29.1 NUEVOS PRODUCTOS - NANO ESTEL: PRIMEROS RESULTADOS EXPERIMENTALES

17/01/12

Nano Estel: primeros resultados experimentales

En el reciente congreso de la Società Chimica Italiana (Sociedad Química Italiana), celebrado en Lecce, se presentaron los resultados de los estudios llevados a cabo por un grupo de investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Pavía dirigido por el Prof. Maurizio Licchelli. Se estudiaron y compararon tres sistemas de nanopartículas y el clásico consolidante silicato de etilo, aplicados en una piedra predominantemente carbonatada: la piedra de Lecce.

Los cuatro tipos de consolidantes pueden dividirse en dos grupos: por un lado los hidróxidos alcalinos Ca(OH)2 y Sr(OH)2, que forman sus respectivos carbonatos, y por otro el silicato de etilo y la nanosílice (Nano Estel), basados en la química del silicio.
Con la nanosílice, por la evaporación del agua, y con el silicato de etilo, por el más complejo proceso de hidrólisis y polimerización, siempre se forma un agregado amorfo de gel de sílice (SiO2).

Las muestras, tratadas por absorción capilar y con pincel, dejándolas reaccionar durante el tiempo necesario, se examinaron midiendo la absorción de agua por capilaridad, la permeabilidad al vapor de agua, así como con análisis por SEM-EDX. En las muestras de piedra tratadas y sin tratar también se produjo un envejecimiento acelerado con solución salina según la norma UNE-EN(12370), durante 15 ciclos de cristalización, al final del cual se pesaron para determinar su pérdida de peso debido al deterioro de las superficies por la acción violenta de la sal.
Mientras que con la aplicación por absorción capilar el silicato de etilo logró impregnar toda la muestra y conferir una resistencia excepcional a la muestra sometida  a envejecimiento acelerado con soluciones salinas, en el caso más cercano a la realidad del trabajo (es decir la aplicación con pincel) los resultados permiten afirmar que la protección que ofrecen los tres sistemas con nanopartículas es discreta, como se puede  observar en la tabla siguiente:  
    Tratamiento                  Pérdida de peso %
    Sin tratar                                 18,94
    Nanopartículas SiO2                8,28
    Nanopartículas Ca(OH)2          5,18
    Nanopartículas Sr(OH)2           4,18
    Silicato de etilo                         3,54
 

Una vez más el silicato de etilo demostró ser el consolidante más eficaz, el porcentaje de pérdida de peso de aproximadamente una quinta parte respecto a la muestra sin tratar, mientras que los sistemas con nanopartículas abarcan entre una cuarta parte y la mitad de la pérdida porcentual del peso  respecto a la sufrida por el original.
 
Por otro lado, las nanopartículas dejaron la piedra más permeable al vapor de agua, respecto al silicato de etilo, como se muestra en la tabla siguiente con la variación de permeabilidad al vapor respecto a la piedra sin tratar.  

    Tratamiento                    Disminución de la permeabilidad %
   Nanopartículas SiO2                              14,5
   Nanopartículas Ca(OH)2                         24,8
   Nanopartículas Sr(OH)2                         18,3
   Silicato de etilo                                       43,1
   

 Las mediciones por SEM-EDX demostraron una vez más que el silicato de etilo impregna en profundidad las muestras, mientras que el porcentaje de sílice depositado por las nanopartículas es relevante solo en la superficie, es decir en un milímetro de profundidad. Este resultado concuerda con el conocido límite de las nanopartículas, ya determinado para las de hidróxido de calcio.  

Conclusiones
 
El silicato de etilo confirmó ser el único sistema realmente capaz de penetrar en profundidad y lograr un buen nivel de consolidación también en un sustrato pétreo de matriz carbonatada como la piedra de Lecce. Las nanopartículas pueden considerarse una válida alternativa, pero su efecto se limita al primer milímetro del material pétreo. Dichos resultados deberán compararse con futuros estudios sobre piedras de matriz de silicato, como las areniscas, de lo que se informará en los próximos números del Boletín CTS.    

Bibliografía

Licchelli M., Weththimuni M., Zanchi C.; “Nanoparticles For the consolidation of Lecce Stone”, Atti del XXIV Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana, Lecce, 11-16 settembre 2011.  
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