CHIMICA DEI MATERIALI

 

Introduzione alle tecniche di analisi chimico fisica in situ ed in laboratorio

La diagnostica applicata ai beni culturali è una scienza complessa sotto diversi punti di vista: dal punto di vista tecnico ci si trova di fronte a problematiche sempre differenti, poiché difficilmente le tecniche artistiche sono “standardizzate”, dato che l’estro e la fantasia degli artisti trovano nella pittura, e in modo particolare in quella murale, un ampio spazio di creatività e sperimentazione. La conseguenza è che i materiali utilizzati sono tra i più vari, e quindi anche le loro condizioni di conservazione e i loro prodotti di degrado. Ma la diagnostica è complessa anche dal punto di vista etico, siccome rendendo “materiale” l’opera degli artisti si corre il rischio di sminuirne l’importanza artistica, la sua simbologia. La diagnostica applicata ai beni culturali deve quindi sempre rispettare questa natura estetica, ed astratta, del bene. La scienza della conservazione richiede infatti una interazione e collaborazione profonda tra diversi specialisti che operano nel settore dei beni culturali, come archeologi, conservatori, architetti, restauratori, storici dell’arte, ecc.

Attualmente, la conservazione dei beni storico-artistici non può prescindere da una approfondita conoscenza chimico-fisica dei materiali, allo scopo di conoscere le tecniche esecutive di realizzazione delle opere (quindi il loro passato), studiare ed analizzare i cambiamenti che hanno subito nel tempo e hanno portato alle condizioni attuali (presente) e progettare gli interventi da attuare per fermare o rallentare i processi di degrado e alterazione eventualmente in corso (futuro), e quindi indicare ai restauratori le metodologie più adatte al ripristino e alla conservazione. La comprensione degli aspetti materici e di eventuali fenomeni di degrado presenti sull’opera, consente ai restauratori, nelle varie fasi di intervento, di mettere a punto le migliori tecniche operative, monitorando inoltre l’efficacia dei materiali impiegati. Sottovalutare l’importanza della conoscenza accurata della materia su cui si deve operare può portare, negli interventi di restauro, a scelte improprie di metodi o di materiali spesso standardizzati, che vengono usualmente impiegati nelle varie fasi operative, ma che non sempre risultano adatti.

Il diagnosta dei beni culturali, il restauratore, lo storico dell’arte e le altre figure professionali si trovano a dover affrontare scelte problematiche, che possono costituire la differenza tra un pieno ripristino del bene da recuperare o un suo possibile ulteriore danneggiamento. Per questo motivo il nostro gruppo da anni collabora con il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Torino, che mette a disposizione le strumentazioni ed il necessario supporto scientifico.

Non si dimentichi inoltre l’importanza del dialogo continuo tra le professionalità che operano in questo settore; ad esempio, prima di iniziare la campagna diagnostica è necessario comprendere gli obiettivi che si vogliono raggiungere: in base a questi si scelgono le tecniche analitiche più utili, le metodologie di prelievo dei campioni da analizzare e, non meno importante, si procede alla valutazione delle spese e dei costi. Logicamente le tecniche analitiche da utilizzare sono differenti in base a ciò che si vuole indagare e alle informazioni che si vogliono ottenere. Operativamente è fondamentale seguire un protocollo, costituito da diversi punti. Il primo punto è l’osservazione diretta delle superfici sulle quali si deve intervenire; l’osservazione può essere eseguita sia ad occhio nudo sia avvalendosi di microscopi, anche portatili, e/o microcamere. Utilizzando inoltre alcune proprietà della luce si possono ottenere informazioni importanti: le indagini in luce radente, o in luce ultravioletta e infrarossa, possono mostrare particolari altrimenti non visibili. Si possono ottenere informazioni preliminari sui materiali utilizzati, sulla tecnica esecutiva, sulle alterazioni e sulle cause di degrado, ma le suddette tecniche si possono utilizzare anche per eseguire i controlli durante le fasi operative successive, per testare l’efficacia degli interventi di pulitura o di consolidamento. Sempre in base all’osservazione diretta si scelgono le zone di interesse che saranno oggetto di ulteriori analisi o prelievi. Dato che il massimo rispetto del bene è fondamentale, queste operazioni sono tra le più delicate: esistono tecniche di analisi in situ che non necessitano di prelievi, ma se queste non risultano sufficienti, allora si rende necessario procedere all’asportazione di una piccolissima porzione di materiale. La scelta del punto di prelievo deve essere la più mirata e rappresentativa possibile, e proprio in questa fase l’importanza del diagnosta è primaria, perché egli è in grado di valutare la posizione e il metodo con cui effettuare il campionamento, in base alle finalità dello studio; infatti a seconda di ciò che si vuole conoscere e ai tipi di analisi che si andranno ad eseguire, la metodologia di prelievo può essere differente (in forma solida, in polvere, o liquida). In modo particolare, per quanto concerne i dipinti murali e la conoscenza delle loro fasi decorative e della loro tecnica esecutiva, può risultare necessario allestire delle sezioni, che consistono normalmente nell’inglobare in resina il frammento prelevato, e sottoporlo ad un successivo taglio perpendicolare alla superficie, ottenendo così una sezione che mostra la stratigrafia degli strati sia pittorici che di supporto, e sui quali, singolarmente, si può procedere successivamente con analisi mirate. Quando possibile si possono utilizzare tecniche di analisi in situ, con strumentazioni portatili che permettono di analizzare il materiale senza ricorrere a prelievo di frammenti di campione. Esistono sul mercato diverse strumentazioni portatili che sfruttano tecnologie diverse, come la spettroscopia IR o Raman, la diffrazione a raggi X o la fluorescenza a raggi X.

Le tecniche analitiche applicabili allo studio dei beni culturali sono moltissime; verranno illustrate nell’ambito del convegno quelle che il nostro gruppo utilizza più frequentemente e che permettono di ottenere le informazioni necessarie per pianificare un corretto intervento di restauro. Fondamentalmente le analisi possono essere suddivise in diverse tipologie, in base a ciò che viene indagato:

> Morfologiche, ossia che forniscono informazioni sulla forma e sull’aspetto dei materiali osservati. Il frammento prelevato tal quale o in sezione (lucida o sottile) può essere osservato in microscopia ottica (MO) o in microscopia elettronica a scansione (SEM), la quale permette ingrandimenti molto elevati. Sono molto utilizzate per analizzare le stratigrafie murarie e pittoriche, per analizzare la struttura dei materiali lapidei o delle malte e conglomerati cementizi, ma anche per osservare la natura di un eventuale attacco biologico.

> Molecolari, come la spettroscopia infrarossa (FT-IR) e la spettroscopia microRaman, che permettono di ottenere informazioni sui gruppi funzionali e quindi sulla tipologia di molecole che compongono il materiale analizzato; queste tecniche non sempre necessitano del prelievo di micro-frammenti, poiché esistono tecnologie molto avanzate ed efficaci per analisi in situ;. Queste tecniche forniscono importanti informazioni soprattutto sui componenti organici, e quindi sulla tecnica artistica usata per l’esecuzione di quei dipinti dove i pigmenti utilizzati siano stati dispersi in un medium organico (oli, resine ecc) nonché su molte cause del degrado. Il nostro gruppo dispone per le indagini, sia in situ che con prelievo,  di uno spettrometro FT-IR (mod. Alpha della ditta Bruker)

> Elementari: sono tecniche che permettono di riconoscere la composizione chimica elementare del campione analizzato; partendo questa si può sovente risalire al materiale originale, e a volte anche alla sua origine e provenienza ricorrendo all’analisi degli elementi in traccia. Sono tecniche elementari, ad esempio, la microsonda EDS applicata al microscopio elettronico a scansione, la fluorescenza a raggi X (XRF), e l’analisi mediante spettrometria ottica in emissione accoppiata al plasma (ICP-OES).

> Cristallografiche: forniscono informazioni sulle fasi cristalline dei minerali contenuti in un campione, e permettono di distinguere polimorfi o materiali che potrebbero non essere discriminabili con le sole tecniche elementari. Riconoscere le fasi cristalline di un materiale può essere fondamentale per conoscere la natura di murature e intonaci, di alcuni pigmenti e delle efflorescenze saline che degradano i materiali originali.

> Cromatografiche: sono un insieme di tecniche che hanno lo scopo di separare una miscela nei suoi componenti per permetterne il riconoscimento qualitativo e quantitativo. Queste tecniche sono basate sulla distribuzione differenziale dei vari componenti fra due fasi. Sono molto utili per ottenere informazioni approfondite sui materiali costituiti da miscele complesse, soprattutto quelli di natura organica. La gascromatografia, ad esempio, permette di analizzare alcuni tipi di leganti pittorici, consentendo di arrivare a distinguere i diversi tipi di olio utilizzati in un dipinto.

> Datazione e provenienza; esistono infine tecniche volte alla determinazione della data di realizzazione e della provenienza: analisi isotopiche, datazioni mediante Termoluminescenza o mediante Carbonio 14.

Come si può notare ogni tecnica fornisce informazioni differenti, ed ognuna può essere funzionale a particolari esigenze conoscitive. Un corretto protocollo analitico permette di effettuare più analisi anche con piccole quantità di campione, e di ottenere tutte, o almeno molte, delle informazioni necessarie. Le informazioni ottenute permettono ai restauri di scegliere la tecnica ed i materiali più idonei, soprattutto nelle operazioni di pulitura e consolidamento. In assenza di tali informazioni, fornite dalle indagini diagnostiche, risulta pressoché impossibile comprendere a fondo i meccanismi di degrado, e mettere pertanto a punto i metodi operativi adatti, nell’assoluto rispetto del materiale pittorico e di supporto sui quali si va ad intervenire.

[di Maria Elena Moschella]