Ochrona mikrobiologiczna powłok elewacyjnych

W skrajnych przypadkach zaczynają rozwijać się nawet porosty oraz rośliny wyższe. Rozwój mikroorganizmów niszczy nie tylko walory estetyczne elewacji, ale przede wszystkim ze względu na aktywność metaboliczną tych drobnoustrojów prowadzi po pewnym czasie do uszkodzeń mechanicznych, co nazywane jest biokorozją elewacji. Zatem pewność ochrony mikrobiologicznej materiałów, jakimi wykończone są elewacje budynków, powinna być jednym z ważniejszych kryteriów oceny parametrów warstw zewnętrznych systemów ociepleń ETICS [1], niegdyś w Polsce określanym również mianem „metoda lekka”, „lekka-mokra” i „BSO”. Ten rodzaj ocieplenia ścian zewnętrznych budynków jest aktualnie i od wielu lat najczęściej stosowanym sposobem ocieplania ścian budynków nowych i poddawanych termomodernizacji.

Nasuwa się jednak pytanie, czy oferowane na rynku gwarancje w zakresie ochrony mikrobiologicznej farby i tynków mają odpowiednie uzasadnienie w postaci badań naukowych? Jeśli nie, to mogą stanowić jedynie komercyjne deklaracje o relatywnie niskiej wartości inżynierskiej i praktycznej. Prawdą jest, że do tej pory brakowało odpowiednich metod badawczych, które nadawałyby się do szacowania okresu gwarancyjnego uwzględniającego zróżnicowane warunki ekspozycji. Kluczowe również jest to, aby inwestor formułował oczekiwania względem uzasadnienia oferowanych gwarancji.

Biokorozja materiałów budowlanych

Dla wyjaśnienia mechanizmu niszczenia materiałów budowlanych konieczna jest znajomość samego procesu biokorozji [2]. To złożone zjawisko, w którym materiały budowlane ulegają stopniowej degradacji, pod wpływem żywych organizmów, głównie takich jak bakterie, grzyby, glony, ale także mchy, porosty, rośliny oraz odchody ptaków [3]. Proces biokorozji materiałów budowlanych zależy od wielu wzajemnie powiązanych czynników, takich jak właściwości fizykochemiczne, w tym jakość i struktura zastosowanych materiałów, a także rodzaj organizmów powodujących korozję. Jest to związane ze strukturą i fizjologią tych organizmów, a co za tym idzie ze sposobem, w jaki oddziałują one na materiały w odpowiednich warunkach środowiskowych [4]. Biokorozja może trwać latami. To, co jest jej przyczyną, tak naprawdę nie dzieje się samoczynnie. Zazwyczaj jest to zestaw czynników korozyjnych, które oddziałują na siebie, przyspieszając proces degradacji. Zmiany klimatyczne mają coraz większy wpływ na powstawanie biokorozji. Wzrost liczby dni deszczowych i wzrost wilgotności przyspieszają erozję materiałów chroniących elewacje przed rozwojem drobnoustrojów [5]. Równie ważnym czynnikiem jest zacienienie, które opóźnia proces osuszania elewacji po deszczach. Skażenie mikrobiologiczne (glony, grzyby) pojawia się zatem w pierwszej kolejności i głównie na elewacjach o ekspozycji północnej i również północno-zachodniej [6]. Zmiana klimatu wpływa również na liczebność i różnorodność mikroorganizmów, zarodników i komórek zawieszonych w powietrzu. Wzrost stężenia zarodników przyspiesza ich osadzanie się na elewacjach i tym samym ich biokorozję. Z biegiem czasu na każdej elewacji osadza się pył, kurz i inne osady środowiskowe. Jest to zjawisko powszechne, najczęściej spowodowane nagromadzeniem pyłków roślin, kurzu komunikacyjnego, resztek roślinnych, sadzy i mikroorganizmów. Większość powłok o charakterze strukturalnym ma chropowatą strukturę, co powoduje gromadzenie się brudu w porach i łatwiejsze osadzanie się mikroorganizmów, nawet jeśli ocieplenie ściany zewnętrznej jest poprawnie wykonane. Ponadto, jeśli pojawią się błędy na etapie kształtowania struktury np. tynków cienkowarstwowych, proces biokorozji w tych obszarach zostanie przyspieszony. Dodatkowo nierówności powierzchni elewacji, zwłaszcza pofałdowania mogą prowadzić do gromadzenia się ww. substancji oraz skażenia mikrobiologicznego. Ważną przyczyną powstawania zacieków, a zatem obszarów cyklicznie zawilgacanych jest nieprawidłowy montaż parapetów, okuć elementów elewacji i innych obróbek blacharskich kanalizujących strumienie wody opadowej. Podobne efekty wywołują elementy przebijające ocieplenie punktowo tj. przewody, łączniki mocujące elementy na elewacji, bariery itp. [7]. Prowadzi to także do tworzenia się zacieków wody, zawilgocenia obszarowego, które są główną przyczyną powstawania skażenia mikrobiologicznego na elewacjach [3, 8].

Jednym ze znanych sposobów radzenia sobie z problemem nadmiernej biodeterioracji jest dodatek do farb i tynków substancji wykazujących bójcze lub hamujące działanie wobec zasiedlających elewację mikroorganizmów. Dostawcy takich substancji deklarują niejednokrotnie wysoką skuteczność tych środków, co nie zawsze sprawdza się w warunkach rzeczywistych w połączeniu z konkretnymi recepturami tynków i farb. Wiele lat temu w celu poprawy efektywności środków biocydowych opracowano także sposób zamykania tych substancji w polimerze, dzięki czemu uwalnia się ona stopniowo, co wydłuża czas jej działania. Jednak czasami taka ilość substancji może nie być wystarczająca do zwalczania drobnoustrojów. Producenci materiałów budowlanych w zakresie stosowania tego typu biocydów w swoich produktach często opierają się na badaniach producenta produktów biocydowych, co może nie być optymalnym rozwiązaniem w konkretnych produktach, których specyfika fizyko-chemiczna, przeznaczanie i funkcja jest bardzo różna.

Ujednolicona procedura oceny czasu ochrony mikrobiologicznej elewacji

Jak już wspomniano, okres gwarancji, czyli czasu ochrony mikrobiologicznej jest istotny, dlatego należy do głównych kryteriów oceny większości ofert przetargowych, dotyczących renowacji oraz ocieplenia budynków. Producenci i dostawcy systemów ociepleń udzielają gwarancji na system w przedziale od kilku nawet do 10 lat, czasem nawet dłużej. W dużej mierze okres ten zależy od określenia czasu przez zamawiającego. Warunki większości gwarancji wymagają dodatkowych działań, jak np. przeprowadzanie corocznego przeglądu stanu technicznego elewacji, okresowe czyszczenie elewacji, zabezpieczanie elewacji dodatkowym środkiem biobójczym lub przemalowanie co pewien czas [9]. Wszystkie te działania są kluczowe, aby wydłużyć okres trwałości elewacji, jednak zwykle wiążą się z dodatkowymi kosztami. Ponadto, gwarancje, pomimo wymaganych dla ich utrzymania działań powinny być oparte na właściwie dobranych badaniach, uzasadniających ich czas trwania. Dlatego na tym właśnie etapie najlepiej jest to zweryfikować i oczekiwać stosownych dowodów.

Naprzeciw tym problemom wyszedł zespół naukowców Katedry Biotechnologii Środowiskowej Politechniki Łódzkiej pod kierunkiem Prof. dr hab. Beaty Gutarowskiej, Specjaliści, zajmujący się m.in. mikrobiologią środowiskową, mykologią, algologią oraz biodeterioracją i dezynfekcją materiałów technicznych, w tym budowlanych, opracowali ujednoliconą procedurę oceny odporności warstw wykończeniowych systemów ociepleń w czasie. Jest to innowacyjne rozwiązanie badawcze, według autorów aktualnie jedyne na rynku, które pozwala określić najbardziej prawdopodobny okres gwarancji, czyli czasu ochrony mikrobiologicznej elewacji.

Do tej pory znane metody badawcze skupiają się na porównaniu skuteczności substancji biocydowych względem siebie w świeżych farbach lub tynkach [10, 11]. Czasami niektórzy w swoich badaniach modyfikowali tę metodę, uwzględniając jeden z ważniejszych czynników wpływających na osłabienie działania biocydów, jakim jest wymywanie [2, 12]. Ciągle jednak brakowało sposobu, aby uwzględnić pozostałe czynniki, jak zanieczyszczenia gromadzone na elewacjach, działających niejednokrotnie jak pożywka dla mikroorganizmów, promieniowanie światła UV, zwiększone stężenie zarodników grzybów i komórek glonów w powietrzu a przede wszystkim czas. Te wszystkie czynniki, powodujące osłabienie substancji zabezpieczających elewacje, czyli wymywanie biocydu pod wpływem opadów deszczu, obniżanie pH tynku, światło UV, wysoka wilgotność elewacji, obecność zarodników grzybów i komórek glonów, znajdujących się w powietrzu, osiadających na ścianie oraz obecność brudu na elewacji, uwzględniła Politechnika Łódzka w opracowanej metodzie. Jest ona rozwiązaniem stanowiącym najbardziej optymalne zbliżenie do odwzorowania rzeczywistych warunków ekspozycji elewacji, a zatem odpowiedzią na problemy, które towarzyszą wielu producentom materiałów budowlanych, wykonawcom robót elewacyjnych oraz przede wszystkim użytkownikom budynków, ich zarządcom i właścicielom, dla których pewny i długi okres czystej i niezniszczonej elewacji jest bardzo ważny.

Opracowana metoda polega na cyklicznym badaniu materiałów budowlanych w warunkach laboratoryjnych, gdzie 1 cykl badań oznacza 1 rok starzenia się elewacji w warunkach otoczenia. Dzięki tej metodzie można określić, jak długo fasada jest odporna na skażenia mikrobiologiczne, z dokładnością do 1 roku. Metodę opracowano z uwzględnieniem najważniejszych czynników wpływających na zasiedlanie mikroorganizmów na ścianach. Tylko w ten sposób można określić trwałość elewacji z punktu widzenia mikrobiologicznego [13].

Metoda została objęta zgłoszeniem patentowym [14]. Może ona posłużyć nie tylko do zweryfikowania okresu deklarowanej gwarancji, ale również pomoże przy zastosowaniu odpowiedniego zabezpieczenia bójczego, działającego przez długi czas z oczekiwaną skutecznością. Poszerzy to wiedzę na temat różnych substancji czynnych, czasu ich działania, a także pozwoli na zastosowanie alternatywnych i jednocześnie ekologicznych rozwiązań wspomagających zabezpieczenie elewacji. Wszyscy producenci elewacji powinni przebadać swoje produkty w laboratorium Politechniki. Jest to niezależne laboratorium, dzięki czemu każdy producent może zlecić takie badania oraz oczekiwać obiektywnych wyników. A każdy właściciel budynku, zarządca, deweloper korzystający z ich produktów może domagać się informacji na jakiej podstawie gwarancja została ustalona. Pozwoli to uchronić elewacje swoich budynków przed przedwczesnym zniszczeniem, spowodowanym rozwojem mikroorganizmów, bez konieczności cyklicznego malowania, remontów itp. Można zatem cieszyć się trwałą, czystą i estetyczną elewacją przez długie lata, oczekiwaniem uzasadnienia deklaracji gwarancyjnych.

Skuteczność zabezpieczenia powłok trzeba badać

Podsumowując należy podkreślić, że aby szacować rzetelnie i odpowiedzialnie okres ochrony mikrobiologicznej ocieplonej elewacji nie wystarczy wybór właściwych substancji i sposobów zabezpieczenia powłok zewnętrznych – trzeba ich skuteczność właściwie sprawdzić, czyli zbadać. Optymalnym sposobem takiej weryfikacji jest skorzystanie z metody opracowanej przez naukowców z Politechniki Łódzkiej, która ma wszelkie podstawy, aby uznać ją za tzw. metodę oceny gwarancyjnej. Została zaprezentowana na IX Międzynarodowej Konferencji ETICS w maju 2023, która jest najważniejszą konferencją branży ociepleniowej w naszym kraju, organizowaną przez Stowarzyszenie na rzecz Systemów Ociepleń (SSO). Metoda ta poza aspektami merytorycznymi, posiada wiele korzystnych cech zarówno pod kątem praktyczności jej stosowania, jak i uniwersalności wobec wielu produktów elewacyjnych. Można więc zweryfikować okres gwarancji, deklarowany przez dostawcę rozwiązań elewacyjnych za pomocą obiektywnych badań naukowych, prowadzonych w niezależnym Laboratorium Politechniki Łódzkiej.  

Literatura

1. EAD 040083-00-0404. External thermal insulation composite systems (ETICS) with renderings. Decision (EU) 2020/1574
2. Kata, I., et al. „Korozja biologiczna i problem degradacji środków biobójczych stosowanych w materiałach budowlanych”, Izolacje 11-12/2020
3. Kata, I., et al. „Czynniki sprzyjające korozji mikrobiologicznej ocieplonych elewacji i sposoby jej zapobiegania”, Materiały Budowlane (2021)
4. Horbik, D., „Biodeterioracja a trwałość elewacji obiektów budowlanych o różnym przeznaczeniu” (2013)
5. Klimada Projekt. 2013, https://klimada.mos.gov.pl/
6. Gaciek, P., „Skażenie mikrobiologiczne na zewnętrznych powierzchniach ocieplonych elewacji budynków”, Izolacje 9/2018
7. Rekomendacja Techniczna ITB RT ITB-1185/2019, Bolix Complex – renowacje. System renowacji i ochrony mikrobiologicznej ścian zewnętrznych budynków, Warszawa (2019)
8. Dybowska-Józefiak Monika, 2017, „Korozja biologiczna ścian zewnętrznych” [w:] Budownictwo zrównoważone, s. 51-59
9. Klima Kolor Świdnica. „Gwarancje producenckie a serwis elewacji”, Portal Swidnica24.pl (2022)
10. PN-EN 15457:2014 Farby i Lakiery – Laboratoryjna metoda badania skuteczności w powłoce środków ochrony powłok przed grzybami
11. PN-EN 15458:2014-09 Farby i Lakiery – Laboratoryjna metoda badania skuteczności w powłoce środków ochrony powłok przed glonami
12. Wiejak A., „Ocena skuteczności działania środków ochrony powłok elewacyjnych przed grzybami pleśniowymi i glonami”, Prace Instytutu Techniki Budowlanej 40.2 (2011)
13. Komar M., et al. „Development of a Method for Assessing the Resistance of Building Coatings to Phoatoautotrophic Biofouling”, Applied Sciences 13.14 (2023): 8009
14. Politechnika Łódzka, „Sposób laboratoryjny oceny czasu trwałości zabezpieczenia przeciwgrzybowego i przeciwglonowego tynków budowlanych”, Zgłoszenie patentowe P.444942 (2023)