Sostenibilità nei beni culturali: dalla diagnostica allo sviluppo di sistemi innovativi di consolidamento, pulitura e protezione

Progetto: Research project

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Il programma di ricerca di UNIPA ha l’obiettivo di progettare, preparare e caratterizzare dal punto di vista chimico-fisico nuovi sistemi nanostrutturati funzionali alla pulitura e al consolidamento dei Beni Culturali. Alla luce della strategia Horizon 2020 sarà effettuata la progettazione di nuove metodologie reversibili e materiali eco-compatibili a basso impatto ottenuti dalla combinazione di biopolimeri, derivati da risorse rinnovabili, e nanoargille, biocompatibili e disponibili in natura.Le nanoargille che saranno studiate sono la laponite, di forma discoidale avente un raggio di 25 nm, e l’allosite a struttura cava con diametro interno compreso tra i 15 ed i 30 nm, diametro esterno compreso tra 30 e 100 nm e lunghezza pari a ca. 700 nm. Grazie alla sua natura, a seconda delle condizioni di pH, può assumere cariche di segno opposto sulla superficie e nella cavità che possono essere sfruttate per adsorbimento selettivo di molecole attive. Tra i biopolimeri saranno scelti pectine, chitosano, acido alginico, cellulosa modificata, ecc.Lo sviluppo del progetto sarà certamente basato su una conoscenza approfondita e puntuale del relativo stato di degrado e/o conservazione dei beni di interesse artistico cui sono destinati i nuovi nanomateriali preparati.Esso si svilupperà lungo le due seguenti grandi linee:1) NANOMATERIALI ECOSOSTENIBILI CON PROPRIETÀ CONSOLIDANTI E PROTETTIVE DI REPERTI ARCHEOLOGICI SOMMERSILe miscele biopolimero/nanoargilla saranno caratterizzate dal punto di vista chimico-fisico al fine di correlare le loro proprietà alle performances quali miscele consolidanti.Lo studio comprende una caratterizzazione termodinamica completa del processo di interazione fase solida/macromolecola. In parallelo, verrà effettuata una dettagliata caratterizzazione strutturale delle miscele. L’obiettivo finale è quindi quello di stabilire una relazione tra l’energetica di adsorbimento, le strutture formate corrispondentemente e come essi dipendano dalla natura di componenti.Mediante il metodo casting, dalle miscele studiate saranno preparati dei films protettivi con proprietà self-healing che rispondano in maniera intelligente e localizzata, efficiente e sicura a cambiamenti dell'intorno chimico nel substrato (variazioni di pH o forza ionica dovute a fenomeni esterni) o a stress meccanici esterni (tagli, abrasioni della superficie). La nano-veicolazione dei nanotubi permetterà il rilascio progressivo o condizionato della sostanza garantendo una migliore efficienza del processo.L’efficacia dei nuovi consolidanti sarà verificata mediante appplicazione su sistemi modello invecchiati in laboratorio e, quindi, su campioni di legni archeologici sommersi.2) SISTEMI SUPRAMOLECOLARI ECO-COMPATIBILI E A BASSO IMPATTO PER LA PULITURA DI MANUFATTI STORICO-ARTISTICILe caratteristiche delle miscele nanoargilla/biopolimero per la pulitura saranno modulate in funzione della natura della sostanza da rimuovere. Se il materiale da rimuovere è sensibile al pH, saranno preparati sistemi con biopolimeri aventi gruppi funzionali pH sensibili; se il materiale da rimuovere è idrofobo, sostanze opportune saranno incapsulate nella cavità del nanotubo di argilla.L'efficienza del caricamento del nanotubo e l’influenza del biopolimero sarà verificata mediante analisi termogravimetrica e studi di scattering di neutroni a basso angolo. Si effettuerà, inoltre, una conoscenza dettagliata del comportamento reologico di una miscela di pulitura che è estremamente utile al fine di un controllo selettivo delle zone del substrato da trattare.Per verificare le performances dell

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Il compito dell’unità di ricerca Palermo (UNIPA) ricade nella tematica "Sviluppo di materiali innovativi eco-compatibili per il consolidamento e la pulitura" (vedi Modello A).Il programma di ricerca di UNIPA ha l’obiettivo di progettare, preparare e caratterizzare dal punto di vista chimico-fisico nuovi sistemi nanostrutturati funzionali al consolidamento e pulitura dei Beni Culturali.Lo sviluppo del progetto necessita di una conoscenza approfondita e puntuale del relativo stato di degrado, e/o conservazione dei beni di interesse artistico cui sono destinati i nuovi nanomateriali preparati. A tal fine, l’UNIPA collaborerà con: 1) l’Unità di ricerca di Pisa (UNIPI) che svilupperà, implementerà e applicherà metodiche analitiche per la diagnostica dei materiali organici; 2) l’Unità di ricerca di Cagliari che metterà a punto una metodologia in grado di definire lo stato di degrado delle superficie delle opere d’arte e dei beni culturali; 3) l’Unità di ricerca di Firenze che svilupperà metodologie analitiche avanzate, basate su metodi di spettroscopia elettronica e vibrazionale; 4) l’Unità di ricerca di Milano-Bicocca che procederà con tecniche consolidate e nuove basate sull’estrazione e caratterizzazione diretta dei materiali lignocellulosici previa dissoluzione del legno in liquidi ionici.Il programma di ricerca si svilupperà lungo le due seguenti grandi linee :1) NANOMATERIALI ECOSOSTENIBILI CON PROPRIETÀ CONSOLIDANTI E PROTETTIVE DI REPERTI ARCHEOLOGICI SOMMERSI2) SISTEMI SUPRAMOLECOLARI ECO-COMPATIBILI E A BASSO IMPATTO PER LA PULITURA DI MANUFATTI STORICO-ARTISTICIDi seguito sono dettagliati i compiti specifici di ciascuna linea di ricerca.1) NANOMATERIALI ECOSOSTENIBILI CON PROPRIETÀ CONSOLIDANTI E PROTETTIVE DI REPERTI ARCHEOLOGICI SOMMERSIOggi è diventato ancora più pressante la progettazione di nuove metodologie reversibili e materiali compatibili a basso impatto per un consolidamento sostenibile anche alla luce della strategia Horizon 2020.La combinazione di biopolimeri, derivati da risorse rinnovabili, e nanoparticelle, biocompatibili e disponibili in natura, può formare nuovi materiali ecosostenibili e vantaggiosi economicamente con interessanti proprietà applicative in questo ambito.Le nanoargille sono promettenti "green materials" disponibili in natura, aventi un basso costo e atossiche. Esse presentano dimensioni nanoscopiche, elevata area interfacciale, composizione chimica controllata e differenti morfologie (nanotubi, nanodischi e lamine). La laponite è una nanoargilla di forma discoidale avente un raggio di 25 nm. L’allosite ha una struttura cava con diametro interno compreso tra i 15 ed i 30 nm e diametro esterno compreso tra 30 e 100 nm. La sua lunghezza è di ca. 700 nm. Grazie alla sua natura, a seconda delle condizioni di pH, può assumere cariche di segno opposto sulla superficie e nella cavità che possono essere sfruttate per adsorbimento selettivo di molecole attive. Tests hanno inoltre dimostrato che l’allosite non è citotossica.I polimeri sono composti interessanti per la loro natura e varietà di pesi molecolari. La scelta di adoperare biopolimeri (quali ad esempio pectine, chitosano, acido alginico, cellulosa modificata, ecc.) è promettente sia per la compatibilità con la matrice organica da consolidare sia per i conseguenti risvolti ambientali ed economici.Pertanto, le miscele biopolimero/nanoargilla possono risultare chimicamente compatibili con la matrice lignea e, inoltre, sulla base di alcune evidenze sperimentali, possono presentare importanti prestazioni meccaniche dei films.Quindi, si prepareranno self

Key findings

Nanotecnologie, materiale e produzione
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/11 → …