Tecnologie innovative per il trattamento di beni culturali

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3 Tecnologie innovative per il trattamento di beni culturali Applicazione delle onde elettromagnetiche per diagnosi e conservazione a cura di Bruno Bisceglia Contributi di Albunia Alexandra Romina, Alfano Davide, Avagliano Giovanni Avallone Elvira, Bacchiani Roberto, Bellone Anna Maria Buonerba Antonio, Caliendo Emilia, Castiglione Stefano Catapano Ilaria, Cicatelli Angela, De Leo Roberto Dolce Carmen, Felici Anna Candida, Fondacaro Aurora Galizia Desirèe, Geraldi Edoardo, Gradoni Gabriele Grassi Alfonso, Guarino Francesco, Guerriero Luigi Incarnato Loredana, Lamiranda Laura, Loperte Antonio Masini Nicola, Matrella Simona, Moglie Franco, Monti Tamara Pajewski Lara, Paolanti Marina, Piacentini Mario, Ponti Cristina Pronti Lucilla, Schettini Giuseppe, Soldovieri Francesco Vendittelli Margherita, Vigliotta Giovanni

4 Copyright MMXVI ARACNE editrice int.le S.r.l. via Quarto Negroni, Ariccia (RM) (06) isbn I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: maggio 2016

5 Indice 7 Prefazione di Gabriel Zuchtriegel 9 Introduzione di Mario Frullone Parte I Diagnostica 19 Capitolo 1 Tecnologie radar per il monitoraggio non invasivo del patrimonio artistico di Ilaria Catapano e Francesco Soldovieri 45 Capitolo II Il Georadar nella ricerca archeologica e nel campo della diagnostica applicata ai beni culturali di Lara Pajewski, Cristina Ponti e Giuseppe Schettini 65 Capitolo III Analisi di due dipinti con metodologie non distruttive: Madonna con Bambino e San Giovannino di Scuola Veneta e Madonna con Bambino di Matteo di Giovanni, conservati nel Museo dell Accademia di San Luca a Roma di Lucilla Pronti, anna Candida Felici, Mario Piacentini, Margherita Vendittelli

6 91 Capitolo IV Integrazione di tecniche non invasive per la conoscenza strutturata degli edifici storici. Il caso studio del convento di San Francesco a Folloni (AV) di edoardo Geraldi, antonio Loperte, Carmen Dolce, Laura Lamiranda, Nicola Masini, Francesco Soldovieri Parte II Conservazione e Recupero 127 Capitolo I Sicurezza degli impianti a microonde per il trattamento di opere d arte di roberto De Leo 149 Capitolo II Simulazione del riscaldamento a microonde di Marina Paolanti, roberto Bacchiani, Bruno Bisceglia 185 Capitolo III Disinfestazione di opere lignee e strutture murarie. La statua di S. Leone Magno. La cinta muraria di Paestum di Giovanni avagliano e Bruno Bisceglia 217 Capitolo IV Disinfestazione di Beni Culturali. Applicatori di tamara Monti, Franco Moglie, Gabriele Gradoni Parte III Sperimentazione 241 Capitolo I Le tecniche spettroscopiche nelle indagini sui materiali dei beni culturali di alexandra r. albunia e Davide alfano

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8 Capitolo III analisi di due dipinti con metodologie non distruttive: Madonna con Bambino e San Giovannino di Scuola Veneta e Madonna con Bambino di Matteo di Giovanni, conservati nel Museo dell accademia di San Luca a roma Lucilla Pronti 1, anna Candida Felici 1, Mario Piacentini 1, Margherita Vendittelli 1 1 Dipartimento di Scienze di Base ed applicate per l Ingegneria, Università degli Studi di roma La Sapienza 1. Introduzione Quando ci si appresta a studiare un opera d arte, sia essa un dipinto, una statua od una struttura architettonica, per prima cosa si analizzano i dati formali e stilistici dell opera stessa per poterla collocare in un contesto spazio temporale (quando e dove è stata realizzata); in secondo luogo si cercano maggiori informazioni su tecniche di produzione, materiali ed eventuali influenze di altre opere. Nel caso dei dipinti a tutto quanto detto va aggiunta la ricerca dell ispirazione dell artista: come e perché ha costruito il dipinto nel modo in cui noi lo vediamo, se vi sono simbolismi all interno del quadro, se vi sono similitudini con altre opere di pittori precedenti o contemporanei all artista in studio. Come si può facilmente intuire un tale approccio è fortemente soggettivo poiché dipende dalla cultura, dalle capacità e dall esperienza di chi è chiamato a studiare l opera d arte e soffre dell assenza di un analisi obbiettiva dei materiali impiegati e della tecnica di esecuzione. Per ovviare a tale soggettività gli storici chiamati a leggere un quadro possono ora disporre di indagini scientifiche che, fornendo informazioni 65

9 66 L. Pronti, a.c. Felici, M. Piacentini, M. Vendittelli su materiali e tecniche, permettono sia una lettura più oggettiva dell opera (utile nel campo delle autenticazioni), sia una conoscenza maggiore della stessa, requisito necessario nel guidare eventuali restauri. Nel campo dei beni culturali sono stati messi a punto molti metodi diagnostici tra cui quelli non distruttivi e non invasivi, generalmente preferiti dagli storici dell arte e/o dai collezionisti perché non richiedono nessun prelievo di campione e possono essere impiegati direttamente in situ 2. Si presenta uno studio preliminare eseguito su due dipinti su tavola conservati nella galleria accademica dell accademia di San Luca (roma): Madonna con Bambino e Santa Caterina d alessandria (XV sec.) di imitatore di Matteo di Giovanni, Fig. 1 (a sinistra); Madonna con Bambino (XV sec.) di scuola veneta, Fig. 1 (a destra). Le due opere fanno parte della collezione del Barone Michele Lazzaroni, donata all accademia di San Luca nel L intera collezione è oggetto di studio a causa di alcune attribuzioni dubbie ed errori iconografici. Si ritiene, infatti, che il Barone fosse solito modificare i quadri della sua collezione o personalmente o rivolgendosi a pittori dell epoca, che proprio tra la fine dell Ottocento e inizi Novecento, contribuiscono alla fenomenologia del falso d arte che colpì l Italia e indirettamente il resto del mondo 3. Le analisi sono state scelte ed eseguite secondo un ordine ben preciso: per prima cosa sono state effettuate immagini di fluorescenza UV per identificare zone di restauro, poi sono state realizzate riflettografie NIr e radiografie per individuare pentimenti e/o disegni preparatori. Infine, le osservazioni al microscopio ottico hanno guidato le successive indagini sui pigmenti impiegati nei vari strati pittorici; in particolare si è provveduto all identificazione dei pigmenti costituenti gli incarnati tramite misure del fattore di riflettanza spettrale e la spettroscopia di fluorescenza X a dispersione di energia (ed-xrf). 2 M. CarDINaLI, B.M. De ruggieri, C. FaLCUCCI, Diagnostica artistica - Tracce materiali per la storia dell arte e per la conservazione, 2007, ed. Palombi. 3 G. MaZZONI, Falsi d autore. Icilio Federico Joni e la cultura del falso tra 800 e Novecento, Catalogo della mostra (Siena, 18 giugno - 3 ottobre 2004).

10 III. Analisi di due dipinti con metodologie non distruttive 67 Figura 1. Dipinto Madonna con Bambino e Santa Caterina d alessandria (XV sec.) di imitatore di Matteo di Giovanni (a sinistra); Dipinto Madonna con Bambino (XV sec.) di scuola veneta (a destra). 2. Tecniche diagnostiche 2.1 Fluorescenza UV La fluorescenza UV è utilizzata principalmente nella fase di valutazione dello stato di conservazione e degli interventi di restauro effettuati, che hanno coinvolto lo strato più superficiale dell opera d arte4. Generalmente le ridipinture non presentano fluorescenza nel visibile, mentre le zone dipinte in antico sviluppano fluorescenze che variano dal blu al giallo in funzione delle proprietà chimiche dei materiali impiegati e del loro invecchiamento. 4 M. FaLDI, C. PaOLINI, Tecniche fotografiche per la documentazione delle opere d arte, Quaderni dell Istituto per l arte e il restauro, 1988.

11 68 L. Pronti, a.c. Felici, M. Piacentini, M. Vendittelli Le riprese delle immagini di fluorescenza UV sono state eseguite illuminando i dipinti con due lampade di Wood ai vapori di mercurio e con una fotocamera digitale Nikon Coolpix P6000. Le immagini sono state salvate nel formato raw, in modo da evitare la perdita di informazioni dovuta alla compressione utilizzata nel salvataggio in altri formati, come ad esempio JPeG. Per eliminare il contributo dovuto alla luce ambiente, le riprese sono state effettuate all interno di una camera oscura portatile. 2.2 Riflettografia NIR L indagine riflettografica NIr è una tecnica che permette la visualizzazione del disegno preparatorio (underdrawing) realizzato dall artista sulla preparazione soggiacente lo strato pittorico 5. Questa capacità è legata alla trasparenza dei pigmenti e coloranti nella regione infrarossa. L apparato per l acquisizione di riflettografie nel vicino infrarosso è costituito da due lampade ad incandescenza, per l illuminazione, e da una fotocamera digitale a basso rumore ed alta sensibilità, raffreddata mediante un sistema Peltier (europixel HiSIS 23 e). Il sensore della fotocamera è costituito da una matrice di 768x512 pixel, ognuno con una superficie di 9 µm 2. Il segnale analogico in uscita dal sensore è convertito in un segnale digitale a 16 bit (65536 livelli di grigio). La fotocamera è corredata di un obiettivo Canon PH6x8 MaCrO di focale 8-48 mm e apertura f/1.0 e di un filtro passa alto a 720 nm. 2.3 Microscopia Ottica Il microscopio portatile consente di osservare sul posto la distribuzione e il grado di miscelazione dei pigmenti sulla superficie. È stato utilizzato un microscopio digitale USB (PCe-MM 200) per acquisire immagini con un ingrandimento di 150X. Le osservazioni al microscopio ottico hanno contribuito alla scelta delle aree da analizzare tramite la spettroscopia in riflettanza a fibre ottiche (FOrS). 5 K. JaNSSeNS, r. VaN GrIeKeN, Non-destructive Micro Analysis of Cultural Heritage Materials, Comprehensive analytical Chemistry, 2005, vol. XLII, ed. elsevier Science & technology.

12 III. Analisi di due dipinti con metodologie non distruttive Spettroscopia di fluorescenza X a dispersione di energia ED-XRF L ed-xrf è una tecnica di spettroscopia in emissione di raggi X che permette l analisi della composizione elementale del campione esaminato. Nel campo della diagnostica sulle opere d arte, essa è frequentemente impiegata per l identificazione degli elementi chimici che costituiscono i pigmenti 6. Le analisi ed-xrf sono state eseguite utilizzando uno spettrometro portatile in grado di rivelare gli elementi chimici con numero atomico Z > 15. Lo spettrometro è costituito da un generatore di raggi X con anodo di palladio (eis srl) e un rivelatore SDD (Silicon Drift Detector) raffreddato Peltier con amplificatore e scheda multicanale integrati (amptek X-123SDD). La superficie del sensore è 25 mm 2 e il suo spessore è 500 µm. La risoluzione è di 140 ev FWHM a 5.9 kev. Il generatore di raggi X e il rivelatore SDD sono corredati di finestre di berillio di spessore pari a 150 µm e 12.5 µm, rispettivamente. Gli spettri sono stati acquisiti utilizzando una tensione di alimentazione di 40 kv e una corrente di 0.4 ma. Gli spettri raccolti sono stati elaborati con il programma axil per ottenere i conteggi N i relativi alle righe caratteristiche di ciascun elemento e da questi sono state ricavate le percentuali relative P i =N i /Σ i N i, riportate nelle tabelle. 2.5 Radiografie digitali La radiografia permette di indagare la struttura più profonda dei dipinti su tela e tavola, carta e cartone. I valori chiaroscurali dell immagine risultano dal diverso assorbimento dei raggi X che dipende soprattutto dallo spessore degli strati pittorici e dal peso atomico dei pigmenti impiegati 7. Le radiografie digitali sono state effettuate utilizzando un generatore di raggi X con anodo di palladio (eis srl) e un sensore MOS costituito da una matrice di 2400x2400 pixel, ognuno con una superficie di 50x50 µm 2 (Hamamatsu C7942). Il segnale analogico in uscita dal sensore è convertito in un segnale digitale a 12 bit (4096 livelli di grigio). Il generatore di raggi X è stato alimentato con una tensione di 40 kv ed è stata utilizzata una corrente di anodo di 0.4 ma. 6 C. SeCCarONI, P. MOIOLI, Fluorescenza X. Prontuario per l analisi XRF portatile applicata a superfici policrome, 2002, Nardini. 7 a. GILarDONI, M. taccani GILarDONI, a. ascani OrSINI, L. ascani OrSINI, S. taccani, X- Rays in Art, 1994, ed. Gilardoni Mandello Lario.

13 70 L. Pronti, a.c. Felici, M. Piacentini, M. Vendittelli 2.6 Spettroscopia di riflettanza a fibre ottiche (FORS) La spettroscopia in riflettanza a fibre ottiche può fornire informazioni utili all identificazione dei pigmenti impiegati in un opera d arte sfruttando il diverso assorbimento e/o riflessione di varie regioni dello spettro visibile e infrarosso 8. Lo strumento utilizzato è uno spettrofotometro portatile costituito da una lampada alogena con filamento di tungsteno (HL-2000 FHSa della avantes), uno spettrometro (avaspec-2048-usb2 della avantes) per l analisi della luce riflessa e da una sonda per l illuminazione e la raccolta della luce riflessa. Lo spettrometro è composto da un reticolo di diffrazione da 300 righe/mm e blaze a 500 nm che consente di coprire l intervallo spettrale da 300 nm a 1100 nm e da un sensore CCD lineare da 2048 pixel. La risoluzione spettrale è 0.8 nm. La sonda per l illuminazione e la raccolta della luce è una sfera integratrice (avasphere-30 della avantes) con un diametro interno di 30 mm e un foro di raccolta della radiazione di 6 mm di diametro. La geometria di illuminazione e osservazione è 0/di. Come diffusore riflettente ideale certificato è stata utilizzata la tavoletta bianca SrS della Labsphere. 3. Diagnostica per immagini Le immagini ottenute illuminando i dipinti con radiazione UV hanno messo in evidenza gli interventi moderni di restauro che presentano una scarsa o nulla fluorescenza nel visibile. Il dipinto Madonna con Bambino e Santa Caterina d alessandria mostra una fluorescenza dominante di colore verde-azzurro con un area che tende al giallo nella fascia in alto a destra del dipinto, Fig.3. Si distinguono piccoli ritocchi e due estesi interventi di restauro che hanno interessato tutta l area accanto al bordo sinistro del dipinto (zone esenti da fluorescenza). La zona in basso del dipinto è caratterizzata da una ridipintura moderna lungo il bordo del manto della Madonna, che riguarda anche il motivo decorativo dorato. La stessa zona, nella ripresa in riflettografia infrarossa, Fig.4, mostra una modifica della piega del manto. 8 M. BaCCI, V. CaPPeLLINI and r. CarLà, Diffuse reflectance spectroscopy: An application to the analysis of artworks, Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology 1, 1987.

14 III. Analisi di due dipinti con metodologie non distruttive 71 Figura 3. Fotografia di fluorescenza UV del dipinto Madonna con Bambino e Santa Caterina d alessandria. Figura 4. Fotografia di fluorescenza UV (a sinistra) e rifettografia NIr (a destra) di un particolare del dipinto Madonna con Bambino e Santa Caterina d alessandria.