Myco-Oberflächenmodell für das Wachstum von Fusarium solani und nicht-thermische Plasmadekontamination an Baustoffen

Warum schimmelige Wände wichtig sind

Die meisten von uns betrachten Schimmel an Wänden und Decken als unschöne Belästigung, doch er stellt auch eine stille Bedrohung für die Innenraumluftqualität und die Bausubstanz dar. Diese Studie untersucht einen problematischen Schimmelpilz, Fusarium solani, und stellt zwei praktische Fragen: Wie schnell breitet er sich auf gängigen Wandmaterialien aus, und kann eine schonende, elektrisch betriebene Behandlung namens nicht-thermisches Plasma ihn ohne harte Chemikalien stoppen? Die Antworten könnten beeinflussen, wie wir Schimmel nach Lecks, Überschwemmungen oder langanhaltender Feuchtigkeit in Wohnungen und Büros vorbeugen und beseitigen.

Gängige Wandplatten unter dem Mikroskop

Die Forscher konzentrierten sich auf zwei weit verbreitete Baustoffe: Gipskarton (Gipsplatte mit Papiervlies) und Holzfaserplatte, die zur Dämmung verwendet wird. Unter idealen, vollkommen sauberen Bedingungen wuchs F. solani kaum auf einem der beiden Materialien, selbst bei vorhandener Feuchte. In realen Gebäuden liefern jedoch Staub und andere Verschmutzungen zusätzliche Nährstoffe, weshalb das Team dies nachstellte, indem sie die Platten auf ein nährstoffreiches Gel setzten, das den Pilz von unten langsam versorgen konnte. Anschließend impften sie die Oberflächen mit einer bekannten Sporenzahl und inkubierten sie bei Temperaturen von kühl (5 °C) bis relativ warm (40 °C), machten regelmäßige Fotos und nutzten Bildanalyse, um zu messen, wie viel Fläche jeder Platte im Laufe der Zeit bedeckt wurde.

Ein mathematisches Bild der Schimmel Ausbreitung

Um diese Zeitrafferaufnahmen in Erkenntnisse zu verwandeln, verwendete das Team ein „Myco-Oberflächen“-Modell — eine einfache S-förmige Wachstumskurve, die verfolgt, wie schnell sich Schimmel ausbreitet und wie lange es dauert, bis die Hälfte der Fläche bedeckt ist. Durch das Anpassen dieser Kurve an ihre Daten extrahierten sie zwei zentrale Zahlen für jedes Material und jede Temperatur: die Wachstumsrate und die Wachstumsverzögerung. Anschließend beschrieben sie, wie sich beide Zahlen mit der Temperatur mithilfe glatter mathematischer Funktionen ändern, sodass sie das Schimmelverhalten bei nicht direkt getesteten Temperaturen vorhersagen konnten. Das Ergebnis ist ein kompakter Parametersatz, der in das Modell eingespeist werden kann, um vorherzusagen, wie schnell F. solani Gipskarton oder Holzfaserplatte unter verschiedenen Innenraumklimaten besiedeln wird.

Welches Wandmaterial schimmelt schneller?

Der Vergleich zwischen Gipskarton und Holzfaserplatte war auffällig. Gipskarton förderte ein deutlich schnelleres Schimmelwachstum: Bei ähnlichen Temperaturen waren die Wachstumsraten höher und die Verzögerungen deutlich kürzer als bei Holzfaserplatten. Die Autoren führen dies auf die Papierummantelung und stärkehaltige Zusatzstoffe im Gipskarton sowie seinen nahezu neutralen pH-Wert zurück — eine Art Buffet für F. solani, das gut mit Enzymen ausgestattet ist, um Zellulose und verwandte Verbindungen abzubauen. Holzfaserplatten enthalten dagegen komplexere Holzbestandteile wie Lignin und tendieren im feuchten Zustand zu einem sauren Milieu, Bedingungen, die für diesen speziellen Schimmel weniger günstig sind. Interessanterweise lag für beide Materialien der „Sweet Spot“ des Wachstums in den hohen 20ern bis etwa 30 °C, was bedeutet, dass die Art der Oberfläche hauptsächlich die Geschwindigkeit des Wachstums verändert, nicht die Temperatur, bei der der Pilz am liebsten wächst.

Schimmel stoppen mit kaltem Plasma

Der zweite Teil der Studie untersuchte nicht-thermisches Plasma (NTP) — ein schonendes, bei Raumtemperatur betriebenes ionisiertes Gas, das reaktive Spezies erzeugt, welche Mikroben abtöten können, ohne zu erhitzen oder chemische Rückstände zu hinterlassen. Das Team testete zwei NTP-Quellen: eine leistungsstarke diffuse koplanare Oberflächen-Barriereentladungseinheit und ein schwächeres handgehaltenes Koronagerät. Sie setzten die impften Platten jeweils zehn Minuten lang zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Besiedelung dem Plasma aus (sofort bis zu drei Tage später) und überwachten dann das Wachstum wie zuvor. Auf Holzfaserplatte stoppte die Hochleistungsquelle F. solani in allen getesteten Stadien komplett, sodass kein messbares Wachstum zu verzeichnen war. Auf Gipskarton unterband sie frisch aufgebrachte Sporen vollständig, verlangsamt jedoch, wenn der Schimmel bereits etabliert war, hauptsächlich dessen Vorankommen, indem die Verzögerung vor sichtbarer Ausbreitung verlängert wurde. Das Niedrigleistungsgerät zeigte einen milderen Effekt, veränderte das Wachstumsverhalten klar, erreichte aber vollständige Hemmung nur in den allerersten Stadien.

Was das für Gebäude bedeutet

Für Nicht-Spezialisten lässt sich das Fazit in zwei Punkten zusammenfassen. Erstens ist unter den untersuchten Materialien Gipskarton die schimmelfreundlichere Oberfläche für F. solani, vor allem bei warmen Raumtemperaturen, und das neue Modell liefert eine Möglichkeit, vorherzusagen, wie schnell eine Kontamination eskalieren kann. Zweitens zeigt nicht-thermisches Plasma echtes Potenzial als saubere, chemikalienfreie Methode zur Kontrolle solchen Schimmels, insbesondere wenn es frühzeitig und auf günstigerem Substrat wie Holzfaserplatte angewendet wird. Obwohl diese Arbeit sich auf eine Pilzart und zwei Materialien konzentrierte, bildet sie die Grundlage für intelligentere Schimmelrisikoabschätzungen und schonendere Sanierungsmethoden, die sowohl die Innenraumluftqualität als auch die langfristige Gesundheit unserer Gebäude schützen könnten.

Zitation: Lokajová, E., Jirešová, J., Zdeňková, K. et al. Myco-surface model for Fusarium solani growth and non-thermal plasma decontamination on building materials. Sci Rep 16, 8344 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38339-4

Schlüsselwörter: Schimmel in Innenräumen, Baustoffe, nicht-thermisches Plasma, Fusarium solani, Gipskarton und Holzfaserplatten