Monitorare il degrado

Posizionamento ed analisi dei provini

I provini, realizzati con differenti materiali utilizzati nel settore dei beni culturali, sono posizionati all’interno del fornice dell’Arco d’Augusto e in prossimità dei dipinti murali del sottotetto di Sant’Orso. I 20 provini selezionati, sono collocati su apposite strutture metalliche che consentono una corretta esposizione dei materiali ed una comoda movimentazione in occasione delle analisi diagnostiche. Per tutta la durata dell’esposizione dei provini sono infatti condotte delle analisi non invasive in situ con l’obiettivo di evidenziare i cambiamenti avvenuti. In particolare, le analisi sono volte alla valutazione e quantificazione delle variazioni cromatiche, dovute sia al deposito delle polveri sia alle alterazioni indotte dall’irraggiamento solare, e, all’eventuale caratterizzazione di composti di neo formazione. Le analisi sono effettuate con l’impiego di strumenti di indagine trasportabili e non invasivi, di proprietà del Laboratorio Analisi Scientifiche (LAS). In particolare, la strumentazione impiegata è la seguente:

• colorimetro spettrofotometrico Konika Minolta, Spectro-Photometer CM-700D
• spettrofotometro di riflettanza con fibre ottiche (FORS) Zeiss, Multi Channel Spectrometer System MCS600
• spettroscopio di fluorescenza di raggi X (XRF) Bruker, Tracer III-SD

I Materiali

In figura si mostrano i provini così come esposti nei siti di studio. Muovendo il puntatore sull'immagine, si possono leggere i nomi di ciascun materiale considerato; cliccando si viene riportati ad una breve descrizione del gruppo.

LEGNO (riquadro arancione)

Il legno è un materiale duro e resistente di origine vegetale. È il tessuto vegetale che costituisce il fusto delle piante aventi crescita secondaria ed è costituito principalmente da fibre di cellulosa trattenute da una matrice di lignina.

Il legno di larice, conosciutissimo già nell’antichità per la sua durata e la sua robustezza, possiede proprietà di resistenza molto buone. Il legno è rossastro, per lo più nel cuore, mentre diviene giallastro all'esterno. Può essere molto resinoso e, per questo, poco attaccato dai parassiti.

Il legno di noce è un legno duro, venato e dal colore caratteristico. È un legno stabile ed estremamente adattabile al taglio.

Il legno del pino cembro è molto pregiato ed è usato in modo particolare per le sculture. È, infatti, un albero tenero e facile da intagliare. Ha un forte profumo aromatico che dura a lungo e che conferisce una naturale protezione all’attacco delle tarme.

Il legno di castagno è molto resistente agli agenti atmosferici. È di colore bianco-giallognolo o grigio chiaro. Il castagno contiene il tannino, che gli conferisce una naturale protezione da funghi e batteri.

Una delle principali cause del degrado del legno è l’acqua. Esso è inoltre sensibile agli attacchi di numerosi organismi viventi, quali funghi ed insetti. Il colore del legno tende inoltre a scurire, schiarire o ingrigire a causa della radiazione ultravioletta (foto ossidazione e depolimerizzazione).

LAPIDEO (riquadro azzurro)

Sono materiali lapidei quelli ottenuti da rocce di varia origine. In generale si possono suddividere in pietre da costruzioni o pietre ornamentali.

Il marmo si forma attraverso un processo metamorfico da rocce sedimentarie, quali il calcare o la dolomia, che provoca una completa ricristallizzazione del carbonato di calcio, in determinate condizioni di calore e di pressione. Il colore del marmo dipende dalla presenza d’impurità minerali esistenti in granuli o in strati all'interno della roccia sedimentaria originaria. Il marmo è una roccia molto apprezzata per la sua capacità di essere lucidata e la resistenza alla maggior parte degli agenti atmosferici.

Il travertino è una roccia calcarea di deposito chimico, formatasi per precipitazione di carbonato di calcio, per rapide variazioni di temperatura e di pressione o per azione di determinati organismi, come alghe e batteri, che sottraggono CO2 dalle acque in cui vivono, precipitando CaCO3 sotto forma di incrostazioni. È caratterizzato da una struttura porosa, vacuolare, dovuta in gran parte ai vuoti lasciati dai vegetali, che, inglobati dalle incrostazioni calcaree, sono scomparsi per decomposizione. Ha colore bianco, giallognolo o rossiccio molto chiaro e si presenta con una stratificazione più o meno evidente.

La degradazione dei materiali lapidei è dovuta all’interazione con l’ambiente che li circonda. Anche per i materiali lapidei, il veicolo principale di degradazione è rappresentato dall’acqua. La presenza d’inquinanti ambientali, specialmente quelli aerei, rappresenta un fattore di incremento e accelerazione dei fenomeni di degrado.

PLASTICA (riquadro verde)

Materiale sintetico composto da materiali organici ad elevato peso molecolare (polimeri). I materiali plastici possono essere costituiti da polimeri puri o miscelati con additivi.

Il polipropilene (PP) è un prodotto di polimerizzazione del propilene, avente formula (C3H6)n. Dopo il polietilene è la più importante poliolefina dal punto di vista delle applicazioni.

Le poliammidi (PA) sono macromolecole caratterizzate dalla presenza del gruppo ammidico CO-NH.

Il polietilentereftalato (PET) fa parte della famiglia dei poliesteri ed è una resina termoplastica che vanta notevoli caratteristiche meccaniche. Il PET è composto dall’alcol etilenglicole [EG] e dall’acido tereftalico [TPA].

Il polivinilcloruro (PVC) è il polimero del cloruro di vinile, avente formula (CH2CHCl)n. È il polimero più importante della serie ottenuta da monomeri vinilici ed è una delle materie plastiche di maggior consumo al mondo. Viene impiegato in molteplici applicazioni.

Il polietilene (PE) è il più semplice dei polimeri sintetici ed è la più comune fra le materie plastiche. Ha formula chimica (C2H4)n dove il grado di polimerizzazione n può arrivare fino ad alcuni milioni.

Il degrado dei polimeri è principalmente causato dalla radiazione UV o visibile che provoca foto ossidazione, dall’interazione con solventi che causano rigonfiamento ed eliminazione di additivi (come i plastificanti), dall’aria e dalle temperature elevate che causano termo-ossidazione delle catene costituenti i materiali plastici.

TESSUTO (riquadro blu)

Le fibre tessili sono sostanze presenti in natura o prodotte artificialmente, che si prestano ad essere filate e tessute, sia per la loro morfologia, sia per le loro caratteristiche di flessibilità ed elasticità oltre che di resistenza e tenacità. Sono per la maggior parte macromolecole organiche.

Il cotone è una fibra lunga e sottile che si ricava dalla peluria che avvolge i semi di una pianta. È costituita all’85% da cellulosa, al 7-8% da acqua, il rimanente da proteine, zuccheri, acidi organici, cera, pectina e pigmenti.

Le fibre tessile sono materiali organici soggetti, per ragioni intrinseche alla loro natura, ad un degrado inevitabile e inarrestabile, le cui forme e intensità dipendono principalmente dalle condizioni ambientali di conservazione. Il deterioramento delle fibre tessili è imputabile a fattori fisici (umidità relativa, temperatura e luce), fattori chimici (acidi, basi, agenti ossidanti), fattori biologici (microrganismi ed insetti) e stress meccanici (trazione, flessione, compressione e torsione).

LAPIDEO ARTIFICIALE (riquadro giallo)

I materiali lapidei artificiali hanno grande importanza nel campo dei materiali da costruzione e per la fabbricazione di manufatti per i più svariati usi. In questa definizione rientrano quei materiali fabbricati a partire da materie prime naturali.

L’intonaco è una malta composta da una parte legante che ingloba sabbia di dimensione granulometrica varia (aggregato). Gli intonaci si distinguono in base al legante usato, per esempio, negli intonaci a base di calce, il legante è la calce (calce idrata o calce idraulica, in forma di polvere o grassello). La sabbia utilizzata nell'intonaco può essere calcarea o silicea.

La bassanite è un minerale, un solfato di calcio emiidrato avente formula CaSO4·0.5(H2O). La bassanite viene prodotta artificialmente per cottura del gesso.

L’inquinamento ambientale che genera forme di degrado dovute alla presenza di polveri e di depositi più o meno spessi e, generalmente incrostanti, è uno dei fattori principali di alterazione di questi materiali. La presenza di metalli pesanti e dell’umidità può favorire sia attacchi acidi, sia ossidanti e, inoltre, la possibilità di fornire la base per la proliferazione di attacchi di tipo biologico.

CERAMICA (riquadro viola)

Per ceramica si intende un materiale inorganico ottenuto da materie prime minerali, foggiato a freddo e consolidato in modo irreversibile mediante cottura. La materia prima più importante è l'argilla, un materiale di deposito sedimentario a grana finissima, plastico, costituito da una mescolanza di minerali

La terracotta è un materiale poroso e colorato ottenuto dalla cottura di argille contenenti minerali di ferro. Il materiale cotto assume una colorazione rossa in presenza di un'atmosfera ossidante; l'eventuale presenza di calcio e la sua reazione con il ferro fanno virare il colore verso tonalità giallastre.

Il degrado è particolarmente dovuto alla presenza di sali, diffusi con l’inquinamento, che migrando all’interno della struttura porosa della ceramica possono generare fenomeni di scagliatura, spolveramento, efflorescenze biancastre, caduta di materiale e formazione di bolle sulla superficie.