METODO DEL BARIO TECNOLOGIA. 1 Azione desolfatante

Transcript

1 METODO DEL BARIO Il procedimento comunemente indicato come metodo del bario riguarda una tecnica di consolidamento in situ di affreschi che venne messa a punto, nella sua versione più diffusa, con i lavori di Ferroni e Dini a Firenze, negli anni 60. I risultati sperimentali ottenuti furono presentati per la prima volta nel 1969 ad Amsterdam, alla conferenza internazionale dell'icom. L utilizzo del Bario, ovvero dell idrossido di Bario in soluzione acquosa, era già stato sperimentato in passato, ma il metodo Ferroni-Dini introdusse elementi di novità e specificità, favorendone una diffusione ampia ed un riscontro positivo che, a distanza di molti anni, lo accredita tra i sistemi più compatibili e durevoli. TECNOLOGIA Si tratta di una tecnica di consolidamento chimico-strutturale dei dipinti murali che, oltre ad intervenire sul degrado prodotto dalla cristallizzazione dei solfati, principale causa di deterioramento dei lapidei artificiali, riduce la porosità della struttura microscopica dell'intonaco e rinnova il legante naturale dello strato pittorico. La sua caratteristica principale sta nella compatibilità chimico-fisica che esiste tra la soluzione di idrossido di bario inorganico e la matrice minerale che caratterizza i dipinti murali realizzati con la tecnica del "buon fresco". In tal modo essa rappresenta un alternativa sostanziale ai trattamenti storicamente adottati nel restauro basati sull impregnazione dei manufatti con colle di origine animale, olii vegetali, uovo e, in tempi più recenti, film di resine sintetiche, che in genere mostrano doti di compatibilità e durabilità alquanto modeste. 1 Azione desolfatante La prima fase prevede l applicazione di impacchi con soluzioni acquose di carbonato d ammonio (NH4)2C03 che permettono di riottenere in maniera completa, per reazione di doppio scambio con il solfato di calcio ( gesso), carbonato di calcio CaC03 secondo la reazione: CaSO4 + (NH4)2CO3 CaCO3 + (NH4)2SO4 Prima di procedere all'applicazione dell'impacco di carbonato d'ammonio, in alcuni casi (affreschi ricoperti di fuliggine e altre polveri) è opportuno procedere ad una pulitura preventiva con acqua deionizzata; altrimenti, l'uso diretto del carbonato d'ammonio porterebbe alla solubilizzazione delle impurità, che, veicolate dall'acqua, migrerebbero irrimediabilmente all'interno della struttura capillare muraria, provocando macchie e variazioni cromatiche sulla superficie dipinta. 1

2 L impacco andrà confezionato rigonfiando della polpa di carta ( o pasta di legno, fibra di cellulosa pura in fiocchi ) con la soluzione di carbonato d ammonio e pressando l impasto ottenuto sul supporto con l interposizione di carta di riso. La concentrazione della soluzione cambia, secondo le condizioni dell'affresco, sino a. soluzione satura, ed è stabilita in base a piccoli saggi che consentono di individuare il grado di assorbimento della muratura. La reazione produce oltre al carbonato di calcio, il solfato d ammonio, (NH4)2SO4, solubile, che è un prodotto estraneo ai materiali originali e può dare efflorescenze. 2 Consolidamento Si interviene a questo punto con una soluzione satura di idrossido di bario (acqua di bario), che agisce secondo lo schema di reazione: (NH4)2SO4 + Ba (OH)2 BaSO4 + 2NH4OH Il solfato di bario BaSO4 è inerte, insolubile, non idratabile. L'ammoniaca, NH4OH, in ambiente alcalino non viene fissata, ma si libera come gas. L'idrato di bario in eccesso, per azione dclla C02, dà luogo a BaC03. Ba (OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O Il carbonato di Bario, BaCO3, precipita gradualmente tra i cristalli di carbonato di calcio dell intonaco saldandoli con una struttura del tutto analoga; il loro coefficiente di dilatazione termica è simile e la solubilità in acqua del BaCO3 praticamente nulla; una seconda azione consolidante deriva poi dalla formazione di Ca(OH)2 dovuta all azione dell idrossido di bario sul carbonato di calcio non più legato all intonaco; l idrato di calcio, infatti, può agire di nuovo da legante per carbonatazione. La compatibilità cristallografica tra il calcio carbonato e il bario carbonato garantisce la stabilità del consolidamento. Naturalmente come per tutti i consolidanti inorganici non è possibile saldare lacune macroscopiche, per il Bario si è osservato un limite massimo di 50µm (S.Z. Lewin). Il BaS04 si può formare anche dal BaC03 in ambiente inquinato per anidride solforosa, oppure si può formare anche per azione diretta dell idrossido sul gesso presente nel manufatto, ma come già accennato, non è pericoloso, anzi agisce da passivante. La porosità, infine, viene ridotta solo parzialmente con vantaggio nei riguardi dei meccanismi di alterazione legati all'assorbimento di acqua, poichè non si forma uno strato esterno impermeabile al vapore acqueo. Prima di applicare l'impacco di bario è necessario rilavare l'affresco con acqua deionizzata, per eliminare i residui di materiale organico ancora presenti dopo il trattamento con il carbonato di ammonio. Tale operazione va effettuata con estrema delicatezza, evitando di asportare frammenti di colore. Nei casi in cui la superficie pittorica sia fortemente degradata, sarà opportuno eseguire l'operazione di pulitura tamponando su fogli di carta giapponese. 2

3 Dopo la pulitura, si potrà procedere all'applicazione dell'impacco, che va preparato impregnando la pasta di legno con acqua e aggiungendo l idrossido di bario in polvere in ragione del 15% circa in peso. La percentuale di pasta di legno impiegata va stabilita, invece, in base alla capacità d'assorbimento della malta che andrà preventivamente valutata con apposite prove. I tempi di applicazione in media non superano le 4-5 ore. Sarebbe opportuno effettuare il consolidamento dopo i mesi estivi, quando i muri sono più asciutti e tendono ad assorbire più in profondità l'umidità presente in superficie. Ciò consente alla soluzione di bario di penetrare più a fondo senza fermarsi negli strati più superficiali. E importante non bagnare troppo l'impacco, in quanto l'eccessiva umidità in superficie può generare fenomeni di rapida carbonatazione generando imbiancamenti. I diversi componenti dell'impacco vanno ben amalgamati (prendendo le opportune precauzioni per la pericolosità della polvere), sino ad ottenere un impasto che dovrà essere applicato sulla superficie del dipinto murale procedendo dal basso verso l'alto. Lo spessore dovrà essere costante su tutta la superficie, affinchè la soluzione satura d'idrossido di bario agisca omogeneamente. L impacco andrà rimosso ancora umido, sollevando i fogli di carta giapponese precedentemente interposti fra la superficie pittorica e l'impasto. Trascorsa una settimana (secondo le stagioni questo tempo può variare), sarà necessario lavare ulteriormente la superficie pittorica con acqua deionizzata. TIPOLOGIE e LIMITI D IMPIEGO L applicazione principale riguarda il consolidamento degli intonaci affrescati degradati in seguito al fenomeno dalla solubilizzazione e cristallizzazione dei sali solubili. Tale degrado, imputabile in gran parte, come già indicato, alla formazione del solfato di calcio per interazione con gli inquinanti dell atmosfera, produce fenomeni di sollevamento, frammentazione e perdita del film pittorico, oltre che dello strato più superficiale dell'intonaco. In alcuni casi il consolidamento diretto con idrossido di bario si applica anche nella conservazione di patine artificiali (films ad ossalato di calcio, decorazioni policrome ecc) che si intende mantenere, ma che presentano al di sotto fenomeni di solfatazione. Questo è possibile grazie alle numerose microlacune (cariature, microfessurazioni, forellini ecc) presenti su queste stratificazioni, che permettono al prodotto di arrivare sino al substrato. In questi casi però, il rischio maggiore è quello di un'errata esecuzione del metodo, che potrebbe provocare una carbonatazione incontrollata in superficie, con comparsa di imbianchimenti. Per questo motivo vanno valutati attentamente, secondo i casi, i tempi di posa dell'impacco, la concentrazione della soluzione, ecc. Altre sperimentazioni con il bario sono state effettuate anche su manufatti lapidei con il sistema ammonio-bario (Ferroni-Dini), con bario-urea-glicerina (S.Z.Lewin), etil-solfato di bario ( E.Sayre), e, su intonaco, con bario-solfati-organici (Matteini) e bario-resine a scambio ionico (su tempera grassa - affreschi di Piero della Francesca ad Arezzo). Un altra applicazione possibile grazie alle doti di permeabilità del trattamento che non pregiudica successive operazioni, è quella del pre-consolidamento. Per lo stesso motivo (la porosità ridotta, ma non annullata) il bario deve essere considerato un consolidante e non un protettivo. Soprattutto in condizioni di particolare inquinamento atmosferico, è opportuno ripetere il procedimento o, eventualmente, 3

4 applicare altri tipi di consolidanti, qualora la ricerca ne proponesse di migliori. Nei manufatti esposti all'aperto va valutata l'applicazione di un prodotto finale che garantisca la protezione dall'acqua, in quanto il bario non rende idrorepellente la superficie. La particolare affinità dei materiali rende comunque questi interventi irreversibili per cui risulta indispensabile la massima attenzione nelle operazioni. Devono essere eseguite indagini preliminari per analizzare a fondo le condizioni generali dell'opera (proprietà chimico fisiche dello strato pittorico e della malta, tipo di degradazione) e per valutare nel dettaglio tempi, concentrazione e sequenze operative. Bisogna porre attenzione particolre alla tecnica pittorica del dipinto murale originale e a quella degli eventuali ritocchi successivi. L'idrato di bario deve essere usato con molta cautela sulla tempera e l olio, in quanto, alcalino, può provocare fenomeni di ammorbidimento, rigonfiamento e solubilizzazione, poiché induce idrolisi o "saponificazione" del mezzo legante organico. Tale problema, tuttavia, in molti casi non sussiste, in quanto i leganti organici utilizzati nella realizzazione dell'opera (uovo o altro tipo di colla animale) sono ormai diventati, per lentissimi processi di mineralizzazione, dei prodotti inorganici e stabili, e pertanto insensibili all'azione di sostanze alcaline. Inoltre, pigmenti contenenti composti del rame, come la malachite e l'azzurrite, risultano sensibili all'azione dell' ammoniaca presente nell' impacco con carbonato di ammonio. Qualora si decida di procedere ugualmente con questo tipo di intervento, le aree devono essere preventivamente trattate con dei protettivi che le isolino (generalmente si usa il Paraloid B72 in soluzione al 5%) e deve essere attentamente valutato il tempo di applicazione dell'impacco, così da evitare la trasformazione dell'azzurrite, blu, in malachite, verde. La metodica è invece perfettamente applicabile ai dipinti murali a ""buon fresco" e anche a quelli quasi del tutto privi di leganti organici (mezzo fresco). La formazione di 'velature' opalescenti sullo strato pittorico è spesso imprevedibile, a causa della scarsa conoscenza relativa alle quantità ottimali di dosaggio dei prodotti, ai tempi applicativi e ai parametri ambientali. Non sempre un intervento di "lavaggio" può risolvere, infatti, il problema. I tempi necessari per osservare un effettivo consolidamento sono, di solito, relativamente lunghi, specie se sono interessate larghe superfici. L'applicazione di certi prodotti (acqua di calce e acqua di bario) richiede l'impiego di grandi quantità di acqua e per prolungati periodi di tempo; naturalmente su pitture conservate in ambienti molto umidi (tombe o caverne) ciò non è gradito. I materiali inorganici, inoltre, presentano spesso lo svantaggio di comportarsi da filler (carica inerte) piuttosto che da adesivi, questo genera alterazione delle caratteristiche strutturali del materiale senza apportare particolari effetti di coesione. Questo avviene nel carbonato di calcio che si forma per reazione di doppio scambio (cioè in fase omogenea), a differenza del carbonato che si forma in fase eterogenea per carbonatazione della calce. Il trattamento con l'idrato di bario su intonaci ad alta concentrazione di nitrati (Na, K, Ca) non è consigliabile perché si può formare nitrato di bario per reazione di doppio scambio. Il sale formato è solubile e può dare vistose efflorescenze. Secondo alcuni autori, infine, la metodologia del bario può provocare danni anche di una certa rilevanza, in quanto la trasformazione del solfato di calcio in solfato d'ammonio, e 4

5 successivamente in solfato di bario, determina, a livello microcristallino, un aumento di volume con la conseguente formazione di microlesioni nelle aree circostanti l'applicazione (Mora, Mora e Philipott 1977, pp ). 5

6 Il trattamento è anche sconsigliabile laddove si riscontrino, al di sopra delle patine, depositi di tipo organico (cere, gomma lacca, materiali proteici ecc). In questi casi, il bario potrebbe non passare e la carbonatazione potrebbe verificarsi esternamente alle patine, rendendo inutile l'intera operazione. Tale inconveniente non compare quando i depositi sono di tipo gessoso, in quanto il bario idrossido riesce a raggiungere la superficie della pietra dopo aver operato la trasformazione del gesso in solfato di bario, e quest'ultimo blocca ulteriori processi di solfatazione. In ultima analisi non vanno tralasciate le eventuali interazioni con i parametri compositivi delle malte utilizzate per realizzare gli intonaci; le peculiarità dei diversi prodotti del degrado potrebbero influenzare l efficacia dei trattamenti. ALTRI METODI INORGANICI Nonostante gli inconvenienti che talvolta accompagnano l'applicazione di tali prodotti, in linea di principio i fissativi di natura inorganica sono da preferirsi in quanto offrono notevoli garanzie di durevolezza e resistenza agli agenti esterni. L'idrato di calcio è da considerarsi una sostanza consolidante ottimale per tutti i materiali litoidi a matrice carbonatica (in particolare gli intonaci). Ogni intervento di restauro inteso come ripristino dello status originale dell'opera, non può, in linea di principio, prescindere dall'uso di tale prodotto. Nella pratica non è così. I numerosi studi condotti per la messa a punto di metodologie nuove per l'impiego di calce nel restauro di intonaci affrescati si sono sempre scontrati con problemi insormontabili. La scarsa solubilità dell'idrossido di calcio in acqua (1.7 g/l a 20 C), rende improponibile nella maggior parte dei casi l'uso dell'acqua di calce come consolidante, poiché sarebbe necessaria una eccessiva quantità di acqua per ottenere risultati apprezzabili. Per superare queste limitazioni, recentemente, sono state sperimentate sospensioni di nanoparticelle di Ca(OH)2 in alcool, stabili e concentrate, che evidenziano buone proprietà consolidanti. Per il risarcimento e il riempimento di distacchi e lacune degli intonaci sono state fatte esperienze con calci a presa autogena che permettono l uso di calci aeree simili a quelle antiche anche in profondità. Un altro composto inorganico in fase di studio è l ossalato d ammonio, che produce una passivazione dei granuli di carbonato di calcio trasformandoli parzialmente in ossalato di calcio e conferisce al contempo una protezione idrorepellente al supporto. Bibliografia Le superfici policrome di Palazzo Besta Matteini Mapelli Lanfranchi Atti II Congresso Nazionale IG IIC Settembre 2004 A new method for consolidating wall paintings based on dispersion of lime in alchol R.Giorgi,L.Dei,P.Baglioni Studies in Conservation, 45 (2000) 154 Interventi di consolidamento: malte a presa autogena E.Ferroni, P.Baglioni, G.Sarti La cappella Brancacci La scienza per Masaccio, Masolino e Filippino Lippi Quaderni del Restauro n.10, Olivetti, 1992 Milano Tecnica e restauro delle pitture murali Guido Botticelli Ed Polistampa Firenze 1980 Il restauro della pietra L.Lazzarini, M.Laurenzi Tabasso Cedam Padova Metodi inorganici, Corso di Chimica del restauro R.Giorgi, P.Baglioni Università di Firenze a.a Il metodo del bario, Approfondimento, P.Torsello Corso di Chimica del restauro R.Giorgi, P.Baglioni Università di Firenze a.a