Attività 3.8 Studio e ottimizzazione di protocolli operativi per una camera termo/ultrasonica/chemio/barica per la conservazione e il restauro dei Beni Culturali

L'attività è condotta dall'Università della Calabria assime al Consorzio Cultura & Innovazione e sfrutta una delle principali facilities offerte dalla camera TUCHEB: la capacità di trattare i manufatti con irraggiamenti a microonde, per volumi che arrivano a tre m3. I tre irraggiatori a microonde sono in grado di emettere potenze radiative fino a 2 Kwatt. Il sistema consente di riscaldare selettivamente muffe e parassiti che hanno attecchito su manufatti
lignei, membranacei, litoidi ecc. fino alla loro inertizzazione, senza scaldare i manufatti stessi. Il principio di queste tecniche si basa sul fatto che muffe, batteri , larve ecc., contengono un quantitativo d’acqua generalmente molto più alto rispetto a quello contenuto nei materiali propri dei manufatti (legno, carta, pietra, etc.). L’assorbitore primario di onde millimetriche è prorpio  l’acqua, la quale dissipa l’energia radiativa assorbita in calore.

A causa di molte particolarità costruttive proprie della camera TUCHEB, un calcolo preciso della forma del campo interno alla camera non è stato mai fatto sul piano teorico. La determinazione degli effetti dissipativi reali del campo elettromagnetico è stata lasciata ad uno stadio di ricerca successiva, anche per tenere conto della variabilità dei materiali da trattare. Questa è proprio la lacuna che ha inteso colmare la ricerca condotta. In parrticolare, è stato condotto uno studio degli effetti termici su campioni costituiti da acqua. Mentre, per quanto riguarda i reperti lignei, è stato condotto uno studio dell’effetto prodotto dal vuoto su un manufatto ligneo e un  altro studio sull’effetto prodotto da esposizioni a vuoto prolungato sull'idratazione di tale tipologia di campioni.

Inoltre, avvalendosi della collaborazione del partner C&I sono stati svolti test per la disinfestazione di manufatti lignei da tarli mediante applicazioni
di tecniche da vuoto. L’apparecchiatura TUCHEB consente di porre in condizioni di vuoto (10-3 atm.) cospicui volumi (almeno 3 metri cubi). Si è potuto così constatare che i tarli dopo almeno 12 ore di trattamento muoiono per disidratazione. Gli esperimenti sono stati condotti preliminarmente su tarli estratti da essenze legnose, per avere una prima indicazione della possibile efficacia del trattamento. Sebbene la tecnica appaia piuttosto lenta,
potrebbe tuttavia essere preferita, ai più rapidi trattamenti a microonde, nel caso in cui per particolari ragioni non si voglia esporre il manufatto ad irraggiamenti a microonde o all’azione di agenti tossici.

 In seguito, è stata sviluppata una metodologia per il bilanciamento dell’acidità della carta basata sull’impiego di un sistema aerosolico basico. Il sistema aerosolico potrà essere applicato in camera TUCHEB direttamente su testi rilegati, preliminarmente posti in condizione di vuoto, senza la necessità di spaginarli.

Per verificare la validità metodologia di bilanciamento dell’acidità, in laboratorio è stata realizzata una camera da vuoto composta da due essiccatori, i quali sono stati collegati tra loro mediante un tubo da vuoto dotato di rubinetto. Uno dei due essiccatori è stato successivamente collegato ad una pompa da vuoto, mentre l’altro è stato collegato ad un atomizzatore da cui è possibile nebulizzare la soluzione basica.

La metodologia sperimentale studiata, basa la sua validità su tre caratteristiche principali:

1)    l’impiego di idrissido di calcio, Ca(OH)₂ come soluzione basica;

2)    l’applicazione della soluzione basica in forma di micro gocce aereosoliche, per evitare di danneggiare la cellulosa e gli inchiostri per eccesso di solvente;

3)    l’absorbimento della sostanza alcalina da parte del campione in condizione di vuoto, per garantire una migliore omogeneità e penetrazione della soluzione nebulizzata.

 La sperimentazione è stata condotta su singoli fogli di carta acidificata, in laboratorio, con una soluzione di acido acetico CH₃COOH (0,005M). Dopo l’essiccazione, è stato determinato il valore del pH dei singoli campioni attraverso la misurazione su cinque punti distinti dello stesso foglio.

Successivamente i campioni sono stati sottoposti al trattamento di deacidificazione in condizione di vuoto ed infine è stato rimisurato il valore del pH relativo ai punti esaminati precedentemente.

I valori conseguiti del pH, relativo ai fogli di carta previamente acidificata e successivamente trattata con aerosol a base di idrossido di calcio, hanno dimostrato la validità della metodologia impiegata. L’innovazione ha inoltre dimostrato che per neutralizzare li pH acido della carta, principale fonte di degrado dei documenti cartacei, non è necessario immergere i campioni in una soluzione liquida, come attualmente praticato negli attuali interventi di conservazione dei libri, ma può essere sufficiente impiegare una miscela basica nebulizzata e somministrata in condizioni di vuoto.

Sempre su scala di laboratorio, l’UNICAL ha applicato il metodo, sviluppato dal TEBAID, ad un libro vecchio di circa 50 anni, le cui pagine risultavano particolarmente acide.

La finalità dell’esperimento era di verificare che le particelle, della soluzione basica, venissero realmente absorbite dalle pagine interne del libro in condizione di vuoto, con conseguente neutralizzazione del pH acido.

Le misurazioni del pH sono state effettuate su 10 distinte pagine e in 5 diversi punti, prima e dopo i cicli di trattamento aerosolico. Complessivamente sono stati effettuati 4 cicli della durata di circa 1 ora e 30 minuti, nebulizzando circa 50 cc di soluzione alcalina di idrato di calcio 0,05 molare. Ad ogni ciclo aerosolico il libro è stato essiccato e successivamente determinato il valore del pH per le pagine di riferimento.

Alla fine dell’ultimo ciclo, per alcune pagine, il valore del pH ha raggiunto picchi di 6.12 e 6.14, valori corrispondenti a quelli di un libro perfettamente riportato a condizioni di sicurezza conservativa.

I vantaggi della nuova metodologia sono:

            - ottimizzazione dei tempi operativi;

            - non invasività del bene culturale;

            - maggiore semplicità operativa;

            - costi ridotti;

            - possibilità di un numero elevato di volumi da trattare contemporaneamente.