Chimica applicata alla conservazione e al restauro del patrimonio culturale – Vol. I. Degrado dei materiali

In questo volume di chimica applicata alla conservazione vengono esposti i risultati delle ricerche condotte negli ultimi cinquant’anni e i relativi meccanismi di degrado, supportati da un rigoroso approccio scientifico. Il libro è uno strumento utile per comprendere le cause del deterioramento e permette di mettere in atto le misure più appropriate per eliminare o rallentare i processi, utilizzando azioni preventive o di conservazione curativa.

Viene sottolineata l’importanza di usare una terminologia condivisa e vengono descritte le norme italiane ed europee finalizzate alla conservazione del patrimonio culturale. Vasco Fassina ha rivisto e integrato, con le numerose ricerche che si sono succedute in questi ultimi anni, pubblicazioni ormai lontane fornendo chiavi di lettura ai professionisti della conservazione del patrimonio.

La conservazione è una scienza relativamente nuova basata su diverse discipline che hanno una forte sinergia tra di loro e pertanto richiede un approccio olistico che include tutte le discipline. Viene posta particolare attenzione all’influenza dell’ambiente sul bene culturale e vengono presentate le sue interazioni con l’ambiente come un sistema globale e interattivo. Nessun oggetto può essere percepito separatamente dal suo “intorno” ambientale e dalle condizioni in cui si trova.

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Vasco Fassina
CHIMICA APPLICATA ALLA CONSERVAZIONE E AL RESTAURO DEL PATRIMONIO CULTURALE
Nardini Editore
Collana:  Arte e restauro
Pagine 456, brossura con bandelle, cm. 17,24, illustrato con immagini in bianconero e a colori. aprile 2022

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Vasco Fassina è Presidente della Sottocommis­sione UNI Beni Culturali, autore ed editore scienti­fico di numerosi libri e di oltre 300 pubblicazioni, è docente nei corsi quinquennali MIUR per la quali­fica di restauratore di beni culturali in scuole di re­stauro e Accademie. È stato docente presso l’Università Ca’ Foscari e lo IUAV di Venezia e visi­ting professor in istituzioni di conservazione in Cina, Brasile, Argentina, USA.

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INDICE:

Terminologia e normativa tecnica italiana ed europea

Considerazioni generali
Introduzione alla terminologia e alla norma UNI EN 15898
Terminologia ICOM: conservazione, conservazione preventiva, conservazione curativa, restauro
Glossario/lessico delle alterazioni della pietra ISCS-ICOMOS
Descrizione delle forme di alterazione secondo la norma UNI 11182
Il processo di conservazione e restauro secondo la EN 16853
Il processo di conservazione per le pitture murali
Valutazione dello stato di conservazione del patrimonio culturale immobile secondo UNI EN 16096
Valutazione dello stato di conservazione (condition report) di un bene mobile secondo la norma UNI EN 16095
Caratterizzazione dei materiali inorganici porosi che costituiscono il patrimonio culturale
Il campionamento di un bene culturale secondo la norma europea UNI EN 16085
La caratterizzazione dei materiali lapidei utilizzati nel patrimonio culturale secondo la norma europea UNI EN 16515
Determinazione dei sali solubili nei materiali inorganici secondo la UNI EN 16455
Caratterizzazione e misurazione dei parametri fisici ambientali
Specifiche di temperatura e umidità relativa per limitare i danni meccanici indotti dal clima
nei materiali igroscopici organici, UNI EN 15757
Procedure e strumenti per misurare la temperatura dell’aria e delle superfici degli oggetti, UNI EN 15758
Procedure e strumenti per misurare l’umidità nell’aria e gli scambi di umidità tra aria e oggetti, UNI EN 16242
Clima interno – Parte 1: Linee guida per il riscaldamento di chiese, cappelle e altri luoghi di culto, UNI EN 15759-1
Clima interno – Parte 2: Linee guida per la ventilazione degli edifici del patrimonio culturale, UNI EN 15759-2
La misurazione del contenuto igrometrico, o dell’acqua contenuto nei materiali costituentii beni immobili del patrimonio culturale UNI EN 16682
Linee guida per la gestione del legno imbibito nei siti archeologici UNI EN 16873
Bibliografia

 Fattori naturali di alterazione dei materiali e morfologia del degrado

Considerazioni generali sull’alterazione dei materiali
Il modello termodinamico
La porosità di un corpo
L’ambiente atmosferico naturale
Alterazione da agenti fisici naturali
Deterioramento dovuto a processi meccanici
Deterioramento da cicli termici
Approfondimento sul deterioramento del marmo in funzione delle escursioni termiche
Deterioramento da rigonfiamento igrico e idrico
Deterioramento da crescita di cristalli
Combinazione di vari fattori
Cristallizzazione del ghiaccio
Deterioramento da cristallizzazione di ghiaccio in combinazione con argille o sali
Rigonfiamento igrico in presenza di sali (sali in presenza di variazioni di UR)
Alterazione da agenti biologici
Alterazione da agenti chimici
Fenomeni di recessione delle superfici calcaree
Morfologia del degrado di alcuni materiali lapidei utilizzati nel patrimonio culturale
Studio dello stato di conservazione: criteri di campionamento
Bibliografia

 Effetti dell’acqua e dei sali solubili: processi di cristallizzazione

I movimenti dell’acqua nei corpi porosi
Origine dell’umidità
Diffusione di vapore acqueo all’interno di un corpo poroso
Movimento dell’acqua liquida in un corpo poroso
Evaporazione
Alterazione dei materiali per azione dei sali
Generalità
La complessità dei fenomeni legati al danno da sali
Origine dei sali
Suolo
Mare/spray marino
Atmosfera naturale e inquinata
I sali presenti nei materiali costitutivi
Composti di origine antropica da precedenti interventi di restauro
Meccanismi di trasporto e accumulo di soluzioni saline multicomponenti
Condizioni per la precipitazione e cristallizzazione
Efflorescenza e sub-efflorescenza modello di Lewin
Morfologia dei cristalli in superficie
Meccanismi di deterioramento su strati dipinti
Esempio di alterazione da sali su una pittura murale
Esempio di alterazione da sali su lastre di marmo
Analisi delle efflorescenze saline
Teorie e modelli basati su esperimenti di laboratorio. Pressione di cristallizzazione: modelli di Correns, Everett, Scherer e Steiger
Influenza delle forme di cristallizzazione sull’alterazione causata dal sale
Effetto dell’umidità relativa e proprietà fisiche delle soluzioni saline
Influenza del sistema dei pori della pietra
Calcolo della pressione di cristallizzazione nei pori grandi: revisione critica delle equazioni
proposte e presentazione del modello di Steiger
Potenziale chimico dei cristalli sottoposti a sollecitazioni anisotrope
Pressione di cristallizzazione e soprasaturazione secondo il modello di Steiger
Pressione massima di cristallizzazione dei sali idrati
Effetti cinetici
Influenza delle dimensioni dei cristalli sulla pressione di cristallizzazione: parte II del modello di Steiger
Pressione di cristallizzazione nei pori piccoli
Solubilità di cristalli piccoli
Equazione di Everett
Pressione di equilibrio in un poro cilindrico
Cristalli anisotropi di forma irregolare
La cristallizzazione salina del solfato di sodio
La cristallizzazione di miscele di sali
Monitoraggio microclimatico su pitture murali in relazione alla cristallizzazione salina
Bibliografia

Inquinanti atmosferici responsabili dei processi di degrado dei materiali costitutivi il patrimonio culturale: origine, quantità e rimozione

Parte I
Considerazioni generali
La struttura dell’atmosfera
Concetti elementari sugli inquinanti atmosferici
La composizione dell’atmosfera
Unità di misura
Misurazione degli inquinanti atmosferici
Considerazioni generali sulle reazioni atmosferiche

Meccanismi di formazione degli inquinanti atmosferici

Parte II
Composti gassosi dello zolfo
Ciclo atmosferico
Sorgenti naturali
Sorgenti antropiche
Misurazioni di SO₂ all’interno della Cappella Scrovegni
Acido solfidrico
Ciclo atmosferico
Gli effetti dell’acido solfidrico sui materiali
Le reazioni di ossidazione del biossido di zolfo in atmosfera
Ossidazione di SO₂ in atmosfera
Ossidazione omogenea in fase gassosa di SO₂
Ossidazione eterogenea di SO₂ in fase liquida
Dissoluzione di SO₂ in fase liquida
Ossidazione eterogenea di SO₂ con O₂ senza catalizzatori
Ossidazione eterogenea di SO₂ con O₂ e NH₃ in assenza di catalizzatori
Ossidazione eterogenea di SO₂ senza catalizzatori-confronto fra gli agenti ossidanti O₂, O₃, H₂O₂
Ossidazione eterogenea di SO₂ con O₂ con catalizzatori
Assorbimento di SO₂ da parte di goccioline contenenti ioni di metalli pesanti
Ossidazione di SO₂ in campioni di acqua piovana
Ossidazione catalitica di SO₂ nelle nebbie urbane
Confronto fra reazioni catalizzate e non catalizzate
Ossidazione eterogenea di SO₂ adsorbita su particelle solide
Considerazioni riassuntive sui meccanismi di ossidazione di SO₂
Ossidi di azoto
Ossidazione omogenea in fase gassosa degli NOx
Ossidazione eterogenea in fase acquosa degli NOx
Ciclo fotolitico degli ossidi di azoto
Ozono e ossidanti
Anidride carbonica
Effetto serra
Effetto dell’anidride carbonica sui materiali calcarei: pietre, intonaci e affreschi (imbianchimento)
Ambienti interni e ambienti ipogei
Bibliografia

Processi di degrado sulle superfici degli oggetti per deposizione degli inquinanti per via secca e umida

Parte I
Considerazioni generali
Meccanismo di deposizione a secco
Deposizione secca di SO₂ su pietre calcaree e marmi: il ruolo dell’umidità
Effetti foretici
Importanza delle caratteristiche della superficie dell’oggetto
Quantificazione degli effetti sui materiali esposti all’inquinamento atmosferico
Deposizione umida
Il ruolo delle nebbie acide: il caso di Venezia

Parte II
Meccanismi di deterioramento e formazione delle croste nere
‒ Relazione fra sporcamento e il degrado
‒ Forme di degrado in relazione all’esposizione agli agenti atmosferici: aree di imbianchimento con deposizione umida (white washing), aree grigio-nere di deposizione secca (dirt accumulation), aree nere di bagnatura modesta in zone protette (dirt wetting)
‒ Interazione inquinanti atmosferici-superficie
‒ Relazione fra i prodotti di alterazione e le manifestazioni macroscopiche definite aree di imbianchimento, aree nere e aree grigio-nere: il contributo delle analisi
‒ Entità dell’alterazione in relazione alla struttura e tessitura del litotipo: il caso della pietra d’Istria e del marmo
Pietra d’Istria
Marmo
Particelle aerodisperse nell’atmosfera e nelle croste nere: particelle lisce e spugnose
Effetto memoria delle vicende subite dal manufatto a causa dell’esposizione agli agenti atmosferici
Bibliografia