Esperienze di ricerca nel settore dei beni culturali

Emilio Mello – CCR La Venaria Reale

Le operazioni più frequenti nei lavori di restauro di un manufatto sono la pulitura, il consolidamento e la protezione . Molte di queste operazioni vengono effettuate utilizzando diversi prodotti quali solventi, consolidanti, protettivi, biocidi, ecc. A dispetto del fatto che nelle operazioni di restauro vengano utilizzati moltissimi prodotti ne esiste un numero assai limitato pensato appositamente per questo settore

- Motivo del disinteresse dell’industria alla messa a punto di prodotti ad hoc: necessità di grandi investimenti in ricerca mercato non sufficientemente ampio e quindi investimenti ad alto rischio - Era ed è possibile però effettuare una selezione dei prodotti più adeguati tra quelli reperibili sul mercato tra i prodotti destinati agli usi più vari

Costruzioni Siderurgia Legno, carta Gomma, plastica ………… Industria chimica (nuovi prodotti) Settore Restauro

Ancora negli anni ‘70 la quasi totalità dei materiali utilizzati negli interventi di restauro erano stati prodotti per altri usi industriali e quindi : proprietà grado di purezza formulazioni spesso non garantivano l’efficacia e la durata richieste

Le grandi imprese, in grado di fare ricerca industriale, non avevano preso in considerazione questo settore e i pochi centri di ricerca pubblica, tre centri del CNR , l’ICR e l’ICPL di Roma, riguardo ai prodotti, svolgevano sostanzialmente un’attività di “selezione dei prodotti più adeguati ” testando in maniera sistematica e con metodologie ancora in fase di messa a punto (NORMAL) i prodotti reperibili sul mercato

L’ alluvione di Firenze del 1966 ha dato impulso a due importanti iniziative: Il potenziamento dei Laboratori di Restauro della Soprintendenza di Firenze, in seguito riunificati nel OPD, e che hanno dato luogo al secondo polo del restauro in Italia e l’avvio di collaborazioni con Istituti Scientifici Universitari : un importante conseguenza di queste collaborazioni fu la messa a punto, seguendo il metodo scientifico, del cosiddetto metodo Ferroni-Dini di desolfatazione degli affreschi

Il prof. Enzo Ferroni fu messo di fronte al problema di come intervenire sulla solfatazione di un affresco: il problema gli fu presentato nel 1967 e lo impegnò, come lui stesso afferma, sino al 1975 Si trattava dell’opera La Crocifissione del Beato Angelico (1441) nel Capitolo di S. Marco a Firenze Ecco come presenta il frutto dei suoi studi in una pubblicazione del 1976

Nonostante la grande sensibilità del prof . Ferroni , non solo ai problemi della scienza ma a quelli civili e sociali, la sensibilità verso i problemi dell’ambiente e della salute degli operatori era agli albori e lo scienziato affermava in buona fede che “La formazione di idrato di ammonio non preoccupa perché nel tempo si elimina” perciò la formazione di ammoniaca e la sua dispersione nell’ambiente non era considerato un problema

Ad un importante congresso internazionale “Deterioramento e conservazione della pietra” tenutosi a Venezia nel 1979 furono presentati due lavori: - sull’uso delle resine di scambio ionico per la pulitura di pietre e intonaci, da Istituto Centrale per il Restauro di Roma - sull’uso di prodotti fluorurati come protettivi idrofobizzanti della pietra da Centro CNR di Firenze Che rientravano ancora tra le attività di “selezione dei prodotti più adeguati “ reperibili sul mercato ma diventarono poi due fruttuose aree di ricerca e sviluppo industriale appena se ne crearono le condizioni

Fu infatti negli anni ‘80 che la normativa rese possibile il finanziamento parziale, da parte dello Stato, di attività di ricerca industriale nel settore del restauro: Il fondamento è la legge n.46 del 1982 che conferi’ cospicue risorse economiche (1700 miliardi nel biennio 82-83) al Fondo speciale per la ricerca applicata (FAR) Ai finanziamenti potevano accedere: Imprese industriali e loro consorzi Società di ricerca industriale Centri ricerca industriali Istituti e enti pubblici di ricerca regionali Imprese artigiane Consorzi tra imprese industriali ed enti pubblici

Già nel 1983 le attività in corso di attuazione nel settore e che vennero annunciate nel l’importante convegno di Milano “Chimica e restauro” organizzato da Montedison, CNR Progetto Finalizzato chimica fine e secondaria, Istituto Donegani di Novara, Dipartimento di conservaz. Beni Architettonici della Facoltà di Architettura di Milano, Cattedra di restauro urbano, Facoltà di Architettura di Venezia erano: Programma di Interesse Strategico Nazionale – Piano della Chimica – Protezione dei Beni Culturali Progetto Finalizzato chimica fine e secondaria del CNR –Tematica di ricerca per la conservazione dei beni culturali

Si sono poi susseguiti negli anni svariati PNR (Programmi Nazionali di Ricerca coordinati dal MURST nei quali erano presenti tematiche su beni culturali e loro restauro tra gli altri: PNR – Chimica per i Beni Culturali anni 94-96 PNR – Edilizia anni 97-99 e alcuni progetti promossi dalla Commissione Europea esempio: BIO remediation for B uilding R estoration of the U rban S tone H eritage in European States ( BIOBRUSH ) nel 5° programma quadro della UE - anni 2002-05

Vediamo, a titolo di esempio, l’evoluzione di una delle ricerche promosse e parzialmente finanziate dal FAR: lo sviluppo di nuovi protettivi per i materiali lapidei esposti all’aperto Protettivi per le superfici lapidee Punti deboli riguardo agli effetti della esposizione agli agenti atmosferici

- Perdita di idrorepellenza ed ingiallimento delle acriliche - Scarsa idrorepellenza delle poliuretaniche - Scarsa resistenza alla luce e scarsa permeabilità al vapore viniliche

I prodotti fluorurati, scelti tra i prodotti presenti sul mercato, erano inerti alle radiazioni luminose Ciò soprattutto a causa dell’alta energia di dissociazione del legame Carbonio – Fluoro Presentavano poi una buona reversibilità (infatti erano minimi i fenomeni di reticolazione) e avevano una buona permeabilità al vapor d’acqua perché non filmogeni

La struttura chimica di base di questi prodotti è una catena perfluoropolieterea dove le unità monomeriche componenti (in rosso e in blu nello schema) si ripetono n ed m volte. I primi di questi prodotti testati dal CNR come protettivi per la pietra erano i cosiddetti Fomblin utilizzati nell’industria come oli lubrificanti ad alte prestazioni . Ne esistevano due famiglie: i Fomblin Z e i Fomblin Y Questi ultimi differivano dai primi per la presenza di catene laterali che conferivano ai prodotti una alta viscosità facendoli permanere più a lungo nei pori. Di seguito le rappresentazioni della struttura molecolare del Fomblin Y04 (pm 1500) e del suo omologo della serie Z :

Il prodotto inizialmente utilizzato come protettivo fu quindi un perfluoropolietere della serie Y con peso molecolare 6000-7000 il cosiddetto Fomblin YR commercializzato dal produttore (Montefluos) con il nome Fomblin MET. L’obiettivo era quello di rivestire l’interno di un poro con un prodotto altamente idrofobo per impedire la penetrazione dell’acqua ma che lasciasse uscire il vapore. Il prodotto quindi era “trattenuto” in situ da adesione fisica e non da legami chimici. La controindicazione era che l’olio fluorurato si muoveva nei capillari e migrava verso l’interno lasciando la superficie senza protezione.

L’evoluzione della ricerca fu quella di rendere meno mobile il prodotto cercando di ancorarlo al substrato lapideo e a tal scopo furono introdotte e provate sperimentate diverse “funzionalizzazioni” in grado di creare legami più o meno stabili con la pietra. Furono provati prodotti nei quali erano state introdotte funzionalità diverse . La più interessante,che presentava una buona stabilità chimica , fu una isobutilammide Il prodotto, chiamato Akeogard BA, e commercializzato dalla Syremont ebbe però vita breve perché nella ricerca si era trascurato un aspetto fondamentale. Questi prodotti fluorurati erano solubili quasi esclusivamente nei solventi CFC pericolosi per l’ambiente tanto che furono definitivamente messi al bando dalla comunità internazionale nel 1995-1997.

L’ulteriore evoluzione della ricerca ha visto rivolgere l’attenzione su un altro prodotto funzionalizzato che possiede un gruppo fosfato terminale e che quindi permette l’aggancio labile e temporaneo alla pietra ma che ha l’importante caratteristica di essere un prodotto emulsionabile in acqua. La sola caratteristica della emulsionabilità in acqua non è però sufficiente a garantire il basso impatto ambientale in quanto occorre limitare al massimo e preferibilmente eliminare completamente la presenza di tensioattivi e stabilizzanti che contribuiscono ai VOC. L’ultima frontiera della ricerca è quindi il prodotto con funzionalizzazione fosfato ma in emulsione in sola acqua demineralizzata.

PFPE serie Y

alta mobilità solubile in CFC

1979

IBA PFPE bassa mobilità solubile in CFC

1990

Fosfato PFPE bassa mobilità emulsione in acqua con stabilizzanti

2003

Fosfato PFPE bassa mobilità emulsione in sola acqua

2010

L’evoluzione verso un prodotto più efficace e sicuro è stata però estremamente lenta e governata più da vincoli esterni che da una spinta innovativa verso prodotti rispettosi per l’ambiente e la salute degli operatori. L’occasione offerta dalla disponibilità di finanziamenti agevolati da parte dello Stato e dalla Comunità Europea non è stata utilizzata al meglio anche per il coinvolgimento del tutto marginale di esperti del Ministero Beni Culturali nelle fasi di individuazione delle tematiche di ricerca e sviluppo.