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10/1 - Chimica & Ricerca - La deacidificazione (1^ parte)

10/1 - Chimica & Ricerca - La deacidificazione (1^ parte)

04/04/07

L’acidità che si viene naturalmente a formare nella carta è da un secolo fonte di preoccupazione per i curatori delle biblioteche di tutto il mondo. Non sorprende quindi che uno dei più discussi argomenti inerenti il restauro della carta sia proprio quello della deacidificazione, ed è quindi interessante rilevare l’evoluzione dei metodi di intervento negli anni. Una sterminata letteratura copre pressoché tutti gli aspetti di questa operazione: dalla variazione di colore al decremento di resistenza meccanica al termine dei trattamenti, dalla quantità di riserva alcalina necessaria ai residui di coformulanti, fino all’impatto ambientale e alla sicurezza. Tanto per dare un’idea dell’importanza del problema esiste addirittura una rivista ad esso dedicata, la “Alkaline Paper Advocate”, e che una legge fu firmata nel 1990 da George Bush padre perché si rendesse obbligatorio negli Stati Uniti l’uso di carta alcalina per tutti i documenti e le pubblicazioni di interesse non temporaneo. Proprio per la complessità dell’argomento abbiamo deciso di percorrere questo “viaggio” dividendolo in quattro tappe:
  1. origine del problema e conseguenze sui materiali
  2. metodi di deacidificazione di massa
  3. metodi di deacidificazione su fogli singoli (operazione più propriamente di restauro)
  4. deacidificazione delle tele (pratica sempre più utilizzata per preservare le tele originali)

Le cause La cellulosa, come tutti i materiali, si degrada nel tempo, ossidandosi per azione dell’ossigeno atmosferico e idrolizzandosi in presenza di acqua. La cellulosa è però un materiale estremamente stabile! Cos’è allora che causa il rapido deterioramento della carta, costituita (pensiamo!) da cellulosa? Da dove vengono quelle sostanze acide che sappiamo così deleterie? Il realtà il naturale processo di acidificazione della carta è da imputare non tanto all’intrinseco degrado della cellulosa, quanto a quello delle sostanze aggiunte nei processi produttivi, e possiamo ricondurre sostanzialmente l’acidità a tre fonti:
    1. in primo luogo i materiali introdotti al momento della fabbricazione (allume, colofonia, resine della pasta legno... ma anche i metalli disciolti nell’acqua stessa!)
    2. acidità prodotta per scissione ossidativa delle catene di cellulosa, ma soprattutto della lignina, uno dei componenti della pasta legno utilizzata negli ultimi due secoli per produrre quasi tutta la carta circolante
    3. gas (NOx e SO2) provenienti dall’esterno

Non si prenderà qui in considerazione l’acidità dovuta a materiali che possono venire a contatto con la carta per i motivi più diversi (anche con irresponsabili restauri), come colle, medium pittorici, cartoni e contenitori in legno, inchiostri. E’ bene ricordare che il fenomeno del degrado della carta è un problema moderno: infatti se il punto c) è da mettere in stretta relazione con il recente inquinamento delle aree urbane e industriali, i punti a) e b), ben più rilevanti, sono diventati drammatici dal momento che la produzione della carta è passata dalla fonte tradizionale del cotone (stracci), al ben più economico e accessibile legno. La pasta legno, inferiore sotto vari punti di vista, è stata “migliorata” con l’introduzione di additivi come l’allume e la colofonia, che ne hanno decretato il rapido deperimento. Non ci dobbiamo quindi stupire se un manoscritto del seicento presenta una carta ancora bianca e resistente, mentre le pagine di un romanzo stampato 60 anni fa rischiano di spezzarsi al solo sfogliarle, oltre ad essere completamente ingiallite. Questo problema è ancora più evidente per la carta dei giornali, della qualità peggiore, ricca in pasta di legno: molte raccolte di giornali del secolo scorso, ormai non più consultabili per la loro fragilità, sono a rischio di scomparsa in assenza di un intervento.
 
Il meccanismo
In ambiente acido certe reazioni come l’idrolisi procedono con velocità maggiore: siamo in presenza di un effetto di catalizzazione della reazione da parte degli acidi. La scissione delle catene di cellulosa è proprio una di queste reazioni, ed è quindi comprensibile che via via che si abbassa il pH (ossia che aumenta la concentrazione di ioni H+, quindi l’acidità), il processo subisce una accelerazione. Inoltre si tenga presente che le emicellulose (l’altra forma di cellulosa contenuta nella carta), sono ancora più facilmente idrolizzabili.
Come mostrato in figura l’attacco avviene sul legame 1-4-beta-glicosidico (il ponte a ossigeno tra i due atomi di carbonio contrassegnati con 1 e 4), nello step (a). Il protone H+ si lega all’ossigeno e la carica si trasferisce sul carbonio 1 (b). Il legame tra ossigeno e carbonio 1 si rompe, e una molecola d’acqua proveniente dall’esterno si fissa sul carbonio 1, carico positivamente (c). Infine un protone si stacca dalla molecola d’acqua, torna nell’ambiente e prosegue l’azione di scissione (d). Il risultato è la rottura con il consumo di una molecola d’acqua, e la formazione di due –OH (uno sul carbonio 1, e uno sul carbonio 4).
 
Gli effetti L’effetto primario è, come visto sopra, una rottura della catena polimerica: quando le catene subiscono una progressiva frammentazione, la conseguenza su grande scala porta ad un infragilimento delle fibre e quindi dei fogli.
Come effetto secondario (ma drammaticamente evidente!), si ha anche un progressivo incremento dell’ossidazione che coinvolge l’ossigeno atmosferico, anche questa condizionata dall’ambiente acido e in sinergia con l’idrolisi. L’effetto dell’ossidazione è quello del manifestarsi dell’ingiallimento. Queste reazioni possono portare anche alla rottura dell’anello, con la formazione di gruppi denominati acidi carbossilici, che incrementano ulteriormente l’acidità proseguendo, e anzi accelerando, il circolo vizioso. Resta da sottolineare che anche una eccessiva alcalinità può catalizzare le reazioni di scissione e di ossidazione, come si può facilmente osservare facendo invecchiare, magari a fianco di una carta neutra e della stessa acidificata con acido acetico, una carta alcalinizzata con soda (pH = 14). Ecco perché quando si alcalinizza una carta non si possono utilizzare tutte le basi, ma si deve operare in un preciso range di pH (tra 7 e 10 circa)
I rimedi L’acidità si combatte introducendo sostanze alcaline, in quantità tale che parte di queste neutralizzano l’acidità già presente, e la parte in eccesso resti depositata in modo da neutralizzare l’acidità che si formerà in seguito, costituendo così una riserva alcalina. Questa riserva alcalina è misurabile, e un livello accettabile viene indicato in 300 meq/Kg. Questa operazione può ridurre di tre volte la velocità di degrado. Per questo le carte permanenti per conservazione vengono caratterizzate non solo dalla frase “pH neutro”, ma anche da quella “contenente riserva alcalina”
Grazie all’enorme massa di libri in gioco (la sola Library of Congress ha circa 17 milioni di volumi), sono stati molti gli studi, sia europei che statunitensi, effettuati al fine di mettere a punto un rimedio.
I filoni di ricerca sono principalmente due:
  • sistemi per il trattamento di fogli singoli, normalmente di elevato valore, che prevedono l’intervento di personale specializzato, e che si inseriscono all’interno di un processo di restauro vero e proprio; sono cioè una fase che si aggiunge ad altre fasi di difficile esecuzione per un profano (pulitura, consolidamento, reintegrazione delle lacune....)
  • sistemi per il trattamento di libri, anche di scarso valore commerciale, che vengono lasciati rilegati, trattati in massa, e riposizionati sugli scaffali. Il tutto senza l’intervento di un restauratore, ma solo di personale istruito nelle operazioni di routine. Al restauratore, semmai, è riservato il ruolo di selezionatore dei libri da trattare in massa, dato che, come vedremo, non tutti i materiali sono compatibili con questo intervento.

Dato che questo secondo filone di ricerca è quello che ha dato impulso al primo, anche se temporalmente ha visto una vera applicazione solo in tempi recenti, nel prossimo numero del Bollettino CTS partiremo dalla valutazione dei metodi in massa per concludere successivamente con una analisi dei trattamenti per “foglio singolo”.
Per saperne di più Copedè M. “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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