Beni culturali e inquinamento atmosferico.

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Luigi Campanella, già Presidente SCI

La protezione e conservazione dei Beni Culturali dovrebbe essere priorità per un Paese che proprio nei Beni Culturali ha la sua principale ricchezza. L’accertamento dello stato di conservazione permette l’individuazione delle cause di degrado e di dissesto, dei meccanismi responsabili dei fenomeni alterativi riscontrati con la messa a punto di tecniche opportune per le procedure d’intervento. Tale attività deve essere applicata sia a livello di prescrizione normativa, sia a livello di diagnosi e di intervento sui manufatti.

La legislazione italiana riguardante le problematiche relative all’inquinamento atmosferico è mirata alla sola tutela della salute umana e degli ecosistemi naturali e non tocca minimamente la salvaguardia del patrimonio storico – artistico, l’unica eccezione è costituita dalle opere d’arte esposte all’interno dei musei, regolate dall’art. 150 del Decreto Legislativo n. 112 del 1998 per il problema della qualità dell’aria all’interno e le implicazioni dell’ambiente esterno sulle opere conservate. Per i riferimenti legislativi sulla salvaguardia del patrimonio storico – artistico occorre appellarsi alla normativa europea; in particolare alle Direttive 62 del 1996, 30 del 1999 e al V programma quadro del quadriennio 1998-2002 che definisce una prima disciplina sull’argomento, identificando anche dei valori soglia per i diversi inquinanti .

La conservazione di un’opera d’arte quale testimonianza artistica e storica è universalmente considerata un atto obbligatorio di cultura; di conseguenza lo studio preliminare dello stato di degradazione in cui l’opera si trova in seguito all’azione del tempo e dell’ambiente alterato da attività antropiche assume una importanza fondamentale. La materia e quindi l’aspetto di un’opera sono soggetti a continue inevitabili trasformazioni. Sotto il profilo artistico ciò corrisponde ad una variazione dei rapporti estetici rispetto a quelli originali; sotto il profilo chimico – fisico, ad una alterazione dei materiali, in particolare di quelli più a diretto contatto con l’ambiente. La conoscenza di tali trasformazioni e delle loro cause è alla base di qualsiasi intervento di manutenzione, restauro e conservazione.

Fra i materiali dei Beni Culturali la Carta ha di recente riassunto il ruolo primario che la storia le aveva assegnato e che sembrava messo in discussione dalle tecnologie informatiche. Il degrado della carta costituisce il problema principale per quanto riguarda la protezione del “bene” (libri antichi, documenti, etc.), dagli attacchi di agenti esterni di varia natura (ambientali, biologici, chimico-fisici, ecc.) e dall’aggressione di fattori interni al materiale stesso. L’invecchiamento dei materiali, la loro sensibilità ad agenti inquinanti, la loro vulnerabilità in seguito ad azioni di corrosione sono tra le cause più frequenti del degrado. Bisogna pertanto conoscere l’insieme del quadro storico, ambientale e diagnostico del manufatto per intervenire in modo responsabile e appropriato trattandosi di beni che hanno rilevanza per significato storico e valore documentario, anche riferendosi al dovuto rispetto per le generazioni future.

Le indagini per la valutazione dello stato di conservazione devono essere rivolte allo studio delle cause e dei meccanismi di alterazione con tecniche e metodi in grado di esprimere il degrado con uno o più parametri quantificabili attraverso la progettazione e la sperimentazione di protocolli di procedura. A tale proposito le tecniche di invecchiamento artificiale consentono di verificare il comportamento nel tempo e la stabilità della carta ai fini della salvaguardia del patrimonio artistico, ma anche della possibilità di poter costruire eventuali nuove scale archeometriche per la datazione di reperti cartacei di interesse archeologico.

La stabilità chimica o inerzia chimica (in effetti il primo termine si riferisce alla termodinamica,il secondo alla cinetica) è la caratteristica di un composto a non decomporsi facilmente o ad essere modificato chimicamente, è consigliata per i materiali utilizzati nei beni culturali poiché essa garantisce la capacità di resistere al degrado chimico (ad esempio la carta col tempo e all’esposizione variabili durante la consultazione o l’esposizione può diventare fragile). La permanenza della carta è definita nella norma UNI EN ISO 9706 come la proprietà di rimanere chimicamente e fisicamente stabile per lunghi periodi di tempo, cioè di mantenere le sue caratteristiche senza un deterioramento significativo nelle normali condizioni di conservazione e di uso. La valutazione della permanenza della carta consiste nell’esame della composizione e delle proprietà originali della carta (assenza di sostanze incrostanti, come lignina ed emicellulose, e caratteristiche di resistenza meccanica), nello studio del comportamento della carta rispetto a particolari condizioni di invecchiamento accelerato (le condizioni normalizzate più usate sono quelle previste dalla norma ISO 5630-3, cioè T=80 °C e U. R. 65 % per 24 giorni), nella combinazione di entrambi queste informazioni.

Il componente principale della carta è la cellulosa (Figura 1), polimero lineare naturale polidisperso, costituito da un numero variabile di molecole di anidro-D(+)-glucosio (unità monomerica), legate tra loro mediante legami 1-4-ß-glucosidici. L’unità strutturale è il cellobiosio. Il numero di volte in cui ciascuna unità monomerica è ripetuta nella macromolecola è il grado di polimerizzazione e rappresenta una media fra tutti i gradi di polimerizzazione delle singole catene costituenti la cellulosa.

Le molecole di cellulosa si legano fra loro fino a costituire delle fibre, al cui interno è possibile distinguere, anche se non esiste un confine netto, zone con struttura geometrica definita (zone cristalline) e zone in cui le macromolecole sono disposte in modo disordinato (zone amorfe). La regione cristallina conferisce resistenza alla struttura, mentre quella amorfa rappresenta la parte più fragile e facilmente aggredibile.

Figura1: Struttura della cellulosa

L’invecchiamento della carta è dovuto a variazioni della struttura della cellulosa come idrolisi, ossidazione, biodegradazione, fotodegradazione e rigonfiamento delle fibre che provocano rotture dei legami nelle catene polimeriche, e ossidazione con formazione di gruppi carbossilici e produzione di radicali con conseguenti ingiallimento, infragilimento, attacco da insetti (tarli, termiti) o, da batteri, funghi e muffe, umidità, polvere, danni fisici, strappi, usura, aggressione da parte di inquinanti aggressivi, come, a volte, gli stessi inchiostri chimicamente instabili ed anche da parte dei depositi lasciati dalle dita dei lettori. L’ingiallimento e l’infragilimento sono legati all’ossidazione della carta e quindi di per sè sono inevitabili, ma rallentabili. L’ossidazione della carta si verifica sia per degrado, legato all’esposizione alla luce (fotoossidazione) , sia per via acida causata da problemi interni legati ai nuovi metodi di produzione della carta e all’acidità dell’inchiostro. Ad esempio gli inchiostri ferrogallici impiegati sui manoscritti provocano sui supporti azioni di degrado di molteplice natura. L’acido in essi contenuto catalizza l’idrolisi della cellulosa che conduce a scissione delle catene polimeriche fino ad arrivare a forare il documento stesso. L’acidità non è tuttavia la sola causa dell’effetto “corrosivo” di questi inchiostri. Gli ioni ferro(II) sono sospettati catalizzare una degradazione di tipo ossidativo che, insieme all’idrolisi, opera un’azione sinergica nel degrado complessivo. Normalmente lo stato delle fibre è monitorato indirettamente con misure meccaniche macroscopiche, correlandole con analisi chimiche, volte a determinare il grado di acidità del foglio; infatti la progressiva acidificazione sembra essere la principale causa del processo di degradazione. Si deve potere intervenire anche preliminarmente, con trattamenti sulla carta, mediante azioni protettive ed inibitrici delle reazioni responsabili dell’invecchiamento ; devono inoltre essere effettuati studi dettagliati, basati su validi procedimenti di invecchiamento artificiale ed accelerato dei materiali cellulosici moderni.

Fra gli agenti responsabili dell’invecchiamento ci sono anche i radicali liberi , ad esempio i radicali idrossilici con facilità distaccano atomi di idrogeno dalla cellulosa dando perciò origine ad una catena di reazioni radicali che che portano a scissione e legami trasversali delle molecole di cellulosa. I legami trasversali dei radicali cellulosici risultano in una trama più densa delle catene di cellulosa con meno spazio per le molecole d’acqua a formare legami idrogeno. Perciò le aree della carta danneggiate dalla corrosione sono meno idrofile delle aree non danneggiate. Come conseguenza la carta diviene più fragile fino a rompersi.

 

La protezione della carta dai deterioramenti indotti da potenziali specie ossidanti, soprattutto dai radicali liberi a livello molecolare, si può effettuare con gli antiossidanti, categoria di sostanze eterogenee, come vitamine, minerali, aminoacidi essenziali, Gli antiossidanti agiscono in concentrazione bassa rispetto a quella del substrato cartaceo ossidabile e prevengono o ritardano in modo significativo l’ossidazione di questo substrato; reagiscono con i radicali liberi, ne riportano l’equilibrio chimico grazie alla possibilità di fornire loro gli elettroni dei quali sono privi e si trasformano in nuove specie radicaliche, stabilizzate per risonanza e poco reattive. Possono agire singolarmente o interagire, proteggendosi a vicenda nel momento in cui vengono ossidati. Ciascun antiossidante ha un campo di azione limitato ad uno o due specifici radicali liberi. Dal punto di vista chimico si suddividono in: naturali (es. tocoferolo, acido ascorbico) e sintetici (es. il propilgallato).

Da quanto detto sinora si comprende quanta chimica ci sia nella protezione di libri,collezioni di documenti,biblioteche,archivi. A suo tempo io credo che la Chimica avrebbe dovuto fare di più per mantenere il suo carattere prioritario in questo campo:non furono molte le sedi di Corso di Laurea in Chimica che istituirono curricula sui Beni Culturali. La riforma obbligata,in quanto imposta dall’Europa,ha indotto il MIUR ad istituire i Corsi di Laurea per gli addetti scientifici dei Beni Culturali. Forse anche in questi la presenza della Chimica è inferiore rispetto alla reale incidenza della nostra disciplina nei processi di conservazione e restauro dei Beni Culturali

 

Una commemorazione.

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Si commemorano in questi giorni i 70 anni della pubblicazione di Se questo è un uomo; il testo di Levi, scritto fra la metà del 1945 e il gennaio 1947 fu rifiutato due volte da Einaudi, a causa della valutazione negativa della Ginzburg e di Pavese, secondo i quali c’erano già troppe testimonianze sui campi di concentramento.

Il testo fu dunque pubblicato da de Silva, una piccola casa editrice, nell’autunno 1947 e fu solo oltre 10 anni dopo che Einaudi lo pubblicò negli Struzzi.

Anche noi facciamo una piccola commemorazione; par nostra.

Luigi Campanella, già Presidente SCI.

Sono fra coloro che hanno appreso con dolore la notizia del passaggio de La Chimica e l’Industria dall’edizione cartacea a quella solo on line. Ritengo che l’informatizzazione contribuisca moltissimo alla migliore organizzazione della nostra società, ma penso anche che un bel testo cartaceo da potere sfogliare fisicamente sia più godibile e più stimolante. Molti si chiederanno cosa c’entri questo discorso con Primo Levi a cui è dedicato questo mio breve articolo.

La ragione è questa: rileggendo i cartacei del giornale della SCI ho avuto la possibilità di imbattermi in una lettera di Primo Levi al Direttore della Chimica e l’Industria e così di conoscere  su una figura così maestosa ancora di più, cose che prima non conoscevo e che forse non avrei mai saputo se non avessi avuto disponibile proprio quella raccolta cartacea.

La lettera è del novembre 1947 ed è scritta da un Primo Levi ventisettenne. Il chimico, scrittore, scultore ci parla del complesso industriale che i tedeschi realizzarono  nell’area di Auschwitz, 40 Km ad ovest di Cracovia, con il fine di produrre gomma sintetica a partire dal carbone.attraverso la cokificazione, il carburo di calcio, l’acetilene, il butadiene ed il processo di polimerizzazione per emulsionamento. Nella lettera c’è il tentativo di correlare la capacità produttiva agli spazi occupati dalla fabbrica ed alla natura delle materie prime utilizzate nonchè all’organizzazione aziendale ai fini della soluzione del problema “sociale” della sistemazione della mano d’opera in campi di concentramento disposti a corona attigui al cantiere. I bombardamenti alleati sulla fabbrica ne preclusero qualsiasi produzione fino alla presa in carico da parte dei russi che vollero esaltare nel ciclo produttivo restaurato gli aspetti analitici di controllo delle materie prime e dei prodotti finiti. Eravamo nel 1945, ma in tutto ciò ritroviamo i cardini delle strategie industriali moderne a conferma che Primo Levi fu un chimico che pensava con le mani, forse una dote che oggi con la robotizzazione ed automazione di molte attività si è persa.

La stessa dote che consentì a Primo Levi di inventare e sperimentare vernici nuove e di riutilizzare gli scarti delle produzioni per realizzare sculture  di filo di rame intrecciato: Arte e Scienza pure dopo un dramma incommensurabile come quello delle stragi naziste,a conferma del ruolo rigenerante della cultura.

 

Voi che vivete sicuri
nelle vostre tiepide case,
voi che trovate tornando a sera
il cibo caldo e visi amici:
considerate se questo è un uomo,
che lavora nel fango,
che non conosce pace,
che lotta per mezzo pane,
che muore per un sì o per un no…

(Primo Levi, primi versi della poesia Shemà epigrafe in Se questo è un uomo)

 Riferimenti:

http://www.cid-torviscosa.it/attivita/news/il-lager-di-buna-monowitz-nella-descrizione-di-primo-levi-in-una-lettera-dimenticata-alla-rivista-la-chimica-e-lindustria-del-1947/

L’Arte nei Musei di Scienza.

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Luigi Campanella, già Presidente SCI

Il concetto di arte non riguarda solo il campo delle arti applicate ma può essere riferito anche ad una poesia,ad uno spartito musicale o anche ad un oggetto utilizzato nel campo scientifico, oggetti didattici e artistici al tempo stesso che rappresentano un patrimonio storico-artistico e scientifico inestimabile; simboli dell’evoluzione scientifica legati ad un concetto di bellezza durevole nel tempo, punto di incontro fra Arte e Scienza, gli strumenti scientifici sono stati oggetto di interesse dei più grandi collezionisti a partire dal secolo XVI fino al XVIII, esposti all’interno delle Wunderkammer per la loro bellezza e raffinatezza di lavorazione, esprimevano il gusto e gli interessi scientifico-culturali dell’aristocrazia del tempo.

Inizialmente non venivano neanche utilizzati in campo scientifico perché considerati imperfetti e non in grado di rispondere alle teorie che avevano determinato la loro nascita, per cui era considerato maggiormente l’aspetto estetico che rappresentava il vanto e la grande maestria artigianale degli artisti a cui venivano commissionati tali oggetti.

Questi oggetti servivano alle misure relative alle scienze esatte: geometria, astronometria, geografia, cronometria ed alle varie branche della fisica;oggi gli stessi strumenti,a parte le dimensioni,sono costruiti con spirito puramente utilitario ed applicativo..

Ma una volta non era così. Molti scienziati al servizio di corti principesche ritenevano di dover fare costruire oggetti degni dello splendore dei loro mecenati e ne affidavano l’esecuzione ad artigiani di grande valore, essi stessi sovvenzionati dal signore del luogo.

Nascevano così quei compassi d’argento dorato, quegli astrolabi cesellati e incisi il cui lusso è ancora oggi apprezzato e fonte di grande sorpresa.

E’ evidente che la loro funzionalità doveva prevalere sull’ aspetto puramente decorativo che doveva invece essere inteso soltanto come abbellimento,comunque studiato in modo di non impacciare mai l’operatore.

La forma dell’oggetto così come ci si presenta non è mai casuale ma deve seguire una serie di regole imposte dalla funzionalità dell’oggetto stesso, che da principio sembra essere lontano da un concetto di bellezza; lo studio della strumentazione scientifica in realtà contiene in sé un forte fascino estetico ma è anche simbolo dell’evoluzione umana.

La storia della produzione scientifica, in particolar modo in Italia è sempre stata ostacolata dalla mancanza di cultura scientifica e tranne in rari casi, gli oggetti creati sono stati di scarso rilievo.

Gilberto Govi Fisico (1826 – 1889)

Un quadro più accurato ci è presentato dal Govi nel 1873 in una magistrale relazione sugli strumenti scientifici, in cui egli mostra la necessità di iniziare anche nell’Italia rinnovellata le industrie di precisione.

“..l’industria degli strumenti di precisione o scientifici non si mostra né si fa importante se non nei luoghi dove le scienze pure o applicate si coltivano con amore, sono apprezzate dal pubblico, onorate e favorite dal governo. Così a

Venezia e Genova dove il commercio alimentava gli studi della Nautica si cominciarono a costruire le migliori bussole, i buoni astrolabi e le carte da navigare ed ancora ai tempi di Galilei si imposero buoni lavoratori di lenti e cannocchiali.In Germania invece gli orologi, necessari a gente divenuta economa del tempo, si fecero squisitamente in Allemagna e furono perfezionati nell’Olanda navigatrice; poi in Inghilterra divenuta a sua volta la prima nazione navigatrice si imposero ottimi strumenti per l’astronomia, e,dietro la spinta dal genio e dalla reputazione del Newton, si lavorarono prismi, cannocchiali, telescopi a riflessione, termometri, barometri, macchine pneumatiche, microscopi, ecc. che per molti anni non ebbero rivali.

Il Colbert fondando l’Academie des Sciences fece sorgere in Francia l’ndustria di precisione, che toccò il suo apogeo nella prima metà del XX secolo nelle officine del Gambey, del Lenoir, del Fortin, del Cauchoix, del Soleil, ecc., quando in Parigi sedeva una pleiade di illustri scienziati, e alle intemperanze guerresche era succeduto un periodo di pace operosa e feconda.

Nell’Italia intanto, esauritisi quegli antichi conati di Genova e di Venezia, e l’eccitamento momentaneo destato in Roma dal Cesi coi Lincei, e in Firenze dal Granduca Ferdinando e dal principe Leopoldo con l’Accademia del Cimento non si stabilì mai una vera industria di precisione.

Si fecero sforzi individuali, talvolta meravigliosi, si ebbe ingegnosità somma e fecondità nell’ideare strumenti, ma, non essendo abbastanza diffusa, né sufficientemente incoraggiata a cultura delle scienze, le officine dei costruttori non trovarono capitali per fondarsi e non sorsero, o morirono sul nascere,purtroppo specialmente in Italia..

L’Amici fu nella prima metà di questo secolo il più insigne fra i costruttori di microscopi e di camere lucide, ma neppure esso instituì una vera industria, non avendo mai avuto più di tre o quattro operai in ristrettissimo laboratorio, così mal fornito degli arnesi necessari al lavoro, che le sue combinazioni di lenti, comprate avidamente dai Francesi, dagli Inglesi e dai Tedeschi, venivano rimontate da loro su nuovi strumenti, lavorati con quella finitezza che l’illustre micrografo non poteva conseguire nella sua modesta officina.

I termometri e le altre vetrerie soffiate dal canonico Bellani erano saliti in qualche reputazione fra noi, perché non avevano chi facesse meglio di lui, ma nessuno, se non forse qualche curioso, ne esportò mai, né se ne fece un ramo di commercio.

I compassi di fabbrica milanese o padovana, quantunque ben lavorati, per il peso eccessivo non poterono mai competere vittoriosamente con quelli di Francia o di Svizzera, altrettanto precisi ma più leggeri e quindi più comodi tanto che l’officina Galilei di Firenze, fondata e diretta per alcun tempo dal compianto prof. Donati, dopo alcuni tentativi di costruzione di qualche strumento ottico, finì per lavorare specialmente a contatori e apparecchi pei telegrafi.

In Italia non sono mai nate fabbriche d’orologi, malgrado la fama del Dondi autore di un antichissimo planetario, e se ne ebbe la Savoia, dove prosperano ancora, li perdemmo nel 1859 quando fu ceduta quella terra alla Francia.

“Per gli strumenti chirurgici invece, hanno anche gli italiani alcune officine nelle quali si lavorano industrialmente, e dalle quali si esportano con qualche profitto”.

Queste le parole del Gori che ci indicano la situazione in cui si trovavano ad operare i costruttori degli strumenti scientifici in Italia e all’estero.

I primi campioni-tipo di lunghezza furono creati rapportandosi alle membra umane: l’auna, che serve a misurare i tessuti, ripete il gesto del merciaio ed ha, secondo i paesi, o la lunghezza del braccio o quella delle due braccia distese; il gomito va dal gomito all’estremità del dito medio, e così via.

Tra tutte queste unità il piede fu il più universalmente usato, e lo è ancora: il sistema più rapido e semplice per misurare le brevi distanze è, difatti, quello di percorrerle mettendo un piede dopo l’altro proprio come suggeriva il sistema di campionatura descritto nel 1522 dal geometra tedesco Jacob Koebel.

La Cina, mille anni prima dell’era volgare, l’applicava anch’essa, fissando la lunghezza del piede a mille grani di miglio.

Nella maggior parte dei paesi, veniva fissata una sbarra-campione ufficiale di bronzo, incastrata nel muro di un monumento o deposta in un edificio pubblico.

In agrimensura ci si serviva dei multipli del piede: la tesa e la pertica.

Le aree ed il volume erano calcolati in rapporto a questi campioni-tipo.

Per le capacità, che riguardavano recipienti di forma imprecisa, ci si serviva di forme cilindriche di pietra.

Alcune di esse sono ancora visibili presso la porta di certe chiese; a volte invece, i campioni-tipo erano di bronzo, conservati negli archivi delle città.

Esistevano anche dei boccali per misurare il vino e la birra e della moggia per il grano.

Per il peso si facevano, infine, dei campioni-tipo di bronzo, di pietra e persino di vetro: campioni-tipo che hanno preceduto quelli di platino(es. le pile di Carlo Magno, scodellini di bronzo incastrati l’uno nell’altro, le cui somme successive costituiscono una scala che va da pochi grammi a parecchi chilogrammi).

Il Museo della Bilancia a Campogalliano (Mo).

Lo strumento analitico più popolare sia per la frequenza d’uso sia per avere legato la sua funzione a quella di un settore. la gravimetria,il primo cronologicamente dell’analisi chimica sia per la ricchezza di esemplari esposti nei Musei è certamente la bilancia. Per quanto riguarda le bilance commerciali, la cui capacità va da qualche grammo a parecchi quintali, esse venivano decorate con particolare cura nei casi in cui la loro destinazione avesse un carattere ufficiale. La perfezione della loro esecuzione è particolarmente apprezzabile in un’epoca in cui i materiali erano ancora abbastanza rustici: certe bilance da gioielliere, vecchie di più di tre secoli, sono ancora funzionanti.

Concludendo :quando si parla di Arte e Scienza si cerca di ricomporre un’unione che proprio i Musei con la loro molteplice caratterizzazione ufficiale avevano messo in discussione,senza rendersi conto forse che nei Musei Scientifici c’è Arte come in quelli Artistici c’è Scienza

Strategie contro l’inquinamento “indoor”

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Luigi Campanella, già Presidente SCI

Con inquinamento indoor si intende l’inquinamento che interessa l’aria degli ambienti confinati, cioè quella presente in quei luoghi all’interno dei quali si svolgono attività umane sia di lavoro che conviviali, di svago o di riposo.

E’ comunque opportuno sottolineare che nell’ambito della definizione “indoor” vengono esclusi gli ambienti industriali, che pur essendo spesso confinati, presentano un tipo di inquinamento ben specifico e relazionato alla tipologia di lavoro.

Invece, al contrario di quanto succede in ambito industriale, nel caso di abitazioni, scuole, uffici, edifici pubblici, mezzi di trasporto, ecc., l’inquinamento indoor viene frequentemente sottovalutato per fattori di natura squisitamente culturale, psicologica o storica.

In realtà, diverse ricerche hanno dimostrato che in questi luoghi l’esposizione ad inquinanti di varia natura può essere addirittura superiore a quella relativa agli inquinanti in ambiente esterno o industriale.

Si tenga presente che il tempo speso da ognuno in ambienti confinati è di gran lunga superiore a quello speso in ambiente outdoor.

Un caso poi di particolare importanza è rappresentato dall’ambiente ospedaliero (sul quale scrivemmo già un post). Qui la possibilità di contrarre varie malattie, anche di tipo professionale,obbliga ad attenzione ancora maggiore,rappresentando i frequentatori una fascia debole di utenza.

Il problema dell’inquinamento indoor è emerso nel corso di questi ultimi anni: parallelamente al crescente desiderio di migliorare la qualità della vita realizzando condizioni di benessere e di salubrità ottimali per la salute. Risulta da tutto ciò quanto preziosa possa risultare una tecnologia capace di rimuovere da un ambiente indoor gli inquinanti in esso presenti.

Oggi si lavora a pitture foto catalitiche capaci di farlo utilizzando un processo fotodegradativo degli inquinanti stessi affidato alla presenza, fra i suoi componenti, di un semiconduttore fotocatalizzatore che, stimolato dalla luce solare, produce radicali liberi dell’ossigeno molto reattivi e quindi capaci di degradare fino alla mineralizzazione molti dei comuni inquinanti indoor.

I limiti a tale tecnologia sono due: necessità di illuminazione solare della parete verniciata, stop al processo nelle ore notturne.

L’implementazione è quindi indirizzata verso una modulazione della lunghezza d’onda attiva, modificando il fotocatalizzatore o drogandolo ed integrando nell’attuale composizione un generatore radicalico che possa svolgere il ruolo coperto nell’attuale versione dal sistema costituito da TiO2, luce solare, molecole di acqua ed ossigeno,capace di produrre radicali dell’ossigeno molto attivi per degradare gli inquinanti da abbattere.

Chemistry » “Phthalocyanines and Some Current Applications”, book edited by Yusuf Yilmaz, ISBN 978-953-51-3256-1, Chapter 10 Phthalocyanines: Alternative Sensitizers of TiO2 to be Used in Photocatalysis By William A. Vallejo Lozada, Carlos Diaz-Uribe, Cesar Quiñones, Mileidy Lerma, Catalina Fajardo and Karen Navarro DOI: 10.5772/67880

La plastica, un nuovo materiale per i Beni Culturali

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Luigi Campanella, già pesidente SCI

Il Museo ha subito negli ultimi 50 anni una profonda trasformazione che lo ha reso da sede di informazione a sede di conoscenza,essendo i due termini ben distinti anche concettualmente.

Su questa base sono nati e si sono imposti all’attenzione culturale nuovi musei, dove la novità ha, a seconda dei casi, riguardato le innovazioni ICT, l’organizzazione della struttura, i contenuti esposti.

In questo ultimo senso un museo nuovo è di certo il PLART di Napoli. Il Plart Napoli è uno spazio polifunzionale, un museo della plastica e centro di ricerca e restauro dei polimeri. Il Plart ospita una delle più ricche collezioni di plastiche storiche, con una esposizione di millecinquecento opere d’arte e design, tra prototipi e pezzi di culto della storia del design.

Tutti gli oggetti esposti sono accomunati dalla doppia anima di oggetto di uso comune e opera d’arte. La collezione del Plart raccoglie accessori, apparecchi elettronici, utensili in celluloide, acrilico, bachelite, fino al più recente PVC. Gli oggetti della collezione del Museo Plart Napoli appartengono tutti all’arco di tempo in cui il design ha dato il meglio di sé, dalla metà dell’Ottocento fino agli anni Sessanta.

Colorata, bianca, nera, duttile o inflessibile. Nelle sue mille varianti, la plastica è senza dubbio il materiale che ha dominato gli artefatti prodotti dall’uomo nell’ultimo secolo. Con i suoi pregi e i suoi difetti, questo materiale si è imposto come supporto per gli oggetti più vari, fino a diventare protagonista di opere d’arte e pezzi unici nella storia della creatività. Dalle Barbie ai lettori mp3, dai telefoni agli utensili della cucina siamo quotidianamente circondati da materiali plastici. Se fino agli anni Settanta si pensava alla plastica come a qualcosa di indistruttibile, oggi il suo tallone d’Achille è ben noto agli esperti di conservazione: la plastica, infatti, non solo non è immortale, ma subisce un processo di decomposizione tra i più insidiosi e difficili da arginare. Proprio per questo – cercare di salvare i “tesori di plastica” e rendersi conto per tempo dei primi segni di cedimento – da un paio d’anni scienziati di tutta Europa sono al lavoro al cosiddetto Popart Project, progetto finanziato dall’Unione Europea per la preservazione degli artefatti in plastica esposti in musei e gallerie. Un tempo si pensava fosse eterna, oggi sono evidenti i primi segni del degrado. Oggetti d’uso quotidiano e capolavori del design, tutti rischiano di andare perduti.

“La degradazione della plastica è una bomba a orologeria”, spiega Yvonne Shashoua, ricercatrice di conservazione al National Museum of Denmark di Copenhagen. In termini molecolari, infatti, la plastica è costituita da polimeri, gruppi di molecole fatte di lunghe catene di carbonio. Nel tempo, i legami chimici che tengono insieme queste catene si rompono man mano che vengono attaccati dall’ossigeno o dai raggi ultravioletti, o semplicemente si indeboliscono per effetto del calore ambientale. La riduzione delle proprietà meccaniche può essere determinata dall’ossidazione e dall’idrolisi attraverso meccanismi che coinvolgono i radicali liberi provenienti dall’ambiente e dalla rottura di legami chimici. Particolarmente sensibile a questo tipo di degrado è il polipropilene.

La resistenza alle aggressioni chimiche delle materie plastiche è in genere buona; il cloruro di polivinile, il PTFE e la sua variante, l’ETFE, il polietilene e il polipropilene risultano particolarmente resistenti all’attacco di acidi e di basi. Tutte le materie plastiche sono però soggette ad invecchiamento, a un processo lento di degradazione per effetto della luce del sole, soprattutto delle radiazioni ultraviolette,

Le conseguenze di questi processi hanno lasciato un segno indelebile su oggetti risalenti al XIX secolo o all’inizio del XX, come le pellicole fatte di celluloide o gli artefatti realizzati in cellulosa acetata. Per questo e altri tipi di plastica la decomposizione è autocatalizzata: quando i legami iniziano a rompersi, rilasciano degli agenti chimici che attaccano le catene stesse dei polimeri. In sostanza, si tratta di un meccanismo autodistruttivo difficile da bloccare, una volta avviato.

Le Materie plastiche sono Materiali polimerici costituiti in genere da macromolecole organiche, caratterizzati dalla possibilità di essere modellati in qualsiasi forma, quando si trovano allo stato plastico; vengono lavorati mediante procedimenti vari, generalmente a caldo. Le unità di base della materie plastiche, cioè i polimeri, possono essere naturali (come la cellulosa, la cera e la gomma naturale), artificiali, cioè costituiti da polimeri naturali modificati (come l’acetato di cellulosa e il cloridrato di caucciù) o sintetici,cioè prodotti mediante reazioni chimiche di sintesi o di addizione (come il nylon, il politene ecc.). I materiali iniziali sono resine sotto forma di granulati, polveri o soluzioni, dai quali si formano le materie plastiche finite. Si basano sulla chimica del carbonio, il quale ha la capacità di formare catene legate in forme diverse. Quando induriscono, le molecole di cui sono costituite le materie plastiche – i monomeri – si uniscono in catene, formando i polimeri, Le materie plastiche sono caratterizzate da un alto rapporto resistenza-densità, un’eccellente proprietà di isolamento termico, elettrico e acustico, e una buona resistenza ad acidi, basi e solventi. Le macromolecole dalle quali sono costituite possono essere lineari, ramificate o reticolate; nei primi due casi esse sono termoplastiche, cioè rammolliscono quando vengono riscaldate, mentre nell’ultimo caso sono termoindurenti, cioè induriscono in seguito a innalzamenti della temperatura.

Le proprietà di un polimero dipendono dal tipo di monomero con cui è stato ottenuto, dalla lunghezza delle macromolecole, dallo loro struttura e dal modo con cui si dispongono nello spazio le diverse macromolecole. I materiali amorfi hanno macromolecole disposte in modo disordinato, quelli cristallini presentano configurazioni spaziali ordinate.

Una strategia per arginare il problema del degrado consiste nell’aggiungere composti anti-invecchiamento capaci di bloccare la degradazione fin dalle sue fasi iniziali. Alcune di queste sostanze agiscono come degli schermi solari che proteggono le catene da ossigeno, luce e raggi ultravioletti. Spesso, però, gli additivi sono costosi e vengono centellinati in fase di manifattura. Oppure possono perdere la loro efficacia, lasciando “scoperto” il polimero e aprendo così la strada alla degradazione.

Una delle difficoltà maggiori per la conservazione è la varietà dei modi in cui diversi tipi di plastica si degradano per cui ciò che funziona bene per preservare un materiale può rivelarsi completamente deleterio per un altro.

La maggior parte delle plastiche moderne, ad esempio, decade principalmente a causa delle reazioni con l’ossigeno, ed è quindi più protetta se sigillata in un’atmosfera priva di ossigeno. La cellulosa acetata, invece, necessita di un trattamento diametralmente opposto: senza una ventilazione adeguata, i vapori di acido acetico che originano dall’invecchiamento del materiale ne accelerano il processo di decadimento.

L’esigenza che si verifica è quella di predire questi meccanismi di degradazione.

Per ciò si cerca di ‘velocizzare’ questi meccanismi, simulando il più possibile le condizioni di esposizione del manufatto/materiale.

Partendo dal presupposto che una simulazione fedele è impossibile si sono sviluppate nel tempo alcune procedure standard per l’esposizione dei materiali in modo tale che, almeno tra loro, possa esserci una accettabile riproducibilità dei risultati.

Esistono delle strumentazioni e delle metodologie che vengono generalmente utilizzate per sottoporre i materiali a cicli di invecchiamento ‘accelerati‘ rispetto all’esposizione naturale. Queste tecniche sono utilissime per paragonare il comportamento di diversi materiali, ma tutte le variabili devono essere attentamente valutate se si vuole predire la degradazione nel tempo.

Partendo dal presupposto che non si possono riprodurre esattamente tutte le variabili esterne, anche perché è proprio lo stesso ‘invecchiamento naturale’ che non è riproducibile, sono state sviluppati degli apparecchi e delle metodologie che consentono il controllo delle variabili più importanti, quali lo spettro di emissione delle lampade, la potenza emessa, la temperatura, l’umidità, etc.

 

Distretti tematici, chimica e beni culturali.

In evidenza

Luigi Campanella, già Presidente SCI.

Alcune Regioni Italiane al fine di organizzare la propria attività stanno istituendo Distretti tematici (DTC). Fra i temi più gettonati – e non deve sorprendere: siamo in Italia – quello dei Beni Culturali. La creazione di un DTC Regionale impegna le strutture scientifiche, formative, culturali a dare il proprio contributo, ciascuna ovviamente correlandosi alle proprie professionalità, competenze, conoscenze, capacità tecniche, acquisite in lunghi anni e trasferite di generazione in generazione insieme all’adeguamento che deriva dalla continua innovazione.

La Chimica in questa prospettiva deve assicurare il contributo della propria cultura che risponde all’esigenza, ma anche alla evidenza, della dimostrazione che la Chimica é da sempre considerata fra le discipline scientifiche la più vicina ai Beni Culturali, assumendo questa affermazione un significato ancor piu importante se si pensa che si riferisce in questo caso ad un’istanza territoriale per la quale le ricchezze culturali non possono non collegarsi a turismo, economia, prestigio internazionale.

Nel passato il legame stretto fra Chimica e Beni Culturali era sostanzialmente affidato al ruolo protettivo e conservativo della Chimica, anche però considerata in questa funzione causa della produzione di alterazioni negli originali, fino a parlare di falsi voluti e di reversibilità di restauro.

Oggi sembra quasi che i Beni Culturali vogliano ricompensare la disciplina aprendo ad essa nuovi campi di attività, di economia, di mercato anche in chiave europea.

La Chimica Europea schiacciata fra i bassi costi dell’energia del Medio Oriente ed i bassi costi della mano d’opera dell’Estremo Oriente si deve affidare per il suo sviluppo alla risorsa tecnologica che forse sola con il Nord America può mettere in campo con esclusività rispetto alle suddette zone geografiche favorite da gestione a risparmio.

La chimica in questo ultimo trentennio ha vissuto anche una propria trasformazione derivante dalla riscoperta di alcuni valori, espressione di un moderno Rinascimento chimico, quali la salute, la sicurezza, l’ambiente, la dignità umana. Questa trasformazione ha prodotto quella che oggi viene invocata come Chimica Sostenibile (Green Chemistry: i due termini vengono confusi, anche se in effetti la Green Chemistry è più finalizzata alle innovazioni che comportano maggiore protezione dell’ambiente, meno rifiuti, più circolarità economica piuttosto che alla esaltazione del rispetto fra le diverse generazioni e dell’equilibrio fra le diseguaglianze sociali  e civili dei Paesi ).

La Chimica Sostenibile (C.S.), proprio perchè correlata alla Green Chemistry ha trovato i suoi campi di intervento e sviluppo nell’ambiente, nella salute, anche nell’alimentazione in quanto ad essi collegata.

Oggi proprio per cercare di superare le due strette di cui si è detto la C.S.può divenire strategica a patto però di trovare nuove opportunità di applicazione. I Beni Culturali lo sono certamente: l’innovazione di prodotto e di processo della C.S. risponde a tale logica. Si tratta di trasferire tecnologie nate in ambito diverso (elettrochimica, reazioni in situ, materiali compositi) adattandole ai Beni Culturali, nel rispetto quindi della preziosità delle matrici studiate e si tratta di estendere ai Beni Culturali le applicazioni di nuovi prodotti, solventi, detergenti, consolidanti nati per altre finalità.

I Dipartimenti di Chimica delle nostre università da tempo sono impegnati in queste direzioni valorizzando il ruolo protettivo delle sostanze naturali, svilupppando strumentazioni di controllo ad elevato tasso di innovazione tecnologica, mettendo a punto tecnologie di restauro più efficaci, più stabili, più sicure contribuendo così quindi anche ad abbattere un ulteriore fenomeno che il DTC dovrà affrontare e che riguarda la salute degli operatori e lo svilupparsi fra di essi di malattie professionali sempre più frequenti. In molti casi innovazione di prodotto e di processo vuole anche dire economia e protezione della salute e dell’ambiente

 

La nostra avventura.2.

In evidenza

Luigi Campanella, già Presidente SCI.

Torno su un mio recente post indicavo “la natura come la stella polare” ( l’espressione é dell’amico Vincenzo Balzani) per la diffusione della chimica ed anche per le attività accademiche di insegnamento e ricerca.

Ci ritorno perchè in una biografia di Alexander Von Humboldt scritta da Andrea Wulf si parla di lui come di un poeta della natura,un eroe perduto della scienza,il creatore della Naturgemalde (descrizione della Natura).

Von Humboldt ha intuito per primo che la Natura non é solo una sommatoria di parti,ma piuttosto un integrale divenendo con tale impostazione un illuminista romantico.

Alexander Von Humboldt

Il ruolo delle foreste nell’ecosistema e per il clima,le basi della classificazione di animali e piante, la trasformazione antropica dell’ambiente in paesaggio sono alcune delle sue ricerche descritte in testi importanti come Cosmos o Quaderni della Natura. La Natura diviene così anche la ispiratrice capace di influenzare l’immaginazione delle persone e di conseguenza di produrre arte in chi ne ha la sensibilità. Guardando a quanti hanno cercato di mettersi in scia a Von Humboldt troviamo biologi, naturalisti, genetisti, perfino  politici a partire da Charles Darwin con la sua teoria dell’evoluzione,dall’inventore della biologia Lamark, dallo zoologo Ernest Haeckel con le sue ricerche sui protozoi, dal naturalista John Muir il primo ambientalista “arrabbiato”, dal politico Perkins Marsh, il primo ecologista americano.

Probabilmente però oltre ad avere avuto posteri Von Humboldt ha anche avuto antenati: si pensi per tutti a Tito Lucrezio Caro ed al suo De Rerum Natura o al botanico svedese Linneo ed alla sua prima teoria della selezione degli organismi viventi.

Mi chiedo come sia stato possibile che nessun chimico abbia colto la sfida e l’invito di Von Humboldt e me lo chiedo proprio per quanto ho scritto ed a cui mi riferivo all’inizio di questo post.

Forse si comprende proprio da questa assenza quanto oggi ci si debba impegnare per rivalutare la nostra disciplina agli occhi della società e per instillare la cultura chimica nei nostri giovani. Credo che questa oggi sia la sfida più grande da affrontare da  parte della nostra comunità e che per avere probabilità e speranze di vincerla dobbiamo guardare con più attenzione analitica e dialettica alla nostra stella polare.