Pulitura del legno e delle policromie

1. C.T.S. S.r.l. Pulitura del legnoe delle policromie Seminario di restauro ligneo "Dalle antiche vernici ai moderni trattamenti di pulitura" Villar Focchiardo, 4 Maggio 2007

2. Nuovi approcci alla pulitura Paolo Cremonesi e Richard Wolbers

3. COMPOSIZIONE DELLA PATINA ORGANICA • Il materiale risultante è una complessa miscela derivata dalla modificazione di queste sostanze: • GRASSI • CARBOIDRATI • BIOFILM • PROTEINE • ALTRO

4. Cosa intendiamo per “sporco”? Parleremo di “sporco” impropriamente per indicare tutto ciò che desideriamo rimuovere (quindi non ha un significato chimico), racchiudendo: Depositi superficiali (polvere, smog,…) Vernici ossidate e ingiallite Patinature applicate per “anticare” l’opera o per coprire i danni causati da puliture eccessive Residui di colle Ritocchi applicati in precedenti restauri

5. RESTAURO DEI BENI ARTISTICI: METODOLOGIA ATTUALE • METODO CHIMICO • METODO FISICO • METODO MECCANICO • METODO CHIMICO • SOLUBILIZZAZIONE GRADUALE DELLA PATINA ORGA-NICA PER APPLICAZIONE DI SOLUZIONI DI MISCELE DI SOLVENTI: • ALCOLI • CHETONI • IDROCARBURI • CLORURATI • ALTRO

6. RESTAURO DEI BENI ARTISTICI: RISCHI ASSOCIATI RISCHIO CHIMICO ASSOCIATO AI POTENZIALI DANNI CHE I PREPARATI POSSONO CAUSARE SIA PER EFFETTI CRONICI CHE ACUTI, SUGLI OPERATORI CHE LI UTILIZZANO. • TOSSICO • NOCIVO • CORROSIVO

7. RESTAURO DEI BENI ARTISTICI: RISCHI ASSOCIATI RISCHIO AMBIENTALE ASSOCIATO AI POTENZIALI DANNI CHE I RESIDUI DEI PREPARATI POSSONO CAUSARE UNA VOLTA DISPERSI NELL’AMBIENTE (ARIA, ACQUA E TERRENO). • INFIAMMABILE • PERICOLOSO PER L’AMBIENTE

8. RESTAURO DEI BENI ARTISTICI: RISCHIO RESTAURO PREPARATI AGGRESSIVI CHE CAUSANO DANNI IRREVERSIBILI CHE POSSONO MANIFESTARSI ANCHE A DISTANZA NEL TEMPO

9. Mezzi acquosi tradizionali Sfregamento con mostarda e lavaggio con acqua; liscivia di ceneri vegetali o di urina; acqua forte con sale e allume; spiriti di sale di vetriolo e di zolfo (dal ricettario di Turquet De Mayerne 1620-1646) Saliva_ La cui composizione è la seguente: • Acqua solvente • Diammonio citrato effetto chelante • Enzimi come l’amilasi idrolizzazione • Proteine (mucina…) tensioattivo

10. Meccanismi di solubilizzazione • Fisico_ si basa sulla polarità delle molecole del solvente e dello “sporco” da rimuovere. Devono rompersi i legami tra le molecole, ossia gli intermolecolari, e crearsi nuovi legami solvente-sporco (Es: un solvente idrocarburico che scioglie una cera). • Chimico_ un “reagente” trasforma chimicamente (ionizza, dissocia,…) lo “sporco”, creando nuovi legami intramolecolari (Es: una base o un acido) • Chimico-fisico_ un meccanismo misto dei due visti sopra (Es: la butilammina è un solvente, che ha anche azione alcalina)

11. Solubilizzazione in mezzi acquosi • Tensioattivi_ basano la loro azione sulla creazione di strutture a bassa energia, rompendo i legami intermolecolari, quindi con un meccanismo di tipo fisico. • Chelanti_ vanno a “sequestrare” un metallo presente nella struttura dello “sporco”, dissociandolo, quindi spezzando legami intramolecolari, con meccanismo chimico. • Enzimi_ vanno a rompere con idrolisi i legami intramolecolari, quindi con meccanismo chimico. Dispersi in gel o coadiuvati da tensioattivi hanno azione chimico-fisica

12. Cos’è il pH? • Il pH è una scala che definisce la concentrazione di H+ (ioni idrogeno) nell’acqua. • Il valore 7 corrisponde alla neutralità, valori inferiori (fino a 0) all’acidità, valori superiori (fino a 14) all’alcalinità. • Essendo una scala logaritmica la differenza di 1 equivale ad un fattore 10. • Una soluzione di pulitura, a contatto con una superficie acida o basica, può variare il suo pH, perdendo capacità pulente. Possiamo utilizzare speciali miscele, dette tamponi, capaci di mantenere costante il pH.

13. Giocare con il pH • Alcune sostanze, invecchiando, diventano acide, quindi a pH alcalini possono dissociarsi e diventare solubili in acqua, o perlomeno rigonfiarsi. • A pH fortemente alcalini (come quello della soda) questa reazione è violenta e incontrollabile • La vernice dammar rigonfia superato il valore 7, l’olio oltre pH 8.5, le proteine invece, dato che contengono sia gruppi carbossilici che amminici, reagiscono sia in ambiente acido che basico • Attenzione! A certi pH possono avvenire reazioni irreversibili, come la solubilizzazione del CaCO3 (Bianco S.Giovanni), sotto al pH 5.5.

14. 5 6 7 8 9 pH DIPINTI MOBILI PITTURE MURALI “INTERVALLO DI SICUREZZA” DEL pH SOPRA pH 9 E SOTTO pH 5 DIVENTA TROPPO FORTE IL RISCHIO DI IDROLISI DEI LEGANTI ORGANICI, DEI MATERIALI CELLULOSICI, ecc.

15. 5 6 7 8 9 pH Quali tamponi utilizzare? 5-9 intervallo di sicurezza (olio siccativo invecchiato)

16. Il deposito atmosferico Molti sono i fattori che influiscono sulla deposizione: • La dimensione delle particelle_ Più grandi le particelle, maggiore la forza di attrazione. • La ruvidità della superficie_ Le particelle hanno massima tendenza ed aderire su una ruvidità media. • L’igroscopicità della superficie_ ad alte umidità (RH>65%) l’acqua può condensare sulla superficie e creare forze di adesione capillari. • La durezza della superficie_ più è morbida più adesione avrò, come nel caso di vernici con Tg più bassa della temperatura ambiente (PVA)

17. Composizione del deposito atmosferico • Materiale idrosolubile 15.9 % • Materiale liposolubile 7.1 % • Materiale inorganico (ceneri) 56.3 % • Umidità 3.0 % Questo tipo di sporco è quindi solo parzialmente solubile in acqua, il resto è disperdibile. La parte grassa è costituita da idrocarburi. Il deposito ha un pH neutro (6.7), quindi acidi o basi influiscono poco.

18. Materiali proteici Su di una superficie policroma possono esserci svariati materiali proteici come costitutivi dell’opera (legante di una tempera o di una preparazione magra) o residui di precedenti restauri (adesivi o patinature), ed in particolare: colla di coniglio o d’ossa, albume, rosso d’uovo. Le proteine, disperse come colloidi in mezzo acquoso, una volta applicate passano da stato sol a gel, e perdendo progressivamente acqua si denaturano, si irrigidiscono e diventano insolubili. L’insolubilizzazione è incrementata dalla presenza di reticolanti come sali metallici (Es: allume,calcio)

19. PERDITA DI COESIONE • Da definire l’intervallo di sicurezza !!! BIO-DETERIORAMENTO O IDROLISI PROTEINE INVECCHIATE CATENE GRANDI CROSS-LINKING RETICOLAZIONE CON SALI METALLICI • Necessità di idrolizzare le catene con enzimi o con acidi o alcali forti INSOLUBILIZZAZIONE

20. Cala il pH • Puliture con alcali possono rigonfiare il film • Intervallo di sicurezza 5-7 ACIDI GRASSI DE-ESTERIFICAZIONE (IDROLISI) OSSIDAZIONE SOSTANZE POLARI OLI SICCATIVI POLIMERIZZAZIONE (CROSS-LINKING) • Necessità di idrolizzare le catene con azione enzimatica o alcali forti CATENE GRANDI

21. INGIALLIMENTO Problema estetico/lettura OSSIDAZIONE: FORMAZIONE DI CONIUGAZIONI OSSIDAZIONE: FORMAZIONE GRUPPI OSSIGENATI VERNICI NATURALI SOSTANZE POLARI POLIMERIZZAZIONE (CROSS-LINKING) Necessità di utilizzare solventi più polari, che possono causare il rigonfiamento del film di olio CATENE POCO PIU’ GRANDI

22. INGIALLIMENTO Minore delle naturali Necessità di utilizzare solventi più polari, che possono causare il rigonfiamento del film di olio OSSIDAZIONE: FORMAZIONE DI CONIUGAZIONI OSSIDAZIONE: FORMAZIONE GRUPPI OSSIGENATI VERNICI SINTETICHE SOSTANZE POLARI POLIMERIZZAZIONE (CROSS-LINKING) • Irreversibilità • Necessità di rompere le catene STRUTTURE TRIDIMENSIONALI

23. RESTAURO DEI BENI ARTISTICI: OBIETTIVO DI PRODOTTO • MIGLIOR GESTIONE DEL: • RISCHIO CHIMICO:ELIMINAZIONE DEI SOLVENTI PIU’ TOSSICI E NOCIVI (Xn R40 – R43, ecc.); USO MENO CONSISTENTE DEI PREPARATI CLORURATI E AROMATICI. • RISCHIO AMBIENTALE:ELIMINAZIONE DELL’IMPATTO AMBIENTALE (ABBASSAMENTO DELLE EMISSIONI). • RISCHIO RESTAURO:INTERVENTI ALTAMENTE SELETTIVI NEI CONFRONTI DEI SUBSTRATI DA RIMUOVERE COL MASSIMO RISPETTO DELL’INTEGRITA’ DELL’OPERA D’ARTE. ENZIMI

24. ENZIMA LIPASI Le Lipasi catalizzano l’idrolisi di trigliceridi che sono i componenti strutturali di olii e grassi. Gli enzimi lipolitici catalizzano la scissione nelle due posizioni terminali, e più lentamente nella posizione centrale, liberando una, due o tre molecole di acido grasso. Il monogliceride residuo o il glicerolo e gli acidi grassi liberati sono più solubili, e possono essere rimossi da un mezzo acquoso.

25. ENZIMA LIPASI Con le lipasi si può così intervenire su olii siccativi (vernici oleo-resinose, “beveroni”, ridipinture). Le lipasi agiscono come esterasi, quindi possono essere impiegate per rimuovere cere e resine sintetiche come esteri acrilici. Certi metalli pesanti come il Ferro, il Piombo, il Mercurio e il Rame agiscono come inibitori nei confronti dell’enzima. Questi metalli sono contenuti in numerosi pigmenti, quali Biacca, Minio, Cinabro, Ocre, Azzurrite. Le ridipinture a velatura, con poco pigmento in molto olio, sono attaccate dalle Lipasi, mentre ridipinture a corpo, con tanto pigmento in poco olio, sono spesso resistenti all’azione delle lipasi.

26. ENZIMA AMILASI Le Amilasi sono presenti nella saliva e nella secrezione delle cellule del tratto gastrointestinale e provvedono alla digestione di carboidrati, frammentando le catene dei polisaccaridi in mono, di e oligosaccaridi, più solubili. Sono in grado di degradare gli amidi, contenuti nelle paste d’amido, nelle gomme vegetali e nelle farine.

27. ENZIMA PROTEASI Le Proteasi sono enzimi idrolitici in grado di degradare le proteine e quindi sono adatti alla rimozione di materiali quali albumine, colle e gelatine animali, uovo e caseine (non il caseinato di calcio, presente soprattutto su dipinti murali). Le Proteasi scindono i legami peptidici che legano in catena i singoli amminoacidi che formano le proteine.

28. I tensioattivi • Si definisce tensioattivo una qualsiasi sostanza con caratteristiche sia idrofile che lipofile. • Un tensioattivo può presentare caratteristiche più idrofile, risultando solubile in acqua, oppure più lipofile, risultando solubile in solventi apolari. • Un tensioattivo abbassa la tensione superficiale di un liquido, aumentando la bagnabilità. • In presenza di due fasi di diversa polarità un tensioattivo tende a disporsi all’interfaccia.

29. I tensioattivi: la CMC • In acqua un tensioattivo si dispone all’interno come un qualunque soluto. Superata una certa concentrazione si dispone sulla superficie, con la testa polare nell’acqua, e la coda apolare rivolta verso l’aria. Questa concentrazione è detta CMC, concentrazione critica micellare. • Al di sotto della CMC il tensioattivo non ha effetto solubilizzante, che otteniamo solo superando la CMC.

30. Tipologie di tensioattivi

31. I resin-soaps • Sono tensioattivi di tipo ionico la cui parte apolare ha forte somiglianza con la struttura delle resine naturali. La parte polare è costituita da un gruppo carbossilico ionizzato a seguito della reazione con trietanolammina (TEA). • I materiali di partenza sono l’acido abietico, simile alla struttura delle resine di conifere e leguminose (sandracca,…), e l’acido deossicolico, simile a quella delle latifoglie (dammar, mastice,…), e più polare, dato che contiene due gruppi alcolici nella sua struttura.

32. Emulsione cerosa Si tratta di una dispersione di cera d’api sbiancata in acqua con stearato d’ammonio come tensioattivo, messa punto dai ricercatori dell’Opificio delle Pietre Dure*, e conosciuta quindi con il nome di “pappina fiorentina”. Di per sé l’emulsione cerosa non ha capacità pulenti, ma può essere utilizzata per la pulitura controllata di superfici policrome sensibili, disperdendo al suo interno piccole percentuali di solventi organici o di sostanze alcaline (ammoniaca, trietanolammina). Non è possibile invece aggiungere sostanze acide (acido acetico, acido citrico) che ne causano lo smiscelamento. * “Impiego di emulsioni quali supportanti di solventi in operazioni di pulitura dei dipinti”, di R.Bellucci, E.Buzzegoli, M.Matteini, A.Moles; in Metodo e Scienza, Sansoni Editore, Firenze (1982).

33. Emulsione cerosa: formulazione Cera sbiancata = 500 gr Acqua demineralizzata = 750 gr Ammoniaca 30% = 12 ml Acido stearico = 1.2 gr L’acido stearico e l’ammoniaca (in eccesso) vengono miscelati a parte, formando lo stearato d’ammonio. L’acqua, scaldata a bagnomaria, viene addizionata con la cera bianca (che fonde), e si aggiunge sotto miscelazione lo stearato d’ammonio, continuando poi a miscelare per eliminare l’eccesso di ammoniaca, fino a raffreddamento.

34. I chelanti • Si definisce chelante una molecola dotata di due o più gruppi elettrondonatori, capace di legarsi con un catione metallico per dare un composto stabile (detto anche complesso), e dalle proprietà differenti da quelle del catione e del chelante stesso. • La stabilità del complesso è indicata dalla costante K. Per comodità utilizziamo il logaritmo: più alto Log K, più stabile il complesso. • Molti pigmentipossono essere aggrediti da questi reagenti, che devono quindi essere utilizzati con estrema cautela

35. Tipologie di chelanti