Ferrara 1 aprile 2011
Il ruolo del Biologo nella Conservazione dei Beni
Culturali
Marco Bartolini
Funzionario Biologo ISCR
I materiali che costituiscono le opere d’arte sono soggetti
naturalmente ad un’azione di trasformazione e di degrado
Processi di degrado sono inevitabili perché spontanei
Aims of biology applied to the Preservation of Cultural Heritage
Individuazione degli organismi responsabili del degrado
Valutazione del tipo e della gravità del danno da essi prodotto nei
confronti dei materiali che costituiscono le opere d’arte
Definizione dei metodi più idonei per il controllo dei processi di
biodeterioramento
Valutazione della resistenza al biodeterioramento di materiali
utilizzati nel restauro
Riconoscimento e caratterizzazione (valutazione dello stato di
conservazione) dei materiali costitutivi le opere d’arte di origine
biologica quali: il legno, la carta , i tessuti (origine animale e
vegetale), pelli, ossa ecc
Biodeterioramento
“qualsiasi cambiamento indesiderato delle caratteristiche
dei materiali causato dall’attività di organismi viventi”
Omero nell’Odissea
“già aveva preso l’arco Odisseo e lo girava da tutte le parti, lo
tentava qua e là se avessero i tarli roso il corno mentre il padrone
non c’era “
Plinio il vecchio in Historia Naturalis
Riferisce del degrado del legno della lana e dei tessuti
dovuti all’opera di insetti associandone lo sviluppo alla
presenza di umidità
In passato: conosciuti i fenomeni di biodeterioramento prodotti
da organismi macroscopici- insetti , roditori
Sviluppo microscopia e
biologia moderna
Studi per il riconoscimento degli
organismi biodeteriogeni
Avvento della produzione
industriale
Stoccaggio e
deterioramento dei
materiali
Individuazione di metodi
per
conservare i materiali e farli durare
nel tempo
Studi sul ruolo degli organismi viventi nel degrado dei Beni
Culturali
In Italia inizia dagli anni ’50 in poi
Come conseguenze della teoria di Brandi sulla
conservazione dei Beni Culturali
In base a questa teoria non si considera solo l’aspetto
estetico delle opere ma anche quello storico per questo
l’opera non può essere “ricostruita” nel restauro
Questo richiede Interventi di restauro minimi sulle opere
Riconoscimento e reversibilità dell’intervento di restauro
Si privilegia l’aspetto preventivo della conservazione delle opere
d’arte
La prevenzione richiede la conoscenza della composizione dei
materiali costitutivi
Conoscenza dei fenomeni di degrado
Assisi Basilica – 1948 Primo caso studiato di attacco
biologico (funghi) su dipinti murali
Alluvione di Firenze - 1966
Batteri
•Chemioautotrofi (solfobatteri, nitrobatteri)
•Fotoautotrofi (cianobatteri
•Eterotrofi (attinomiceti)
Alghe
Cloroficee, rodoficee, crisoficee
Funghi
• Deuteromiceti,
• Ascomiceti,
• Basidiomiceti
Licheni
Briofite
Piante superiori
Insetti
Vertebrati
Roditori, uccelli,
IL BIODETERIORAMENTO
I biodeteriogeni non crescono indiscriminatamente su tutti i materiali
Lo sviluppo dei vari tipi di
microrganismi è legato in primo
luogo alle loro necessità
nutrizionali
La composizione dei materiali
seleziona i biodeteriogeni che su
di essi possono svilupparsi.
Organismi autotrofi
Organismi eterotrofi
Materiale inorganico
(materiale lapideo)


Naturale: pietre e rocce
Artificiale: intonaco, laterizio,
stucco ecc.
Legno
Materiale organico
Carta
Tessuti
Pelle
pergamena
Origine vegetale
Origine animale
In molti casi la natura composita dei manufatti può sostenere lo
sviluppo di organismi dei due gruppi nutrizionali
1
Dipinti murali - possono essere presenti composti organici
nei leganti, nella preparazione .
2
Prodotti utilizzati nel restauro (soprattutto in passato): I prodotti
(consolidanti, protettivi vernici) seconda la loro formulazione
possono favorire lo sviluppo di microrganismi eterotrofi
3
4
Deposizione di inquinanti atmosferici: polveri, pollini che arricchiscono le
superfici di sostanze organiche .
Colonizzazione secondarie
Fattori ambientali
Interna: infiltrazioni, risalita capillare
Umidità
Esterna: pioggia, condensazione, U.R.
Temperatura
Naturale
Luce
Artificiale
pH
Sali minerali
Oltre che le condizioni climatiche generali vanno poi considerate le
condizioni microclimatiche che si possono verificarsi in zone localizzate
Fonti di acqua - Da dove deriva l’acqua utilizzata dagli organismi
Acqua presente nel suolo o nell’aria può raggiungere il substrato di
crescita (manufatto) sotto forma:
di pioggia (acqua meteorica)
per assorbimento capillare
per infiltrazione
per condensazione superficiale
in funzione dell’igroscopicità e della porosità del materiale (carta,
legno , pergamena ecc.)
LA LUCE
Fattore fondamentale per la crescita degli organismi fotosintetizzanti
(cianobatteri, alghe, licheni, piante)
Si distinguono tre parametri della luce che influenzano gli
organismi viventi:
•Intensità
•Lunghezza d’onda (colore)
•Durata del periodo di illuminazione
Intensità
Eliofile: Specie che richiedono
una elevata intensità luminosa
Sciafile: Specie che richiedono
una debole intensità luminosa
La quantità di luce minima richiesta per vivere può essere molto
diversa tra le diverse specie
definita dal punto di
compensazione
valore minimo di luce sotto il quale l’attività fotosintetica
non è più sufficiente poiché viene consumato più
glucosio di quanto prodotto dalla fotosintesi
PUNTO DI COMPENSAZIONE (in lux)
4000
2000
1000/500
300
300
10
Pino
silvestre
Tabacco
Faggio
Erbe del
sottobosco
Muschi
Alcuni
Cianobatteri
Colore della luce
Il colore della luce ha importanza per quegli organismi che crescono
sfruttando la luce artificiale dato che le lampade non emettono con la
stessa intensità tutte le lunghezze d’onda dello spettro visibile
Lampade ad incandescenza
Lampade alogene
Nelle specie che vivono in ambienti
illuminati artificialmente (es ambienti
ipogei) si assiste ad una modificazione
della capacità di assorbimento dalla luce
detto adattamento cromatico
Meccanismi di alterazione
Alterazione chimica
1
Dovuta alla produzione da parte dei
microrganismi di sostanze che provocano
la trasformazione chimica dei materiali
Processi di assimilazione
Assunzione di sostanze dal substrato a scopo
nutrizionale (molecole organiche, sali minerali)
2
Processi di emissione
Emissione di cataboliti
Acidi organici: ossalico,
succinico, citrico,fumarico ecc
Provocano la solubilizzazione
Molecole ad azione chelante
dei materiali
Rilascio di pigmenti
Provocano alterazioni
cromatiche
Pigmenti fotosintetici
(autotrofi)
Esopigmenti (funghi, batteri)
Processi respiratori - produzione di CO2
CO2 + H2O
H2CO3 + CaCO3
Ca(HCO3)
H2CO3 + MgCO3
Mg(HCO3)
Può produrre solubilizzazione dei materiali lapidei (in
particolare i materiali carbonatici)
Meccanismi di alterazione
Alterazioni fisiche
Azione meccanica degli organismi nei processi
di crescita e penetrazione nel substrato
Penetrazione delle ife del micelio vegetativo dei funghi
Penetrazione dei talli dei licheni
Penetrazione di alghe e cianobatteri
Penetrazione degli apparati radicali (vegetali superiori)
Danno estetico
Alterazioni cromatiche e copertura delle superfici
Danno di natura fisica provocato da cianobatteri e alghe
Penetrazione in profondità e ritenzione di H2O da parte delle guaine
Assorbimento di
acqua
Assorbimento di
acqua
Spesso le alterazioni prodotte dai microrganismi sono spesso
limitate allo strato più esterno del materiale
Nei Beni Culturali, generalmente, è proprio lo strato esterno che
porta i contenuti artistici e culturali (pitture o i lavori di modellature e
di cesello nelle statue o sui bassorilievi)
Il danno non è strutturale ma va ad alterare proprio lo
strato artisticamente importante dell’opera
Retro del dipinto con forte attacco da funghi
Particolare del micelio fungino
Macrofotografia a luce radente
alterazione della pellicola pittorica prodotta dalle
ife dei funghi che hanno attraversato il supporto
Foro Romano
Parietaria officinalis
Tarquinia Tomba
dei Vasi
Morfologia delle alterazioni
I biodeteriogeni sviluppandosi sulle opere d’arte producono molti tipi di alterazione
con caratteristiche esteriori molto diverse. (spesso la morfologia può essere ambigua
tanto da non permettere un riconoscimento visivo delle cause biologiche dell’alterazione).
Alterazioni tipiche: si distingue l’origine biologica dell’alterazione
Alterazioni atipiche: presentano un aspetto che può essere
confuso con altre cause degradative (alterazioni di tipo chimico)
Diversità morfologiche dovute:
1) al tipo di substrato ed allo stato di degradazione,
2) alla fase dello sviluppo, allo stato fisiologico ed al periodo stagionale
3) alle associazioni ecologiche responsabili dell’alterazione
4) ai materiali che si possono depositare sulle superfici.
I biodeteriogeni dei materiali
lapidei
Materiali lapidei
Naturali – Rocce, pietre
Rocce ignee (magmatiche)
Granito - basalto
Rocce sedimentarie
Brecce, arenarie ,travertino
Rocce metamorfiche
Marmi
Materiale da costruzione, decorazioni, statuaria
Generalmente utilizzate come materiale da
costruzione
Materiale da costruzione, decorazione, statuaria
Caratteristiche delle rocce
Composizione chimico- mineralogica
Struttura (forma e dimensioni dei minerali
Porosità (dimensione e volume delle cavità aperte e chiuse) –
influenza i processi di assorbimento di acqua)
Materiali lapidei artificiali
Malte
Stucchi
Calcestruzzi
intonachi
Affreschi
Laterizi e terrecotte
Sono materiali prodotti dall’uomo
Hanno composizione inorganica
come le pietre e sono attaccati
dagli stessi biodeteriogeni
(dipinti murali anche sostanza
organica (pigmenti e leganti)
Generalmente hanno una porosità maggiore rispetto alle pietre
Fenomenologia delle alterazioni biologiche e meccanismi di degrado operato
dai diversi biodeteriogeni
Batteri
Danno
chimico
Funghi
•Croste nere
•Patine bianco - grigie
•Efflorescenze bianche
•Rilascio di acidi inorganici (solforico, nitroso, nitrico)
•rilascio di acidi organici
•Patine polverose, feltrose di vario colore
•Pitting
•Macchie
Danno
chimico
•Rilascio di acidi organici
•Rilascio di pigmenti
•Processi di respirazione
Danno
fisico
•Penetrazione delle ife nel substrato
BATTERI CHEMIOAUTOTROFI
Solfobatteri
Batteri nitrificanti
Batteri molto abbondanti nel suolo ma presenti anche nella porosità della
pietra, degli intonaci e dei laterizi.
hanno la caratteristica di utilizzare
come fonte di energia composti
inorganici ridotti (acido solfidrico,
zolfo, ammoniaca, nitriti,ferro-oso)
e di produrre acidi forti
acido solforico
acido nitroso
acido nitrico.
dannosità nei confronti dei materiali lapidei dovuta alla produzione di
questi acidi forti che possono corrodere la pietra.
Solfobatteri - processo di biodeterioramento
H2S
1
H2SO4
2
H2SO4 + CaCO3
CaSO4
3
CaSO4
CaSO4 + 2H2O
Gesso idrato
Alterazioni prodotte
Alterazione della composizione della pietra
Deposizione di sali sulla superficie
Aumento di volume sulla superficie della pietra
(rigonfiamento)
Maggior dilatazione termica del gesso idrato
(deterioramento con meccanismo fisico)
S.Clemente - Attinomiceti