10.1 QUÍMICA E INVESTIGACIÓN - LA DESACIDIFICACIÓN (1ª PARTE)

04/04/07

La desacidificación (1ª parte)

Desde hace un siglo la acidez natural que se forma en el papel preocupa a los encargados de las bibliotecas de todo el mundo. Por consiguiente, no sorprende que uno de los temas más debatidos en relación con la restauración del papel sea precisamente la desacidificación y es interesante observar la evolución de los métodos de tratamiento a lo largo de los años.
Una amplísima literatura cubre casi todos los aspectos de esta operación: el cambio de color, la reducción de la resistencia mecánica al final de los tratamientos, la cantidad necesaria de reserva alcalina, los residuos de coformulantes, hasta el impacto ambiental y la seguridad.
Para hacerse una idea de la importancia del problema existe incluso una revista dedicada al mismo -“Alkaline Paper Advocate”- y en 1990 George Bush padre firmó una ley que establecía la obligatoriedad de la utilización de papel alcalino para todos los documentos y las publicaciones de interés permanente en Estados Unidos. Debido a la complejidad del tema, hemos decidido emprender este “viaje” dividiéndolo en cuatro etapas:

1.         Origen del problema y consecuencias en los materiales
2.         Métodos de desacidificación masiva
3.         Métodos de desacidificación en hojas individuales (operación más propiamente de restauración)
4.         Desacidificación de lienzos (práctica cada vez más utilizada para preservar los lienzos originales)  

Las causas
La celulosa, como todos los materiales, se deteriora con el tiempo, al oxidarse por acción del oxígeno en la atmósfera e hidrolizarse en presencia de agua. Sin embargo, la celulosa es un material extremadamente estable. Entonces, ¿qué provoca el rápido deterioro del papel hecho con celulosa? ¿De dónde proceden las sustancias ácidas que sabemos tan perjudiciales? En realidad, el natural proceso de acidificación del papel es imputable no tanto al intrínseco deterioro de la celulosa, sino al de las sustancias añadidas en los procesos de fabricación; podemos relacionar la acidez básicamente con tres fuentes:
a)        En primer lugar los materiales introducidos en el momento de la fabricación (alumbre, colofonia, resinas de la pasta de papel..., así como los metales disueltos en el agua).
b)        Acidez producida por escisión oxidativa de las cadenas de celulosa, sobre todo de la lignina, uno de los componentes de la pasta de papel utilizada en los últimos dos siglos para fabricar casi todo el papel en circulación.
c)         Gases (NOx y SO2) procedentes del exterior.  
No se va a examinar aquí la acidez, debido a materiales que pueden estar en contacto con el papel por las razones más diversas (incluso por restauraciones irresponsables), como colas, medium pictórico, cartones y recipientes de madera, tintas.  

Conviene recordar que el fenómeno del deterioro del papel es un problema moderno: en efecto, si el punto c) está estrechamente relacionado con la reciente contaminación de las áreas urbanas e industriales, los puntos a) y b), mucho más relevantes, se han vuelto dramáticos desde que el papel se dejó de fabricar con algodón (trapos) para pasar a utilizar la madera, mucho más barata y accesible. La pasta de papel, de calidad inferior bajo varios puntos de vista, se “mejoró” con la introducción de aditivos como el alumbre y la colofonia, que causan su rápido deterioro. Por consiguiente, no hay que sorprenderse si un manuscrito del siglo XVII presenta un papel todavía blanco y resistente, mientras que las hojas de una novela impresa hace 60 años corren el riesgo de romperse tan solo al pasar las páginas que además están totalmente amarillentas. Este problema es aún más evidente para el papel de los periódicos, de la peor calidad, rica en pasta de papel: muchas colecciones de periódicos del siglo pasado, que ya no se pueden consultar por su fragilidad, están a riesgo de desaparecer si no se actúa.
 

El mecanismo
En un medio ácido, determinadas reacciones, como la hidrólisis, proceden más rápidamente: se trata de un efecto de catalización de la reacción por parte de los ácidos. La escisión de las cadenas de celulosa es precisamente una de estas reacciones, y por ello al bajar el pH (es decir, al aumentar la concentración de iones H+, aparece la acidez), el proceso sufre una aceleración.
Además, hay que tener en cuenta que las hemicelulosas (la otra forma de celulosa limitada en el papel) son aún más fácilmente hidrolizables. Como se muestra en la figura, el ataque se produce en el enlace 1-4-beta-glucosídico (el puente de oxígeno entre los dos átomos de carbono indicados con 1 y 4), en el paso (a). El protón H+ se enlaza con el oxígeno y la carga se traslada al carbono 1 (b). El enlace entre oxígeno y carbono 1 se rompe y una molécula de agua procedente del exterior se fija en el carbono 1, con carga positiva (c). Por último, un protón se separa de la molécula de agua, vuelve al medio y continúa la escisión (d). El resultado es la ruptura con el consumo de una molécula de agua y la formación de dos –OH (uno en el carbono 1 y otro en el carbono 4) (ver imagen).

Los efectos
El efecto primario es la ruptura de la cadena polimérica: cuando las cadenas sufren una fragmentación progresiva, la consecuencia a gran escalera es la fragilización de las fibras y por ende de las hojas.  
Como efecto secundario (¡y dramáticamente evidente!), también se produce un progresivo incremento de la oxidación que conlleva el oxígeno atmosférico, condicionada por el entorno ácido y en sinergia con la hidrólisis. El efecto de la oxidación es el amarilleo.
Estas reacciones también pueden llevar a la ruptura del anillo, con la formación de grupos denominados ácidos carboxílicos, que aumentan aún más la acidez continuando, e incluso acelerando, el círculo vicioso. Cabe destacar que también una alcalinidad excesiva puede catalizar las reacciones de escisión y oxidación, como se puede observar fácilmente haciendo envejecer juntos un papel neutro, uno acidificado con ácido acético y uno alcalinizado con sosa (pH = 14). Esta es la razón por la cual cuando se alcaliniza un papel no se pueden utilizar todas las bases, sino que hay que trabajar en un rango exacto de pH (entre 7 y 10).  

Los remedios
La acidez se combate introduciendo sustancias alcalinas, en cantidad tal que parte de las mismas neutralicen la acidez ya presente, y la parte en exceso se quede depositada para neutralizar la acidez que se va a formar, creando así una reserva alcalina. Esta reserva alcalina se puede medir y un nivel aceptable es de 300 mEq/Kg. Esta operación puede reducir por tres la velocidad de deterioro. Por ello el papel permanente para conservación lleva no solo la indicación “pH neutro”, sino también “contiene reserva alcalina”.  

Gracias a la enorme masa de libros en juego (solo la Biblioteca del Congreso de EEUU tiene unos 17 millones de volúmenes), han sido numerosos los estudios, tanto europeos como estadounidenses, realizados para dar con un remedio.  

La investigación ha seguido principalmente dos vías:
·           Sistemas para el tratamiento de hojas individuales, normalmente de gran valor, que prevén la actuación de personal especializado, y que se incluyen en un proceso de restauración propiamente dicho; se trata así de una fase que se añade a otras difíciles de ejecutar por un profano (limpieza, consolidación, reintegración de faltas....).
·           Sistemas para el tratamiento de libros, incluso de escaso valor comercial, que se dejan encuadernados, se tratan masivamente y se recolocan en las estanterías, todo ello sin que actúe un restaurador, sino solo personal con formación en las operaciones de rutina. En todo caso, al restaurador se le reserva el papel de seleccionador de los libros a tratar masivamente, puesto que no todos los materiales son compatibles con este tratamiento.  

Ya que esta segunda vía de investigación es la que ha impulsado la primera, aunque se haya ido realmente aplicando solo en tiempos recientes, en el próximo número del Boletín CTS evaluaremos los métodos masivos y posteriormente presentaremos un análisis de los tratamientos para hojas individuales.
 

Para más información

Copedè H. “La carta e il suo degrado” Nardini Editore, Firenze, 2003.
Banik. G et al. “Nuove  metodologie nel restauro del materiale cartaceo” Il Prato, Padova, 2003.  
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