Beni culturali: da ENEA tecniche innovative per preservare il patrimonio librario antico
ENEA ha messo a punto un protocollo diagnostico che permette di valutare in modo rapido e non invasivo lo stato di conservazione dei libri antichi e l’efficacia dei trattamenti di pulizia utilizzati dai restauratori per prevenire o rallentare il processo di invecchiamento e deterioramento.
“La nostra metodologia prevede l’impiego di due tecniche non distruttive e non invasive - la spettrometria Raman e la microscopia ottica - che, senza alcun prelievo di materiale, permettono di ottenere informazioni sulle caratteristiche morfologiche e di composizione della carta, che è uno dei materiali di interesse storico e documentale tra i più diffusi e fragili”, spiega Sabina Botti, ricercatrice del Laboratorio ENEA Micro e nanostrutture per la fotonica, prima autrice dello studio pubblicato sulla rivista Molecules e condotto insieme alla collega di laboratorio Francesca Bonfigli e ai colleghi Luca Mezi e Francesco Flora del Laboratorio Applicazioni dei plasmi ed esperimenti interdisciplinari presso il Centro Ricerche ENEA di Frascati.
“Per rallentare il degrado della carta e ripristinare la qualità del patrimonio librario - sottolinea Sabina Botti - sono stati sviluppati diversi trattamenti di pulizia che permettono di rimuovere contaminanti esterni e prodotti di ossidazione e decomposizione della carta. Il problema è che non tutti preservano nel tempo le caratteristiche uniche del bene antico”. “Per studiare lo stato “di salute” della carta prima e dopo il trattamento - sottolinea la ricercatrice ENEA - abbiamo impiegato, su campioni di carta risalenti a fine ‘800, la spettroscopia Raman[1], una tecnica di analisi molto efficace che utilizza la ‘luce’ per studiare la composizione chimica dei materiali. Si è rivelata uno strumento adatto per definire il tipo di degrado ma anche per valutare l’efficacia dei trattamenti di pulizia”.
In particolare, i ricercatori ENEA hanno utilizzato questo protocollo diagnostico per studiare l’effetto di diversi processi di pulizia green che si basano sull’applicazione di sostanze chimiche non aggressive e non tossiche (idrogel), oppure su trattamenti di irraggiamento diretto e senza pretrattamento dei campioni, utilizzando radiazioni nell’intervallo spettrale dell’estremo ultravioletto (EUV) e trattamenti combinati idrogel-radiazione UV.
“Tra i diversi trattamenti analizzati, abbiamo rilevato che l’idrogel ha una buona azione pulente: una volta applicato sulla carta, è in grado di catturare e di rimuovere i prodotti di degrado e i contaminanti che possono essere presenti su di essa, come amido, gomma arabica, colle animali e gelatina. L’irraggiamento EUV, oltre ad una azione di pulizia anche di specie fungine, produce un aumento dell’indice di cristallinità della carta, ossia un consolidamento del campione di carta irraggiato e una maggiore capacità di resistenza ai processi di ossidazione e invecchiamento”, spiega Sabina Botti.
La cellulosa è il principale costituente della carta ed è un materiale stabile, ma nel tempo subisce un degrado naturale che dipende da diversi fattori intrinseci della carta (materie prime, i metodi di produzione, la possibile presenza di sostanze aggiunte), nonché dalla natura dei materiali utilizzati (inchiostri, pigmenti, leganti) e dalle condizioni di conservazione (presenza di organismi patogeni, inquinanti atmosferici, esposizione alla luce, temperatura e umidità incompatibili).
[1] La spettroscopia Raman prende il nome dal fisico indiano C. V. Raman, che ha scoperto l’effetto Raman nel 1928. Quando la luce viene dispersa da una sostanza, alcune delle sue frequenze vengono modificate. L’effetto Raman si verifica quando la luce incidente interagisce con le vibrazioni molecolari del materiale, causando uno spostamento nella frequenza della luce dispersa. Questo spostamento fornisce informazioni sulla struttura molecolare e sulla composizione chimica del materiale. Tra le applicazioni ci sono l’analisi dei materiali, la biologia e la medicina (per studiare biomolecole come proteine, DNA e RNA, identificare farmaci e controllare la loro qualità). Un sistema Raman comprende una sorgente laser, un monocromatore e un rivelatore. La luce laser viene focalizzata sul campione e la luce Raman dispersa viene raccolta e analizzata per determinare le frequenze spostate.