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32.1 Chimica & Ricerca - Polimeri slow food

32.1 Chimica & Ricerca - Polimeri slow food

05/10/12

Tra le varie illusioni che nel dopoguerra accompagnarono l’arrivo dei polimeri di sintesi dobbiamo annoverare l’inattaccabilità da parte dei microrganismi.
Anni di esperienza ci hanno dimostrato che esistono molti microrganismi capaci di utilizzare i polimeri sintetici come cibo, e che esistono molte variabili che ci impediscono di prevedere la resistenza di un dato materiale.
Per comprendere il fenomeno dobbiamo intanto ricordare i fattori che, in generale, favoriscono la crescita dei biodeteriogeni: elevate umidità relative, o addirittura presenza costante di acqua, elevate temperature, scarsa ventilazione.
A questi dobbiamo aggiungere i fattori caratteristici dei polimeri, quali:
- presenza nel formulato di sostanze che possono essere maggiormente soggette a degrado, o che lo rallentano (i catalizzatori hanno un effetto inibitore, mentre i plastificanti favoriscono l’attacco);
- igroscopicità del polimero stesso: nelle dispersioni acquose vengono aggiunti principi biocidi proprio per evitare l’ammuffimento;
- effetto idrorepellente, che riducendo la quantità d’acqua rallenta il degrado;
Teniamo presente che oggi alcuni polimeri vengono sintetizzati con la finalità di incrementare la loro biodegradabilità.  
I polimeri presentano diversi livelli di resistenza al degrado biologico, come descrivono i risultati di alcuni studi [1,2,3], e in generale questa viene considerata buona [4].
Non dobbiamo però dimenticare che questa resistenza è vera per polimeri nuovi, mentre sui polimeri invecchiati vengono evidenziate resistenze più basse [5].
Anche le condizioni di forte umidità e di forte inoculo incidono grandemente: uno studio che prevedeva l’immersione in acqua di malte a base di resine epossidiche e poliestere [6], evidenzia come i prodotti sintetici vengano colonizzati più della pietra naturale, posta a confronto con esse.

Ancora la presenza di forte umidità è stata la caratteristica di un altro studio [7], in cui sono stati messi a confronto polimeri silossanici, sia su una muratura in ipogeo della Chiesa di S.Eligio a Roma, con forte risalita capillare, sia su provini di laterizio e tufo in laboratorio. In entrambe le situazioni risulta che i silossani favoriscono la colonizzazione delle aree trattate, in particolare di microfunghi (Aspergillus, Penicillium, Cladosporium), seppur con differenti livelli di attacco.

A rendere più difficile la lettura dei risultati dobbiamo aggiungere che diversi materiali lapidei presentano diversa biorecettività, ossia diversa disposizione alla colonizzazione microbica.

Nello studio sopraccitato, i laterizi risultano più attaccati rispetto al tufo, forse per la leggera alcalinità di quest’ultimo. Le fasi microbiologiche pioniere (muffe saprofaghe quali Aspergillus, Penicillium, Cladosporium), sono state trovate su campioni di pietre carbonatiche tenute in un ambiente del tutto diverso, ossia nel cortile della Basilica della Misericordia a Venezia [8]. Dei tre litotipi esaminati, la Pietra di Lecce risulta la meno attaccabile, seguita dalla Ançã e dal marmo Gioia. Quest’ultimo, trattato con silossani e con ossalato d’ammonio, mostrava un maggior attacco fungino. In un successivo studio [9] si è valutata la biorecettività di marmo, arenaria e intonaco, trattati e non, da cui risulta che il materiale più recettivo è ancora una volta il marmo, seguito dall’intonaco e infine dall’arenaria. Il materiale più colonizzato, alla fine del periodo di prova, risultava proprio il marmo trattato con silossano o con silicato d’etile.

Focalizzando l’attenzione sui polimeri acrilici, si osserva un buon comportamento nel periodo iniziale, ma se in esterno sottoposti a irraggiamento, si ha una scissione di catena e formazione di frammenti più facilmente aggredibili, come dimostrato dalle analisi sulle superfici in marmo del Duomo di Milano, trattato fin dagli anni ’70 con poli-isobutilacrilato. In alcuni punti il polimero è stato sostituito da una patina biologica (funghi neri), e nelle zone di confine il polimero risulta particolarmente degradato [5], ed un analogo fenomeno era stato osservato al Tempio Malatestiano.  

Miscele polimeri-biocidi

Una strada percorribile per ovviare al problema dell’attacco microbiologico, non potendo intervenire sul fronte ambientale, è quello di associare al polimero un biocida, ed particolare nel caso di silossani in presenza di elevata umidità.
Poco sopra abbiamo citato le dispersioni acquose, che vengono sempre additivate di biocidi per non farle ammuffire. E’ noto che la presenza in una malta di un additivo idrorepellente non ha influenza sulla crescita di microrganismi, e che per ottenere una riduzione è necessario miscelare nella malta non solo un protettivo, ma anche un biocida. In alcuni test [10] si è osservato che l’applicazione del biocida prima dell’idrorepellente riduce le proprietà di quest’ultimo (ovvero c’è un minor effetto idrorepellente), che invece non si modificano se il biocida è applicato dopo. Stiamo parlando in particolare di sali d’ammonio quaternari (tipo New Des 50 e Preventol), che hanno una forte azione tensioattiva, e che potrebbero inibire la polimerizzazione dei silossani. Altri ricercatori [11] hanno trovato che anche se applicati dopo il silossano, ne riducono la capacità idrorepellente: evidentemente è proprio questa tipologia di biocida che non va d’accordo con il protettivo!

In caso di applicazioni di silossani in aree molto umide, CTS ha sempre proposto l’abbinamento tra Biotin R (solitamente al 5%) e Silo 111, quindi con il preservante (che non ha proprietà tensioattive), applicato assieme al protettivo.
Dopo che un recente studio sugli stucchi [12] ha evidenziato la possibilità che uno stucco epossidico come la Balsite sia attaccata da funghi del genere Aspergillus, anche se finora il fenomeno non si è mai manifestato su oggetti reali, si è deciso di inserire un biocida nella formulazione, a partire dalla produzione del Maggio 2012, Lotto n°563.
 

Bibliografia
  1. Koestler R. J., Santoro E. D.; "Assessment of the susceptibility to biodeterioration of selected polymers and resins. Final report”. Getty Conservation Institute, Los Angeles (1988).
  2. Abdel-Kareen O., "Microbiological testing of polymers and resins used in conservation of linen textiles” 15th World Conference on Nondestructive Testing, Roma (2000)
  3. Villa F., Sorlini C. Cappitelli F.; "Biodeterioramento di consolidanti e adesivi naturali e sintetici”, Atti del Congresso "L’attenzione alle superfici pittoriche”, Milano, 21-22 Novembre 2008
  4. Tiano P.,Biagiotti L., Bracci S.; "Biodegradability of products used in monuments’ conservation” International Conference on Microbiology and Conservation. Of Microbes and Art. The role of microbial communities in the degradation and protection of cultural heritage, Firenze (1999).
  5. Cappitelli F., Nosanchuk J.D., Casadevall A., Toniolo L., Brusetti L., Florio S., et al. "Synthetic consolidants attacked by melanin-producing fungi: case study of the biodeterioration of Milan (Italy) cathedral marble treated with acrylics”. Appl Environ Microbiol 2007;73(1):271–7.
  6. Zurita Y.P., Bolivar Galiano F.C.; "Le fontane monumentali dell’Alhambra a Granada”, Kermes 48 (2002).
  7. Bartolini M., Nugari M.P., Pandolfi A., Santamaria U.; "Lo sbarramento chimico all’umidità ascendente mediante prodotti silossanici: risultati sperimentali” Bollettino ICR, Nuova serie n.1 (2000).
  8. Pinna D., Salvadori B., Salvadori O.; "Bioreceptivity of stone samples treated with protectives”
  9. Pinna D.; "La biorecettività di idrorepellenti, consolidanti e miscele di questi prodotti con biocidi nel restauro di manufatti lapidei” Arkos (2011).
  10. Malagodi M, Nugari MP, Altieri A, Lonati G. Effects of combined application of biocides and protectives on marble. Proceedings of the 9th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone. Venice, Vol. 2. ; 2000. p. 225–33.
  11. Moreau C, Vèrges-Belmin V, Leroux L, Orial G, Fronteau G, Barbin V. Water-repellent and biocide treatments: assessment of the potential combinations. J Cult Herit 2008;9:394–400.
  12. V. Viti, L.Borgioli, D. De Luca, L. Sabatini "Restoration of lacunae on textile heritage: proposal of alternate materials”10th Multinational Congress on Miscoscopy, Urbino, 4-9 Settembre 2011
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