Projekt: NMP-21-2014 Materials-based solutions for protection or preservation of European cultural heritage

 

Kurztitel: NANO-CATHEDRAL

 

Grant Agreement Number: 646178

 

Projektkoordinator: Andrea Lazzeri (National Inter University Consortium of Materials Science and Technology (INSTM) - Italien)

 

Teilnehmende Länder: Belgien, Deutschland, Italien, Norwegen, Österreich Spanien

 

Projektdauer: 36 Monate, vom 1. Juni 2015 bis 31. Mai 2018

Projektpartner: 

National Inter University Consortium of Materials Science and Technology (INSTM);Opera della Primaziale Pisana (OPAE); Warrant Group S.r.l. (WG); Istituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro (ISCR); Colorobbia Consulting S.r.l. (COLOR); Chem Spec S.r.l. (CS); Metropolitankapitel der Hohen Domkirche Köln – Dombauhütte (HDK); Otto-Friedrich-University (UBAM); Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Applied Biosciences, Department of  Microbiology (KIT); Wiedemann GmbH (WIED); Fundación Catedral Santa María (FCSM); Diputación Foral de Álava (DFA); Tecnologia Navarra De Nanoproductos S.L. (TECNAN); Dombausekretariat St. Stephan (DBHWIEN); University of Applied Arts Vienna Institute of Arts and Technology/Conservation Sciences (IATCS); Forschungsbereich für Ingenieurgeologie, Institut für Geotechnik, Technische Universität Wien (BI.GEO); Architectenbureau Bressers bvba (Sint- BaasfKathedral)(ARCHI); Organic Waste Systems nv (OWS); Oslo Opera House – Statsbygg (DNO)

Bamberger Team

Projektleiter:

Prof. Dr. Rainer Drewello

Am Kranen 12, Raum 301
96045 Bamberg
Tel.: 0951-863-2370
Fax: 0951-863-2371

E-mail: rainer.drewello(at)uni-bamberg.de

BACES Leitung:

Dr. Zoltán Juhász

Feldkirchenstraße 21/Zi. 0.32
96045 Bamberg
Tel.: +49 (0)951 863 2577
Fax.:+49 (0)951 35996

E-mail: zoltan.juhasz(at)baces.uni-bamberg.de

 

Wissenschaftliche Mitarbeiter:

Tamara Bock

Feldkirchenstraße 21/Zi. 0.29
96045 Bamberg
Tel.: +49 (0)951 863 2612

E-mail: nano.cathedral(at)baces.uni-bamberg.de

 

Alexandra Schmölder

Am Zwinger 4
496047 Bamberg
Tel.: +49(0)951-863-2474

E-mail: alexandra.schmoelder(at)uni-bamberg.de

 

 

Ehemalige wissenschaftliche Mitarbeiter:

Christine Campen

Work Package 1: Aufstellung und Untersuchung von Mitteln und Materialien

Verantwortlicher: INSTM

Bearbeitung in Bamberg: Kompetenzzentrum für Denkmalwissenschaften und Denkmaltechnologien (KDWT)

Aufgabenstellung: Untersuchung der unterschiedlichen Steinarten vor, während und nach der Behandlung mit Nano-Mitteln

Work Package 6: Analyse des sozialen, ökonomischen und kulturellen Effekts

Verantwortlicher: UBAM

Bearbeitung in Bamberg:  Bamberger Centrum für Empirische Studien (BACES)

Aufgabenstellung: Untersuchung der sozialen, wirtschaftlichen und kulturellen Auswirkungen des Einsatzes von Nano-Materialien in der Behandlung von Steinen.

Kontakt

Bei Interesse an Ergebnisdaten und/oder Materialien zu dem Projekt „Nano Cathedral“ schicken Sie uns eine E-Mail an nano.cathedral(at)baces.uni-bamberg.de.

Nano-Cathedral

Das Projekt

Nanotechnologie gehört zu den neuen Technologien, die viele Lebensbereiche nachhaltig verändern wird. Bereits heute wird Nanotechnologie in vielen Produkten eingesetzt. Neben der Verwendung in Kosmetik, Bekleidung, Oberflächenbeschichtungen, Medizin und IT, wird Nanotechnologie bereits auch in der Erzeugung von Produkten zur Steinbehandlung eingesetzt.

„Nano“ deutet zunächst auf die Größenordnung verwendeter Partikel hin: ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Nanotechnologie gilt aber nicht zuletzt als Technologie der Zukunft, weil sich die Teilchen in dieser Größenordnung anders verhalten können als in ihrem molekularen Zustand. Ein weithin bekanntes Beispiel aus der Natur ist der Lotuseffekt, bei dem Nano-Strukturen dafür sorgen, dass Wasser abperlt und Schmutzpartikel kaum Haftung haben. Die neuen Eigenschaften der Stoffe auf Nano-Ebene können also dazu genutzt werden, um neuartige Wirkungen zu erzielen. Der Einsatz von Nano-Produkten in der Denkmalpflege könnte etwa dazu genutzt werden, katalytische Wirkungen zur Vermeidung von bakteriellem Befall zu erzielen ohne die bisher giftigen Stoffe anzuwenden.

Das „Nano Cathedral“- Projekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen des Horizon 2020 Programms gefördert. Das zentrale Interesse der Projektförderung besteht dabei in der Stärkung der EU auf dem Gebiet der in der Entwicklung der Nanotechnologie. Das Projekt hat zum Ziel neue maßgeschneiderte Nano-Produkte zum Schutz und zur Festigung von unterschiedlichen Steinarten zu entwickeln und an bedeutenden Denkmälern in Europa zu testen und anzuwenden.

Im Rahmen dieses anspruchsvollen Projekts werden neu entwickelte Nano-Produkte an sechs unterschiedlichen über Europa verteilten bedeutenden Denkmälern getestet: an Kathedralen in Köln, Pisa, Genf, Vitoria und Wien sowie am Osloer Opernhaus. Dies ermöglicht es die Wirksamkeit der Nano-Produkte unter unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen, bei verschiedenen Steinarten (Typ und Alter) und bei variierenden Schadensbildern unter Beweis zu stellen. Bewähren sich die Nano-Produkte im Rahmen dieses Leuchtturmprojekts, könnte dies zu einem Durchbruch der Nanotechnologie auf diesem Gebiet führen.

Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft, Industrie und Denkmalpflege aus sechs Ländern beteiligen sich am Projekt. So arbeiten auch Wissenschaftler der Otto-Friedrich Universität Bamberg im „Nano Cathedral“ Projekt in zwei Work Packages (WP1 & WP 6) mit.

Innerhalb des WP1 ist das Institut für Archäologie, Denkmalkunde und Kunstgeschichte (IADK) und das Kompetenzzentrum für Denkmalwissenschaften und Denkmaltechnologien (KDWT) unter Leitung von Professor Dr. Rainer Drewello für das Monitoring verantwortlich. Erst durch die von diesen Instituten angewandte moderne und innovative Scanning- und Photographie-Techniken können die Wirkungen der entwickelten Nano-Produkte auf den Denkmälern gemessen und die langfristige Wirkung überwacht werden.

Im Rahmen des WP6 wurde das Bamberger Centrum für Empirische Studien (BACES) unter der Leitung von Dr. Zoltán Juhász damit betraut, die sozialen, ökonomischen und kulturellen Auswirkungen der Einführung der Nano-Produkte zur Steinbehandlung zu analysieren. Denn weder Laborversuche noch On-site Tests können manche Fragen, die sich zur Verwendung von Nano-Materialien stellen, beantworten: Welche Risiken und Ängste verbindet die Bevölkerung mit Nanotechnologie? Wären potentielle Konsumenten überhaupt bereit Nano-Produkte zu kaufen? Welche Veränderungen ergeben sich für bestehende Arbeitsplätze im Sektor der Schutz- und Festigungsmittel? Welche sozialen und kulturellen Folgen wird die Einführung von Nano-Materialien in der Denkmalpflege haben?

Wie bei der Einführung jeder neuen Technologie, reichen die resultierenden Veränderungen weit in die Gesellschaft, Wirtschaft und Kultur. Um diese zu erkennen und zu messen nutzt das Team von BACES vielfältige Methoden der empirischen Sozialforschung, wie quantitative Bevölkerungs- und Zielgruppenbefragungen sowie qualitative Leitfadeninterviews und Gruppendiskussionen. Das Ziel besteht darin, gesellschaftliche Spannungen in Bezug auf Nanotechnologien aufzudecken, Marktpotenziale der resultierenden Produkte zu identifizieren und die potenziellen kulturellen Veränderungen zu analysieren.

Workpackage 6

Da die Nano-Produkte noch nicht fertig entwickelt und frei verfügbar sind, ist es noch nicht möglich, die sozialen, wirtschaftlichen und kulturellen Auswirkungen zu messen. Damit dennoch Prognosen gestellt und potentielle Auswirkungen eingeschätzt werden können, wurden verschiedene Zielgruppen identifiziert und deren Einstellungen gemessen. So werden Bürger, Restaurateure, Denkmalschützer und Produzenten und potentielle Konsumenten von Nano-Produkten zur Steinbehandlung befragt, um Einblicke in deren Perspektive zu gewinnen. Dabei wurden unter anderem folgende Aspekte näher beleuchtet:

Soziale Effekte:

  • Effekte der Bevölkerungseinstellungen auf Erfolg der Einführung von Nano-Produkten zur Steinbehandlung
    Wie bekannt ist Nanotechnologie in der Bevölkerung?
    Wie weit akzeptiert sind Nano-Produkte? Wie werden die Risiken von Nanotechnologie von der Bevölkerung eingeschätzt? Wären Konsumenten bereit von konventionellen auf Nano-Produkte zu wechseln?
  • Effekte auf Arbeitnehmer bei Umstellung von konventionellen Produkten auf Nano-Produkte
    Sind Arbeitsplätze gefährdet? Bestehen höhere Risiken für die Gesundheit der Arbeitnehmer? Muss der Arbeitsschutz erhöht werden? Müssen die Arbeitnehmer (um-) geschult werden? Sollten Universitäten Studierende mit einem Fokus auf Nanotechnologie ausbilden?

     

Ökonomische Effekte:

  • Effekte auf den Markt und Umverteilung der Marktanteile
    Wie wird sich der Markt für Produkte für Steinbehandlungen verändern? Wird der Markt wachsen oder geht der Erfolg von Nano-Produkten auf Kosten der konventionellen Produkte?
  • Effekte auf den Konsum von Steinschutz- und Festigungsmittel
    Gibt es eine Marktnische für Nano-Produkte? Fragen die Konsumenten wirksamere Produkte nach oder sind sie mit den konventionellen Produkten zufrieden? Werden maßgeschneiderte Produkte zur Steinbehandlung nachgefragt? Sind potentielle Konsumenten besorgt über Risiken bei der Verwendung von Nano-Produkten? Wären Konsumenten bereit einen höheren Preis für maßgeschneiderte, effizientere und langhaltige Nano-Produkte zu bezahlen? Wäre es auch möglich, dass private Hausbesitzer und -bauer am Erwerb von Nano-Produkten zur Steinkonservierung interessiert sind?
  • Effekte auf die Produktions- und Investitionsplanung der Produzenten
    Muss in neue Maschinen investiert werden? Gelten für die Produktion von Nano-Produkten andere Arbeits- und Umweltschutzmaßnahmen? Muss in die Schulung des Personals investiert werden? Steigen oder sinken die Produktionskosten? Ist die Produktion von Nano-Produkten gewinnbringender für die Produzenten? Ist die Produktion von maßgeschneiderten Nano-Produkten gewinnbringend?
  • Effekt auf die Häufigkeit der Restaurierungsarbeiten
    Geht eine verbesserte Wirksamkeit von Nano-Produkten mit einer Verlängerung der Haltbarkeit einher? Werden dadurch die Perioden zwischen den Restaurierungsarbeiten länger? Verschlechtert sich dadurch die Auftragslage der Restauratoren?

     

Kulturelle Effekte:

  • Effekte auf den kulturellen Wert der Denkmäler
    Bleibt die Authentizität der Bauwerke gegeben? Werden langfristige unerwartete Effekte von Nano-Produkten auf die Denkmäler erwartet?
  • Effekte auf den Tourismus
    Welche Erwartungen haben Besucher an Bauwerke und deren Zustand? Welche Relevanz hat die Instandhaltung der Steine für die Besucher? Könnte die Anwendung von Nano-Produkten Besucher abschrecken? Machen seltenere Restaurierungsarbeiten einen Besuch des Bauwerks attraktiver?  

Methoden

Literaturaufarbeitung

  • Literaturrecherche zur Einstellung der Bevölkerung
    • Wissenschaftliche Literatur (Aufsätze zu Einstellungen zu neunen Technologien etc.)
    • Spiegelmarktanalyse (Betrachtung der Nanotechnologie in Kosmetika als Indikator für die die allgemeine Akzeptanz der Bevölkerung etc.)

Qualitative und quantitative Befragungen

  • Quantitativ:
    • Online-Befragungen
    • Schriftliche Befragungen
  • Qualitativ:
    • Persönliche Telefoninterviews
    • Gruppendiskussionen

Durchgeführte Umfragen:

  • Quantitative Bevölkerungsumfrage in Deutschland und Österreich (Februar 2017)
  • Qualitative Befragung der Dombauhütten in Deutschland und Österreich (Januar 2017)
  • Qualitative Befragung der Restauratoren in Spanien (Februar 2017)
  • Qualitative Befragung von Workshop Teilnehmern in Rom (März 2017)
  • Qualitative Interview-Pretests mit Produzenten von Festigungs- und Schutzmitteln in Deutschland und Italien (Mai 2017)

 Geplante Umfragen:

  • Quantitative Bevölkerungsumfragen in Belgien, Italien, Norwegen und Spanien
  • Quantitative  Befragung von Restauratoren in Deutschland
  • Qualitative Interviews mit Produzenten von Festigungs- und Schutzmitteln in Belgien, Deutschland, Italien, Norwegen, Spanien und Österreich
  • Qualitative Befragungen von Restauratoren in Belgien, Deutschland, Italien, Norwegen, Spanien und Österreich
  • Qualitative Befragungen von Workshop Teilnehmern

BACES führt in den sechs teilnehmenden Ländern (Deutschland, Österreich, Spanien, Italien, Belgien und Norwegen) repräsentative Bevölkerungsfragen durch. Dabei wurden die Einstellungen der Bürger zu Nanotechnologie gemessen, um Rückschlüsse darauf ziehen zu können, wie diese die Anwendung von Nano-Produkten auf Denkmälern aufnehmen werden.

Zur Erfassung der Effekte auf die Berufsgruppe der Restauratoren und anderen Interessengruppen werden quantitative Umfragen in Kombination mit qualitativen Vor- beziehungsweise Nachbefragungen in allen sechs teilnehmenden Ländern durchgeführt.

Da die Produktion von Nano-Materialien außerdem die Industrie betreffen wird, werden über qualitative Interviews in allen teilnehmenden Ländern die Erwartungen von Industrie und Produzenten bezüglich der Nano-Produkte gemessen.

Neben diesen großangelegten Befragungen werden mehrere kleiner Umfragen und Interviews von BACES durchgeführt, um die Effekte auf bestimmte Interessengruppen, wie zum Beispiel Interessenverbände und Vereine zu analysieren.

Zusammenfassung

Das Projekt „Nano Cathedral“ geht weit über die Entwicklung und Erprobung neuer Materialien hinaus. Oftmals werden die neuen Produkte auf Nano-Basis einen Effekt auf die Bevölkerung haben und umgekehrt, die Einstellung der Bevölkerung beeinflussen, welchen Erfolg die Nano-Produkte haben werden. BACES wird diese Aspekte näher beleuchten, um sowohl der Bevölkerung, als auch Herstellern und Nutzern der resultierenden Nano-Produkte  alle notwendigen Informationen bereitzustellen.

Erste Ergebnisse

In der Zeit vom 10. bis zum 15. Februar 2017 wurde die erste Bevölkerungsumfrage im Rahmen des „Nano Cathedral“ Projekts für die deutsche Bevölkerung durchgeführt. Es liegen valide Daten von N=1108 Personen vor.

Demografische Merkmale der Stichprobe:

An der Befragung nahmen 540 Männer (49%) und 571 Frauen (51%) teil. Der jüngste Proband war bei der Teilnahme 18 Jahre alt und der älteste Proband 81 Jahre. Der Mittelwert für das Alter lag bei 48 Jahren. Die Stichprobe umfasst jeweils etwa ein Drittel Hochgebildete , ein Drittel mit mittlerer Bildung und ein Drittel mit niedriger Bildung.

Interesse und Kenntnisstand:

Die Bevölkerungsumfrage zeigt, dass lediglich 11% der Befragten weder etwas über Nanotechnologie gelesen oder gehört haben und damit keinerlei Vorkenntnisse zum Thema Nanotechnologie haben. Dagegen gaben 29% der Teilnehmer an eher viel oder viel über Nanotechnologie gelesen oder gehört zu haben. Die Mehrheit (60%) gab an eher wenig oder wenig gehört oder gelesen zu haben.

Dieses Ergebnis zeigt, dass die Thematik Nanotechnologie bereits verbreitet ist und zumindest geringe Kenntnisse bei den meisten Menschen in Deutschland (89%) zu erwarten sind.

Neben der reinen Informiertheit über Nanotechnologie wurden die Teilnehmer außerdem gefragt welche Anwendungsgebiete für Nanotechnologie sie kennen. Die nachstehende Grafik zeigt wie viel Prozent der Befragten nanotechnologische Anwendungen in den Bereichen Medikamente, Textilien, Lebensmittel, Lack und Farben und Kosmetika.

Insgesamt gaben von den 1108 Befragten 803 Personen (72,5%) an mindestens eines der aufgezählten Anwendungsgebiete von Nanotechnologie zu kennen.  In den Bereichen Medikamente, Textilien und Lacke und Farben gab über ein Drittel an, Anwendungen von Nanotechnologie zu kennen. Ein Viertel gab an Anwendungsgebiete im Bereich Kosmetika zu kennen. Nur im Bereich Lebensmittel scheint die Verwendung von Nanotechnologie relativ unbekannt.

Zusammenfassend lässt sich auch aufgrund von diesen Ergebnissen davon ausgehen, dass die deutsche Bevölkerung relativ vertraut mit Nanotechnologie ist.

Einstellung zu Nanotechnologie und zu anderen neuen Technologie:

Um zu analysieren wie die Bevölkerung von Deutschland zu Nanotechnologie steht, wurden verschiedene Methoden verwendet: Zum einen die indirekte Messung über Aussagenbewertung sowie die direkte Messung. Bei der direkten Messung wurden die Probanden gebeten, für verschiedene Technologien den Effekt für das zukünftige Leben zu bewerten. Die nachfolgende Grafik zeigt die Ergebnisse dieser Frage:

Es zeigt sich, dass lediglich 7% der Befragten einen negativen Effekt von Nanotechnologie auf das zukünftige Leben befürchten. Über die Hälfte der Befragten erwarten einen positiven Effekt. Im Vergleich mit den anderen erhobenen Technologien schneidet Nanotechnologie deutlich besser ab als Gentechnik oder die Nutzung von Nuklearenergie. Auch Robotertechnologie wird als weniger positiv für die Zukunft bewertet als Nanotechnologie. Besser bewertet werden nur alternative Energiegewinnungsmethoden und Computertechnologie.

Einschätzung des Nutzens und der Risiken von Nanotechnologie und anderen neuen Technologien:

Zur besseren Einschätzung der Einstellungen der Bevölkerung wurden die Teilnehmer der Studie gebeten zum einen den Nutzen und zum anderen die Risiken von Nanotechnologie zu bewerten. Die Ergebnisse im Vergleich mit den anderen erhobenen Technologien sind in der nachfolgenden Grafik zu sehen:

Bei der Gegenüberstellung des potentiellen Nutzens und der potentiellen Risiken der unterschiedlichen Technologie zeigt sich, dass der Nutzen die Risiken im Falle von Nanotechnologie übersteigt. Auch hier werden besonders die Gentechnik und die Nutzung von Nuklearenergie als sehr risikoreich und weniger nutzenbringend wahrgenommen. Alternative Methoden der Energiegewinnung zeigen auch hier besonders geringe Risiken und einen großen Nutzen.

Die Bedeutung der Ergebnisse für Nano-Materialien in der Denkmalpflege:

Die Einstellung der Bevölkerung in Deutschland zum Thema Nanotechnologie, so zeigen die ersten Analysen, können als positiv bezeichnet werden. Allerdings, auch das zeigte sich, werden von der Bevölkerung auch Risiken in Bezug auf Nanotechnologie antizipiert. Dieses Ergebnis ist im Kontext des Projekts vor allem wichtig, wenn es um die Anwendung der resultierenden Produkte geht. Besonders bei einer Anwendung an Denkmälern, die regelmäßig von Touristen besucht werden, ist es wichtig die Bevölkerung dahingehend zu informieren, dass die verwendeten Nanomaterialien umfassenden Tests unterzogen wurden, die garantieren, dass sie weder für die Anwender noch für Touristen, die aufgrund von Berührung der Steinen mit ihnen in Kontakt kommen, gefährlich sind.

Allerdings wird Nanotechnologie als deutlich risikoärmer empfunden als bereits genutzte Technologien wie Nuklearenergie. Dies sprich dafür, dass die Einführung von Nanomaterialien und ihre Anwendung zu wenigen Schwierigkeiten in Deutschland führen sollten.

Ausblick:

In den folgenden Monaten des Projekts werden Bevölkerungsumfragen in den Ländern Belgien, Italien, Norwegen und Spanien durchgeführt (die Daten aus Österreich sind bereits vorhanden). Der Vergleich der Ergebnisse wird zeigen in welchen Staaten die Nutzung von Nanotechnologie zu Problemen führen könnten. Außerdem werden verschiedene andere Erhebungen durchgeführt, die unterschiedliche Zielgruppen berücksichtigen (zum Beispiel Restauratoren und Industrielle). Auswertungen und Berichte werden zu gegebener Zeit auch hier zu finden sein.

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 646178.