Kalkstenen monumentenpanden zijn effectief te beschermen tegen zure regen met een hydrofobe coating van vetzuren en gefluoreerde alkylsilanen. Dat stellen Amerikaanse en Britse onderzoekers, die het hebben uitgeprobeerd op de kathedraal van York.

Die kalksteen (voornamelijk CaCO₃) heeft de sterke neiging om met SO₂ in de atmosfeer te reageren tot calciumsulfiet (CaSO₃). Daarvoor hoeft niet eens water aanwezig te zijn, al helpt het wel. Het wordt nog erger wanneer een gebouw in het verleden is gerepareerd met inferieure kalksteen waar teveel gips (CaSO₄) in zat, met als gevolg dat sulfaat uitloogt en zich over de rest van de stenen verspreidt.

De kalksteen afschermen met een coating ligt voor de hand, maar de meeste coatings dichten de poriën in de steen iets te goed af zodat er schimmel onder gaat groeien. Bovendien bestaan tegenwoordig grote bezwaren tegen coatings die een monument permanent veranderen om de simpele reden dat je ze er nooit meer af krijgt.

In het tijdschrift Scientific Reports wordt nu het idee beschreven om het kalksteenoppervlak hydrofoob te maken door het te behandelen met een oplossing van oliezuur (cis-9-octadeceenzuur, C₁₇H₃₃COOH). Die moleculen assemblieren zichzelf tot een monomoleculaire deklaag die water uit de buurt houdt maar de onderliggende steen nog wwel een beetje laat ‘ademen’.

Het resultaat kun je vervolgens ‘superhydrofoob’ maken door een tweede behandeling, nu met 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltrimethoxysilaan (C₁₀H₄F₁₇Si(OMe)₃, afgekort FAS). In de praktijk blijkt dit ongeveer eenzesde van de oliezuurmoleculen in de deklaag te vervangen.

Met een zelfgeknutselde röntgenfotoelektronenspectroscopie-opstelling keken de onderzoekers wat er gebeurt als je fijngemalen steenmonsters op deze manier coat en vervolgens aan SO₂ blootstelt. Het bleek er op neer te komen dat de deklaag water goed genoeg uit de buurt houdt om een ‘natte’ omzetting van CaCO₃ te voorkomen, terwijl FAS bovendien de bovenste calciumionen lijkt te stabiliseren zodat ze ook niet meer ‘droog’ hun CO₃^2- door SO₃^2- vervangen. Neerslag van gips bij een lage pH houdt de coating ook redelijk goed tegen.

Wat de onderliggende chemie is, weten de onderzoekers duidelijk ook niet helemaal zeker. Het belangrijkste is voor het dat het werkt: ze hebben al een paar steenmonsters van de kathedraal met succes gecoat.

bron: Scientific Reports, University of Iowa