosionspotentiale end neutral nedbør, men under alle omstændigheder skal vandpåvirkningen reduceres til et absolut minimum. Man skal også reducere muligheden for vandophobning i selve det porøse naturstensmateriale, der kan have voldsomme skadevoldende effekter. Når de konstruktionsmæssige forhold er optimeret, må stenoverfladernes forvitringskarakteristika fastlægges, før en succesfuld overfladebehandling kan planlægges. Forudsætningen for, at en overfladebehandling af natursten skal kunne virke efter hensigten, er, at den foretages med produkter, der reducerer effekten af de processer, der forårsager korrosion af den givne stentype. Opdeling af midlerne Kemikaliesystemer mod biokorrosion kan opdeles i tre hovedgrupper efter deres målretning: 1) Konsoliderende midler, 2) Vandafvisende midler og 3) Midler med biocid effekt. Indenfor alle tre hovedgrupper findes organiske såvel som uorganiske produkter. I flere behandlingssystemer er stoffer fra forskellige grupper kombineret sammen, f.eks. indeholder mange konsoliderings- eller vandafvisende systemer også biocider. Oversigter over kemikaliesystemer findes blandt andet i Christensen et al. (1982), Petersen (1978) og Weber (1979). Konsoliderende kemikaliesystemer har til opgave at tilføre de porøse sten et bindemiddel for at styrke deres overflade og bremse den igangværende korrosion. I forbindelse med biokorrosion udføres konsolideringsbehandlinger som regel efter en biocidbehandling af overfladen for at fjerne de korroderende organismer. For den fremtidige biokorrosion af facadematerialerne vil en konsolideringsbehandling ikke nødvendigvis i sig selv være en løsning, men i kombination med vandafvisende midler og/eller biocider kan de have et potentiale. Lim- og gelatineprodukter har tidligere været anvendt til konsolidering af stenoverflader, men i bygningssammenhæng må de betegnes som forældede og af tvivlsom værdi. De har så vidt vides aldrig været anvendt i forbindelse med biokorrosionsproblemer. Vandglas sælges stadig i dag og er vidt udbredt til fugtstandsning i kældervægge og murværk. Der findes både natrium- og kalium-vandglas (NaSiO3, K2SiO3), og midlerne anvendes ved påstrygning gentagne gange. De suges ind i porøse overflader og hærdes ved optagelse af CO2 fra luften. Dannelsen af kiselsyre gel, der er tiksotrop, sker imidlertid så hurtigt i stenen, at det næsten er umuligt at opnå en rimelig kapillær indtrængning. Skader på sten Ofte dannes derfor en ganske tynd, silificeret skorpe, der kan være skadelig for stenen i sig selv, om end den til en vis grad kan reducere fugtgennemtrængning. Til stenkonservering bør vandglas ikke anvendes i den traditionelle form, da målet er at bevare selve stenen. Nyere, beslægtede kemikalier bør testes. Flourforbindelser har til tider været meget anvendt som en parallel til vandglas, men ikke altid med succes. Flussyre er et meget ubehageligt kemikalium at arbejde med, og arbejdsmiljømæssigt rejser det problemer, som gør, at midlet i dag stort set er gået af mode til sten- og murværksbehandling. Ved kontakt med stenmaterialets calcium dannes calciumflourider og kiselsyre, der er hårde og modstandsdygtige forbindelser. Men langtidseffekten er begrænset, overfladens porøsitet mindskes, og den bagvedliggende sten bliver typisk frostskadet og pulveriserer. Da effekten af flourbehandlinger således ikke har været overbevisende, og da det til dels rejser de samme problemer som vandglas i brug, vil det kun kunne finde anvendelse i helt specielle situationer. Linolie har fra gammel tid været brugt som træbeskyttelse. I visse gamle kirker er fundet træ, der antagelig er kogt i linolie før indbygning. På sandsten har linolie været forsøgt anvendt på grund af stenens store porøsitet og opsugningsevne, men resultaterne har været særdeles negative. Sandstenenes yderste overflade korroderes bort, mens der nedenunder dannes en fugtopstemmende skorpe, der i længden får sandstenen til at flage af. Stenens overflade bliver endvidere ofte misfarvet. Barytvand er blevet anvendt til stenkonservering. Lewin (1966) omtalte et produkt bestående af vand, bariumhydroxid og urea, der medfører dannelse af bariumkarbonat i stenmassen. Frysepunktssænkning Et nyere produkt, der antagelig er beslægtet, er det franske »Produit MOS«, der består af en række uorganiske, stærkt hygroskopiske salte, der kan bevirke en kraftig frysepunktssænkning. Det er stærkt basisk, hvorved man undgår omdannelsen af calciumkarbonat, det væsentligste bindemiddel i natursten, til det letopløselige calciumbikarbonat. Derudover indeholder MOS biocider, der hindrer nedbrydning på grund af bakterier. Sulfat og nitritdannelser i sten stammer ofte fra bakterieangreb. Erfaringer med »MOS« Der er opnået god konsoliderende effekt med MOS i flere lande, og det franske Centre Expérimental de Recherches et d'Études du Batiment et des Travaux Public har ofte anbefalet MOS-midlet til konserveringsarbejder. August Konow fra Konow & Raben A/S i Danmark har danske erfaringer med produktet. Kunstharpiks Kunstharpikser som akrylharpiks, epoxyharpiks, polyesterharpiksprodukter og polyurethanharpiksprodukter har i vid udstrækning været anvendt til konservering af finere stenmaterialer. F.eks. er dele af Dogepaladset i Venedig blevet behandlet med midlerne (Romano, 1979). En særlig metode til epoxykonservering af marmor er udviklet af Gauri i 1971 og har været anvendt på Odd Fellow Palæet i København (Christensen et al. 1982). Fælles for hapikserne er, at de nedsætter stenens porevolumen, men de er meget vanskelige at anvende og kan kun bruges korrekt af erfarne specialister. Ved for stor dosering mister stenen sin naturlige overflade og bliver helt blank, og behandlingen er da mere til skade end gavn. Fuldimprægnering Mindre emner (op til Til beskyttelse mod vandindtrængning fra slagregn har man anvendt forskellige kiselsyreestre gennem flere årtier, først silikonater, senere organiske silikoneharpikser. Grundmaterialet er klorosilaner, der efter fortynding med vand eller organiske opløsningsmidler påføres stenoverfladen og derefter af vand og kuldioxid katalyseres til hærdning (polysiloxaner). Vandgennemtrængning En sådan silikonisering af en stenoverflade hindrer vand i at trænge ind, mens vanddamp (fra opstigende grundfugt etc.) kan passere ud. Man skal altså kun behandle stenmaterialer, hvorigennem fugttransporten sker i dampform. Silikoniseringens alkalibestandighed er varierende, men aldrig fuldstændig. Det betyder at imprægneringen langsomt nedbrydes og må gentages efter nogle år. Ulemper Desværre har produkterne én stor ulempe. Da fugtighed kun kan passere ud i dampform, vil opløste salte ikke kunne passere med ud og risikerer at blive ophobet bag silikoniseringen. Det kan i værste fald medføre sprængninger. Konsoliderende kemikaliesystemer kan til en vis grad hindre biokorrosion af stenoverflader, men en toxisk behandling med biocider vil ofte være nødvendig, dels for at fjerne eksisterende biologisk vækst, dels for at hæmme fremtidig vækst af eksisterende/nye organismer. Krav til biociderne Kravene til biocider mod biokorrosion af sten kan sammenfattes i fire punkter: 1) De skal være toxiske over for et bredt udvalg af biologisk vækst på sten, 2) De skal være minimalt skadelige for miljøet, 3) De skal være harmløse over for brugerne, og 4) De må ikke resultere i skader på stenmaterialerne. Endvidere skal de forhåndsgodkendes, såfremt de skal anvendes mod f.eks. alger. Disse punkter sammenholdt med ønsket om en langtidsvirkning reducerer i realiteten antallet af blot nogenlunde anvendelige eksisterende biocider til nogle ganske få. Benzalkoniumklorider og benzothiazol er blevet anbefalet gennem mange år som midler mod algevækst og skimmel. I Danmark er benzalkoniumklorid blevet forhandlet i forskellige koncentrationer bl.a. under navnene Dimanin, Rodalon, Sadolin algefjerner og Matas algerens. Midler baseret på benzalkoniumchlorid er dog ikke længere godkendt i Danmark, og må således ikke markedsføres eller anvendes. Det samme gør sig gældende for benzothiazol. Hyppigere indgår benzalkoniumklorid i kombinerede midler med tributyltinnaphtenat, midler der er under revurdering i Danmark. Langtidsvirkning Midlerne påføres med børste eller sprøjte og har en umiddelbar toxisk effekt på især algebeklædninger. Disse bleges ikke som ved anvendelse af klorin, men dræbes og vaskes ret hurtigt bort af regnvand. Langtidsvirkningen er begrænset, og der kendes ikke metoder til langvarig fiksering af stofferne. Midler baseret på organometalliske indholdsstoffer blev introduceret som industrielle biocider omkring 1960. Organotin og organobly blev populære i løbet af 1960'erne, men det sidste faldt hurtigt ud på grund af dets store miljømæssige toxicitet. Et stort antal organotin-produkter har været solgt på det danske marked, men er nu til revurdering. Richardson (1968) anbefalede tributyltin-forbindelser på grund af deres store stabilitet og effektivitet mod algevækst, og i de senere år er tributyltinnaphtenat oftest blevet solgt som blandingsmiddel med benzalkoniumklorid. Indtrængning og fiksering i stenmaterialer er yderst begrænset. Langtidsvirkning På sten anvendes midlerne på samme måde som benzalkoniumkloriderne, men egenskaberne er lige så begrænsede. Det er ikke lykkedes at opnå en egentlig langtidsvirkning. Organiske tinforbindelser er ikke stabile over for opvarmning. Solens stråler på en mørk overflade kan påvirke den kemiske struktur med reduktion af den biocide effekt til følge. Natriumhypoklorit har været anvendt i to algemidler på det danske marked, Bio-Clean og Profa algefjerner. Stoffernes kortvarige effektivitet lader omtrent til at modsvare benzalkoniumklorid, men der haves ingen informationer om langtidsvirkningen. Den er næppe større end for de ovennævnte midler. Ikke godkendt i Danmark. Richardson (1988) fremhæver den kraftige biologiske effektivitet af blandingsmidler med pentachlorphenol eller o-phenylphenol som det aktive stof og natriummethylsilikonat som vandafvisende stof. Desværre gør midlerne ofte skade på stenmaterialet: Misfarvning og dannelse af opløselige salte, der udkrystalliserer på overflader. Midlerne er ikke tilladt i Danmark. Borsyre og salte af borsyre er blandt de mest lovende midler mod biologisk vækst på stenoverflader. Natriumborater (som Borax, Boracol mv.) kan anvendes, men deres reaktion med luftens Ulemper Derfor skal natriumsalte af bor helst undgås. I stedet kan anvendes en blanding af borsalte med ren borsyre, f.eks. Polybor, der har en rimelig opløselighed og en så lav natriumion-koncentration, at den skadelige saltudfældning reduceres væsentligt. Richardson (1988) nævner, at rigelig pensling med 2%-Polybor-opløsning på meget porøse stenoverflader, og pensling med op fil 10% Polybor-opløsning på marmor, giver sikkerhed mod alger i mindst 2 1/2 år og mod mosser og alger i en langt længere periode, måske 10-20 år. Dokumentationen for dette mangler dog umiddelbart, men kan muligvis opspores. Er indstillet til forbud i Danmark. Kobbersulfat og kobbernaphtenat (ikke tilladt i Danmark) har været anvendt i udstrakt grad til behandling af bevoksede stenoverflader. I BygErfablad 81 08 16 anbefaledes 30 g kobberkarbonat opløst i 150 liter vand med 300 g ammoniakvand tilsat. Denne blanding påført med pensel eller sprøjte skulle give en virkningstid lidt længere end almindelig afvaskning med klorin, men med risiko for misfarvning af stenoverfladen. Endvidere skulle man være opmærksom på, at kontakt med zinkinddækninger eller andre bygningsdele af metal ville medføre korrosion af disse. Patenteret på påføringsmetode 1984 blev meddelt patent (146508 B) til et dansk firma for en metode, hvor porøse, uorganiske materialer først påføres en vandig opløsning af et kobbersalt, og dernæst påføres et »bindemiddel«, der udfælder uopløselige eller tungtopløselige kobberforbindelser i bygningsmaterialerne. Som bindemiddel anvendes en opløsning af en højere fedtsyresæbe, der skulle bevirke dannelse af kobberforbindelser af en sådan opløselighed, at giftvirkningen holder sig længe i modsætning til, når der udfældes uopløselige kobberforbindelser. Fremgangsmåden skulle heller ikke medføre dannelse af mørkfarvede kobberforbindelser, hvorved også lyse stenoverflader kan behandles (Kure 1984). Der mangler senere dokumentation af metodens holdbarhed. Nye midler DTI Bioteknik har et middel under udvikling til træbeskyttelse med en fysiologisk hæmmende virkning på de skadelige organismer. Stoffet er baseret på naturligt forekommende stoffer eller derivater af sådanne og kan produceres i stor målestok fra restprodukter. Desværre er stoffet vandopløseligt, men en metode til fiksering i træ kan muligvis også anvendes på sten. Forsøg med anvendelse på sten indgår i den videre udvikling og afprøvning af stoffet. Det største problem ved anvendelse af biocider på stenoverflader er at fiksere stofferne i mediet og få en langtidsvirkning. En del stoffer har været nævnt som mulige bindemidler for biocider, men deres reelle virkning kræver yderligere afprøvning. De polymere siloxaner, der dannes fra kiselsyreforbindelser, og som hindrer vand i at trænge ind, mens vanddamp kan passere ud, kan anvendes som sekundære bindemidler, der holder kapillært opsugede biocider »på plads«. I og med at porevolumen reduceres, vil siloxanerne efter hærdning sandsynligvis forlænge en biocid-virkning. Der kræves yderligere undersøgelser for at kontrollere dette. En direkte fiksering kan antagelig for en del biocider opnås ved anvendelse af fedtsyrer, enten umættede syrer, der kan polymeriseres, eller langkædede, mættede fedtsyrer. Potentiellet i patentet, der meddeltes Kure (1984), bør undersøges for forskellige biocider. Der er ingen tvivl om, at fremtidige produkter i langt højere grad end hidtil ikke alene skal udvise en udpræget langtidseffekt, men også skal tage hensyn til miljøet og sundheden, hvis de skal opnå væsentlig udbredelse. De fleste metalsalte vil antagelig udgå på længere sigt, mens naturbaserede stoffer, der indvirker på organismernes fysiologi, vil vinde frem, såfremt det lykkes at fastholde dem med et bindemiddel. Brugen af polymeriserede organiske og uorganiske forbindelser sammen med sådanne naturbaserede stoffer må derfor forfines og tiIpasses forskellige stenmaterialer. Bech-Andersen, J. & Christensen, P., 1983: Studies of lichen growth and deterioration of rocks and building materials using optical methods. - Biodeterioration 5: 568-572. Bech-Andersen, J., 1985: Biodeterioration of natural and artificial stone caused by algae, lichens, mosses and higher plants. - Biodeterioration 6: 126-131. Bech-Andersen, J., 1987: Oxalic acid production by lichens causing deterioration of natural and artificial stones. - in Morton, L. H. G. (ed.): Biodeterioration of constructional materials. Proceedings of the summer meeting of the Biodeterioration Society, Summer 1987. Brightman, F. H. & Seaward, M. R. D., 1977: - i Seaward, M. R. D. (ed.): Lichen Ecology, Academic Press, London, pp. 253-293. Chatterji, S., Christensen, P. & Overgaard, G., 1979: Mechanisms of Breakdown of Natural Stones, caused by sodium salts. - 3rd International Congress on the Deterioration and Preservation of Stones. Venice, 24.-27. October 1979. Christensen, P., Overgaard, G. & Konow, A., 1982: Konservering af naturlige bygningssten - et Teknologirådsprojekt 1978-82. 104 pp. Teknologisk Institut, Byggeteknik, Taastrup. Emmel, T., Brill, H., Sand, W. & Bock, E., 1988: Screening for biocides to inhibit biogenic sulphuric acid corrosion in sewage pipelines. Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 118-122. Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.), 1988: Biodeterioration 7. 843 pp. Elsevier, London & New York. Jerbo, A., 1993: Biokorrosion i byggnader. Biologisk nedbrytning av byggnadsmaterial, en kunskabsöversikt. - manuskript, Kjessler og Mannerstråle AB, Göteborg. Jones, D., Wilson, M. J. & McHardy, W. J., 1988: Effects of lichens on mineral surfaces. i Houghton, D. R., Smith, R N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 129-134. Konow, A., 1973: Facaderengøring og konservering. - Materialnyt 2/1973: 39-49. Krumbein, W. E., 1988: Microbial interactions with mineral materials. - i Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H.O.W. (eds.): Biodeterioration 7: 78-100. Krumbein, W. E. & Petersen, K., 1987: Bautenschutz/Bausanierung, Sonderheft, p. 61-64. Kure, V., 1981: A method for the prevention or removal of growth of algae and lichens on porous building materials. - International Patent Application published under the Patent Cooperation Treaty (PCT), Int. Publ. No. WO 81/03142, 7 pp., World Intellectual Property Organization. Kure, V., 1983: Fremgangsmåde til forebyggelse eller fjernelse af vækst af alger og lav på porøse uorganiske bygningsmaterialer. - Patentfremlæggelsesskrift, patentansøgning 2025/80, 3 pp., Direktoratet for Patent- og Varemærkevæsenet. Lewin, S. Z., 1966: MASCA Newsletter 2 (1): 3. Lewis, F. J., May, E. & Bravery, A. F., 1988: Metabolic activities of bacteria isolated from building stone and their relationship to stone decay. - i: Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 107-112. Petersen, K., Kuroczkin, J., Strzelczyk, A. B. & Krumbein, W. E:, 1988: Distribution and effects of fungi on and in sandstones. - i: Houghton, D.R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 123-128. Petersen, L., 1978: Silicat opgave: »Der ønskes en systematisk gennemgang af metoder, der har været foreslået til konsolidering af sandsten«. Konservatorskolen, januar 1978. Ramiere, R., 1978: Film Nucleart. UNESCO-RILEM symposium on the Deterioration and Protection of Stone Monuments. Paris 5.-9. June 1978: 6-11. Richardson, B. A., 1988: Control of microbial growth on stone and concrete. - i: Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 101-106. Romano, S: La Porta Della Carta I Restari. Venezia, Palazzo Ducale Saline del Piovego. - Maggio-Lugio. Roth, M., 1979: Siliconater - Siliconeharpikser - Silaner - Siloxaner. Foredrag ved Betondag i Aalborg 29. november 1979. Sand, W. & Bock, E., 1988: Biogenic sulphuric acid attack in sewage systems. - i: Houghton, D. R., Smith, R. N. & Eggins, H. O. W. (eds.): Biodeterioration 7, pp. 113-117. Simonsen, M., 1984: Rengøring af tilsmudsede facader. - Semesteropgave, 50 pp., Konservatorskolen, Det Kongelige Danske Kunstakademi, København. Sleater, G. A., 1977: Stone Preservatives. - US Dept. of Commerce. National Bureau of Standards. NBS Technical Note 94 1. Weber, H., 1979: Reinigung und Konservierung von Natursteinmakerwerk. - Deutsche Bauzeitung 2: 50-56. Wihr, R., 1978: The use of Acthyl-Silicate and Acrylic Monomer in Stone Preservation. - UNESCO-RILEM symposium on the Deterioration and Protection of Stone Monuments. Paris 5.-9. June 1978: 7-12. Wilson, M. J.& Jones, D., 1983: - i: Wilson, R. C. L. (ed.): Residual Deposits.: Surface Related Weathering Processes and Materials. Special publication of the Geological Society, London, pp. 5-12. Forsøgsresultater: Mykologisk prøvning iht. EN 113, EN 84 og EN 73 EN 113 Vægttab: [2-DOG] % C. puteana O. placenta G. trabeum T. versicolor 0 41.67 49.18 29.26 28.67 0.1 40.23 38.47 32.92 26.15 0.5 2.42 4.88 0.79 29.46 1.0 1.26 0 1.33 24.78 1.5 6.37 0.24 1.43 11.86 3.0 1.51 0.95 1.42 2.31 EN 113 og EN 84 LEACHING Vægttab: [2-DOG] % C . puteana O. placenta G. trabeum T. versicolor 0 41.33 41.84 19.40 26.67 0.1 35.40 44.46 21.53 25.42 0.5 37.03 43.82 19.77 24.68 1.0 35.49 43.86 25.84 27.78 1.5 40.51 46.42 22.01 25.98 3.0 40.39 44.23 24.19 23.76 EN 113 og EN 73 AGEING Vægttab: [2-DOG] % C . puteana O. placenta G. trabeum T. versicolor 0 41.72 50.45 30.64 29.20 0.1 39.40 35.61 28.93 31.59 0.5 0.95 1.63 0.02 30.85 1.0 0.41 0 0 22.49 1.5 0.19 0 0 6.58 3.0 0.80 0.06 0.03 1.69 Forsøgsresultater: Imprægnering med 2-DOG og kompleksbinder Coniophora puteana/Pinus sylvestris: Middel Retention Vægttab % gnst. Vægttab uimp. kontrol % gnst. 2-DOG 0.2 % 1.298 11.83 41.51 EDTA 2.0 % 13.574 7.98 49.09 Polyphosphat 2.0 % 12.10 5.45 39.80 2-DOG Polyphosphat 1.411 14.11 0.52 47.39 2-DOG EDTA 1.372 13.72 0,55 47.39 Trametes versicolor/Fagus sylvatica: Middel Retention Vægttab % gnst. Vægttab uimp. kontrol % gnst. 2-DOG 0.2 % 1.177 25.19 29.33 EDTA 2.0 % 12.586 31.47 28.94 Polyphosphat 2.0 % 12.159 26.89 31.02 2-DOG 1.250
BR12.50 18.17 33.54 2-DOG
1.251
12.73 31.64 Forsøgsresultater: Imprægnering med glucosamin Fort. Klods * Vægt I Vægt II Imp.mængde mg imp/g træ 1:10 1
4,07
10,98
6,91
17,0
1:100 3
4,40
10,72
6,32
1,4
1:1000 5
4,72
7,84
3,12
0,07
1:1 7
3,82
7,74
3,92
103,0
Fort. Klods * Startvægt Slutvægt Vægttab % Vægttab kontrol 10x 1
4,07
2,64
35,1
19,1
100x 3
4,40
2,79
36,6
20,6
1000x 5
4,72
3,10
34,3
20,0
0x 7
3,82
3,16
17,3
27,5
* Lige numre har været udsat for udvaskning Forsøgsresultater: Imprægnering med 2-DOG efterfulgt af fiksering og udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % 2% 2-DOG kommercielt produkt ingen 23,3 42,1 Na-alginat 25,5 42,1 Chitosan 27,5 40,0 Linolie 30,4 33,0 Casein 18,6 48,9 2% 2-DOG fremstillet af rejeskaller ingen 31,9 31,5 Na-alginat 29,3 27,6 Chitosan 34,5 32,6 Linolie 36,2 28,2 Casein 27,1 46,8 Forsøgsresultater: Imprægnering med Na-octaborat efterfulgt af fiksering og udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % 20 % Na-octaborat ingen 0,0 44,8 Na-alginat 0,3 42,9 Chitosan 0,0 40,1 Linolie 0,1 43,0 Casein 0,5 37,2 Forsøgsresultater: Imprægnering med Na-tri-polyphosphat efterfulgt af fiksering og udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % 2 % Na-tri-polyphosphat ingen 32,8 33,6 Na-alginat 7,2 46,1 Chitosan 33,2 35,1 Linolie 26,5 27,1 Casein 27,0 147,5 Forsøgsresultater: Imprægnering med EDTA efterfulgt af fiksering og udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % 2 % EDTA ingen 30,8 30,7 Na-alginat 35,1 35,3 Chitosan 27,8 32,3 Linolie 30,8 32,2 Casein 10,9 53,0 Forsøgsresultater: Imprægnering med Na-EDTA efterfulgt af fiksering og udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % 2 % Na-EDTA ingen 36,0 34,1 Na-alginat 28,4 35,6 Chitosan 33,6 36,2 Linolie 5,6 39,8 Casein 8,3 46,9 Forsøgsresultater: Imprægnering med sekundære imprægneringsmidler efterfulgt af udvaskning Coniophora puteana/Pinus silvestris: Primær imprægnering Sekundær imprægnering Vægttab % Kontrol vægttab % Vand ingen 30,9 31,3 Na-alginat 35,6 28,6 Chitosan 33,5 37,9 Linolie 31,0 39,8 Cascin 32,2 42,1 Forsøgsresultater: Fiksering af glucosamin Klodserne 1-5 er udvaskede. Klods Vægt 1 [g] * Vægt 2 [g] Retention [mg/g] Vægt 3 [g] Vægt 4 [g] Vægttab [%] 1 5,28
11,39 57,9 11,61 4,65 4 1k 3,68 - - 5,73 1,80 51 2 5,65
11,16 48,8 9,82 4,99 4 2k 4,37 - - 4,66 2,65 39 3 4,81
9,28 46,5 6,88 4,21 5 3k 3,93 - - 4,37 2,30 41 4 4,74
10,37 59,4 10,87 4,18 4 4k 4,85 - - 5,23 2,68 45 5 5,01
9,52 45,0 9,76 4,43 4 5k 3,60 - - 3,36 1,58 56 6 5,46
10,99 50,6 10,97 4,85 3 6k 5,13 - - 5,17 2,94 43 7 5,57
11,09 49,6 11,07 4,92 4 7k 3,63 - - 2,71 1,53 58 8 4,48
8,52 45,1 10,51 3,93 5 8k 4,13 - - 3,53 1,84 55 9 4,88
10,17 54,2 10,27 4,30 4 9k 3,58 - - 3,10 1,67 53 10 5,09
11,34 61,4 10,79 4,46 5 10k - - - 4,25 2,40 44 (*) Der var desværre ikke målt tørvægt fra starten af klodserne, der skulle imprægneres. Det anslås at fugtindholdet i klodserne fra starten var 8%; tallet i parentes angiver derfor den anslåede tørvægt. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||