Ecocompatibilità ed ecosostenibilità:il contributo dei metodi chimici innovativi per i Beni Culturali

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Luigi Campanella, ex presidente SCI

 

Da ricerche economiche intraprese nel settore dei Beni Culturali risulta che quest’ultimi in Italia producono all’incirca 40 miliardi di Euro l’anno, pari a 2.6% del PIL, mentre in Inghilterra rendono 73 miliardi di Euro. Se si confronta questo dato con il numero di siti dichiarati patrimonio mondiale si apprende che l’Italia occupa il primo posto in classifica con 35 siti, pari a 11.2% del patrimonio mondiale totale contro 18 siti del Regno Unito, pari al 5.8%. Le cause di questa apparente contraddizione vanno ricercate nel degrado e nell’impoverimento economico dei siti culturali per chiusure, perdite o riduzioni, nella mancanza di un’attività programmatica, nella localizzazione preferenziale in città che soffrono dell’inquinamento urbano e anche del ritardato trasferimento di innovazione tecnologica.

Nella discussione ed attuazione di strategie che mirino ad un miglioramento della situazione attuale, il termine “sostenibilità” è ormai frequente. Esso può essere inteso sotto l’aspetto ambientale, igienico-sanitario, economico. Per il settore del restauro e della conservazione quest’ultimo si riferisce all’ottimizzazione dei cicli di manutenzione rispetto al rapporto costi/benefici, dove nei costi sono compresi sia quelli operativi sia quelli legati al degrado del bene e nei benefici le ricadute in termini di visitatori ad un patrimonio in salute e sempre disponibile al pubblico. Per quanto riguarda, invece, la sostenibilità sotto l’aspetto igienico-sanitario è da tenere presente che i restauratori sono figure professionali molto esposte sia a malattie professionali sia a problemi di sicurezza in ambiente di lavoro a causa dei metodi e dei materiali impiegati. L’esteso uso di solventi chimici nel settore (durante la pulitura, ma anche contenuti nei prodotti adoperati per il consolidamento, il fissaggio e la protezione finale) comporta, infatti, rischi per l’operatore che dipendono, tra l’altro, da quanto i composti sono accumulabili e volatili, in quanto l’ingresso nell’organismo avviene attraverso il contatto (più facilmente evitabile) e l’inalazione e il loro accumulo combinato (inevitabile anche se si controlla il livello delle singole esposizioni) può far raggiungere livelli di concentrazione con conseguenze nocive per la salute. La sindrome della Sensibilità Chimica Multipla, di cui sempre più si parla, deriva proprio da una sensibilità a queste involontarie e casuali combinazioni. Mentre ufficialmente questa categoria conta qualche migliaia di lavoratori, in realtà i restauratori operanti in Italia sono di più, molti dilettanti e volontari.

C’è, poi, l’aspetto ambientale: i prodotti utilizzati, con il loro carico di pericolo, sono smaltiti, spesso impropriamente, nell’ambiente circostante con conseguenze molto negative.

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Considerando quanto esposto sopra, risulta chiaro che un investimento nell’innovazione del settore può avere delle ricadute importanti per gli aspetti igienici ed economici. L’innovazione può essere di processo, come nel biorestauro, un campo ampio che include la sostituzione di prodotti di sintesi nocivi o tossici con microorganismi antagonisti per il controllo di specie nocive per il materiale dei beni; come nella bioricostruzione, dove il consolidamento di materiale degradato è affidato a specie biologiche capaci di sintesi in situ, come nell’uso di enzimi per l’asportazione selettiva e controllata di materiale estraneo o alterato.

L’innovazione di prodotto riguarda, invece, i prodotti per il restauro, la manutenzione, la proposta di nuovi solventi, tensioattivi, polimeri riparatori e prodotti di vario genere, tutti più duraturi, più economici e, soprattutto, più sicuri e sostenibili di quelli oggi in uso. Infine, c’è un aspetto di innovazione tecnologica che comprende la definizione di nuovi indicatori dello stato di conservazione delle matrici di differente materiale (lapidee, lignee, cartacee), come è avvenuto con l’uso della tecnica NMR di superficie. Il concetto di restauro sostenibile è quindi legato a diversi filoni di ricerca; quelli più affini al settore della chimica mirano generalmente alla proposta di prodotti più sicuri e stabili e meno volatili, aggressivi e bioaccumulabili; auspicabile è una produzione che impieghi solo fonti rinnovabili e processi di sintesi puliti (prodotti secondari di reazione biocompatibili e atossici).

I prodotti per il restauro e la conservazion, per le diverse caratteristiche chimiche e la specificità di alcune operazioni, sono di norma destinati ad una specifica classe di materiali. Tra queste, la classe dei materiali cellulosici e specificatamente quelli cartacei vede da qualche tempo un interesse crescente di ricerca in quanto la carta prodotta dalla seconda metà dell’ottocento in poi mostra problemi conservativi per fattori intrinseci dovuti all’acidità così importanti da mettere a repentaglio un immenso patrimonio librario.

In generale la carta è considerata un materiale di natura eterogenea e talvolta complessa costituita da una matrice fibrosa, non esclusivamente di cellulosa, additivata di collante e anche di altre sostanze quali minerali o sbiancanti ottici. Dal punto di vista chimico il degrado dei materiali cartacei può essere riassunto sinteticamente con reazioni di idrolisi (rottura del legame beta-glicosidico della cellulosa catalizzata in ambiente acido) e di ossidazione, interconnesse tra loro (i terminali ossidrilici vengono trasformati per ossidazione in carbossili) che portano generalmente ad un ingiallimento e ad una diminuzione della resistenza meccanica con conseguenze negative estetiche, culturali (lettura spesso compromessa) e di manualità (fragilità della carta anche al tatto). Attualmente il restauro della carta si avvale di trattamenti per la deacidificazione e per il consolidamento. Quest’ultimo avviene o per laminazione (il foglio da trattare viene incluso tra due fogli consolidanti) o per applicazione di un mezzo consolidante in forma liquida. Tra quest’ultimi è molto diffuso l’uso di soluzioni acquose di esteri di cellulosa, soprattutto di metil-cellulosa, un composto non tossico e molto diffuso nel settore, ma la cui sintesi richiede l’uso di clorometano, un composto cancerogeno. Attualmente la ricerca vede l’impegno di diversi studiosi per identificare sia prodotti sintetici alternativi, efficienti e chimicamente stabili, sia prodotti naturali che offrono opportunità interessanti.

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Un diverso problema nel restauro della carta sono, invece, le macchie. Esse costituiscono in prima istanza un problema esclusivamente estetico che può impedire la lettura del testo (manoscritti, documenti, libri) o la percezione estetica dell’oggetto (dipinti su supporto cartaceo). Tuttavia, talvolta, come nel caso di macchie di ruggine che possono originarsi per l’ossidazione di impurezze nella carta o di attacchi presenti sui fogli, il problema non rimane puramente estetico, in quanto il ferro agisce da catalizzatore nei processi ossidativi della cellulosa. La rimozione o l’attenuazione della macchia è, quindi, consigliata. Metodi di pulitura tradizionali per la rimozione di macchie di ruggine utilizzano reattivi chimici adatti a sequestrare il ferro dalla carta e generalmente si basano su reagenti riducenti, spesso abbinati a complessanti, capaci di ridurre il ferro (III) a ferro (II). Data la crescente attenzione verso la sostenibilità, primariamente da un punto di vista sanitario ed ambientale, i metodi di pulitura alternativi sono attualmente oggetto di diversi lavori di ricerca. Uno anche da noi esplorato è basato sull’elettroforesi, utilizzata in maniera non convenzionale. Comunemente, l’elettroforesi viene usata in ambito chimico e biomedico per la separazione di macromolecole. Quando particelle o molecole cariche, immerse e sospese in un fluido (il cui pH influenza lo stato di carica elettrica), sono sottoposte all’azione di un campo elettrico, l’attrazione elettrostatica verso gli elettrodi provoca il movimento delle particelle/molecole cariche verso gli elettrodi. E’ quindi ragionevole supporre che in condizioni sperimentali adatte si possano spostare le particelle/molecole estranee (macchia) dal materiale di supporto (oggetto) quando tale materiale è immerso in un fluido ed è sottoposto all’azione di un campo elettrico. Esiste poca e contrastante letteratura in questo senso: alcuni testi descrivono reperti sottomarini (ad esempio lignei o in pelle) trattati secondo questo principio per migliorare l’estrazione dei sali, ma anche per attenuare macchie di ruggine [3]; tuttavia, la letteratura menzionata non comprende pubblicazioni scientifiche internazionali. La carta è stata tra i primi e più diffusi supporti utilizzati per applicazioni analitico-chimiche dell’elettroforesi e l’esplorazione dell’applicazione dei principi elettroforetici alla sua pulitura è quindi molto interessante e promettente in alternativa ai tradizionali trattamenti chimici.

 

Riferimenti

[1] L.Campanella, C.Costanza, A.De Lera (2009) “Riparazione di carta invecchiata artificialmente e foto degradata”, comunicazione orale a: AlAr, Convegno nazionale sistemi biologici e beni culturali, 6-7 Ottobre, 2009, Palermo, Italia.

[2] Zhou Zhi-gang, Liu Zhi-li, Liu Xue-xian, “Study on the isolation, Purification and Antioxidation Properties of Polysaccharides from Spirula maxima”, Journal of Integrative Plant Biology, 1997, 39(1), 77-81.

[3] D. Pennec S., Lacoudre N., Montlucon J., “The conservation of Titanic artefacts”, Bulletin of the Australian Institute for Maritime Archeology, 1989, 13(2), 23-26.

[4] T.Hayashi, K.Hayashi, “Calcium Spirulan, an inhibitor of enveloped virus replication, from a blue-green alga, Spirulina platensis”, Journal of Natural Products, 1996, 59, 83-87.

[5] Q.Jiao, Q.Liu “Simple Spectrophotometric method for the estimation of algal polysaccharide concentrations”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1999, 47, 996-998.

[6] E. Scarpellini, R. Caminiti, L. Campanella, S.H.Plattner, S.Nunziante Cesaro “Innovation in Paper Preservation: Green Chemical Treatments – First Results”, comunicazione di congress su poster a: CMA4CH 2014, 14-17.12.2014, Roma, Italia.

[7] R.Caminiti, L.Campanella, S.Nunziante Cesaro, S.H.Plattner, E.Scarpellini, “ Materiali e metodi innovativi per il restauro sostenibile” in: Atti dei V Convegno Internazionale “Diagnosis for the conservation and valorization of cultural heritage”, 11-12.12.2014, Napoli, Italia, Aracne Editore, ISBN 978-88-548-7855-6, pp.1-10.

[8] R.Caminiti, L.Campanella, S.Nunziante Cesaro, S.H.Plattner, E.Scarpellini, “Effects of innovative green chemical treatments on paper – can they help in preservation?” in: Proceedings of the Green Conservation of Cultural Heritage Congress, 27-28.10.2015, Roma, Italia, International Journal of Conservation Science (in press).

[9] D.G.Suryawanshi, S.K.Bisaria “Removing Metallic Stains from Paper Objects Using Chelating Agents EDTA”, Restaurator, 2008, 26(4), 276-285.

  

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Nonostante le proposte siano state fatte si è aperta la fase di discussione publica ed E’ APERTA LA RACCOLTA DI FIRME PER LA PETIZIONE ALLA IUPAC per dare il nome Levio ad uno dei 4 nuovi elementi:FIRMATE!

https://www.change.org/p/international-union-of-pure-and-applied-chemistry-giving-name-levium-to-one-of-the-4-new-chemical-elements

 

 

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