Biodeterioramento dei materiali di natura organica

Soggetti all’attacco da parte di microrganismi ed organismi eterotrofi

Beni Culturali di composizione organica

Dipinti su tela, tavola, carta

Sculture lignee

Materiali librari e documenti d’archivio

Reperti archeologici

Oggetti etnografici

Collezioni naturalistiche

Fenomenologie delle alterazioni sul materiale organico

Legno Carta Tessili

Batteri eterotrofi e attinomiceti

Macchie; variazioni delle caratteristiche meccaniche

Variazioni delle caratteristiche meccaniche

Macchie; perdita di resistenza alla tensione; rammollimento

FunghiMacchie; variazioni delle caratteristiche meccaniche

Macchie; perdita di colore; intenerimento; fessurazioni (carie bianca,bruna,soffice)

Macchie; perdita di resistenza alla tensione; rammollimento

Alghe e cianobatteri

Sui legni bagnati patine di vario colore

Insetti Abrasione superficiale; erosione; buchi; gallerie

Gallerie; buchi; rosume; variazioni delle caratteristiche meccaniche

Erosione; buchi; perdita di materiale

Attaccata solo la cellulosa e le emicellulose, non la lignina. Attaccata solo la cellulosa e le emicellulose, non la lignina.

Il legno appare bruno , presenza di residui di lignina scuri, asciugandosi forma screpolature a forma di cubetto

I funghi responsabili della carie bruna sono basidiomiceti - specie più frequente e SERPULA LACRYMANS

Carie brunaCarie bruna

Nel legno si formano cavità.legno perde consistenza, diventa più morbido, mostra fratture cuboidali

Carie sofficeCarie soffice

Attaccato solo uno strato della parete cellulare secondaria (S2)

Alterazione è prodotta da diverse specie di funghi cellulosolitici: CHAETOMIUM, ALTERNARIA, STEMPHYLIUM

Danno I funghi della carie producono un danno strutturale nel legno con perdita delle caratteristiche di resistenza meccanica.

Questo tipo di alterazione grave si verifica,solo se le condizioni ambientali sono molto favorevoli per la crescita dei funghi:

Legno costantemente umido,

A contatto con il suolo,

Legno da scavo archeologico. Può interessare il legno utilizzato come materiale da costruzione (legno strutturale): travi, estradossi dei solai

Può interessare il legno utilizzato come materiale da costruzione (legno strutturale): travi, estradossi dei solai

Il questi casi le travi possono ammalorarsi fino al cedimento strutturale (crollo) dell’elemento ligneo.

le travi possono “ammalorarsi” fino al cedimento strutturale (crollo) dell’elemento ligneo.

Crescita di funghi su telaio

Crescita di funghi sul retro di un dipinto su tela

Sviluppo di due colonie fungine – funghi con micelio scuro (dematiaceae)

Alterazioni cromatiche prodotte da

funghi su carta.

Specie più dannose dal punto di vista strutturale sono:Chaetomium sp., trichorema virides, Stachybotrys atra

Rapporti tra legno ed insetti

perché il legno e utilizzato come substrato per la costruzione di nidi per proteggere le uova e successivamente i neonati;

perché il legno viene utilizzato come substrato nutritivo (di crescita); utilizzano le molecole che compongono il legno come nutrimentoGli insetti possono

attaccare il legno per due motivi

Gli insetti che utilizzano il legno come sostanza nutritiva definiti insetti xilofagi rappresentano il gruppo di insetti responsabili dei danni maggiori per questo tipo di materiale.

Gli insetti sono i principali biodeteriogeni del legno in particolare del legno stagionato ed asciutto

Legno in opera

Gli insetti più diffusi e dannosi per il legno in opera appartengono agli ordini dei

COLEOTTERI,

Anobidi

Cerambicidi

Curculionidi

Lictidi

ISOTTERI (termiti)

La formazione dei fori di farfallamento distrugge nel punto in cui si forma lo strato preparatorio e la pellicola pittorica. Il danno per il dipinto non è estetico ma strutturale

La formazione dei fori di farfallamento distrugge nel punto in cui si forma lo strato preparatorio e la pellicola pittorica. Il danno per il dipinto non è estetico ma strutturale

Se l’attacco prosegue porta ad un’erosione totale del legno ( con conseguenze strutturali anche sul legno stesso) e si può verificare il collasso o il distacco di aree dello strato pittorico con danni gravi ed irreversibili.

Se l’attacco prosegue porta ad un’erosione totale del legno ( con conseguenze strutturali anche sul legno stesso) e si può verificare il collasso o il distacco di aree dello strato pittorico con danni gravi ed irreversibili.

Insetti XilofagiInsetti Xilofagi

AnobidiAnobidi

Nelle parti posteriori collocate a ridosso della muratura si nota la gravità dell’attacco. Le numerose gallerie prodotte da anobidi hanno determinato un consistente danno strutturale

Trittico Cristoforo Sacco - Dipinto su tavola - Napoli museo di CapodimonteDegrado da anobidi – gallerie sotto lo strato pittorico evidenziate dalla perdita dello strato stesso

Gallerie prodotte da cerambicidi

Hylotrupes bajulus

CERAMBICIDICERAMBICIDI

Lepisma saccarina (Tisanuri – famiglia dei Lepismatidi) Lepisma saccarina (Tisanuri – famiglia dei Lepismatidi)

Producono erosioni superficiali a contorno irregolare

L’attività di erosione può essere abbastanza profonda da determinare la perforazione dei materiali

ISOTTERI

• Kalotermes flavicollis

• Reticulitermes lucifugus

ISOTTERI

• Kalotermes flavicollis

• Reticulitermes lucifugus

Scopo delle indagini biologiche applicate al campo della conservazione dei beni culturali

Scopo delle indagini biologiche applicate al campo della conservazione dei beni culturali

•Determinazione dell’origine biologica delle alterazioni

•Identificazione delle specie biodteriogene

•Valutazione dello stato di vitalità

•Valutazione della tipologia e dell’entità del danno

•monitorare i livelli di contaminazione biologica degli ambienti in cui sono conservati i beni culturali (aerobiologia e monitoraggio entomatico)

•Determinazione dell’origine biologica delle alterazioni

•Identificazione delle specie biodteriogene

•Valutazione dello stato di vitalità

•Valutazione della tipologia e dell’entità del danno

•monitorare i livelli di contaminazione biologica degli ambienti in cui sono conservati i beni culturali (aerobiologia e monitoraggio entomatico)

•Studio e definizione dei metodi per il controllo del biodeterioramento:

•Studio e definizione dei metodi per il controllo del biodeterioramento:

Efficacia Efficacia Interazione con il substrato

Interazione con il substrato

•Valutazione della resistenza al biodeterioramento di prodottti utilizzati nel restauro (protettivi, consolidanti, supportanti, adesivi ecc)

•Valutazione della resistenza al biodeterioramento di prodottti utilizzati nel restauro (protettivi, consolidanti, supportanti, adesivi ecc)

Sistemi ad azione Biocida

Sistemi ad azione Biocida

• Riconoscimento e valutazione dello stato di conservazione dei materiali costitutivi le opere d’arte di origine biologica

• Riconoscimento e valutazione dello stato di conservazione dei materiali costitutivi le opere d’arte di origine biologica

AA BB CC DD

Osservazione in situ delle alterazioni

Osservazione dei prelievi al microscopio ottico

Preparati a fresco

Sezioni sottili

Analisi di laboratorio

Prelievo di campioni caratteristici dell’alterazione

Analisi colturali qualitative e quantitative

Analisi biochimiche

Tecniche di Biologia molecolare

Osservazione al microscopio elettronico

AA

Lo studio si basa su indagini di laboratorio mediante strumentazioni ottiche:

stereomicroscopio microscopio ottico video microscopio digitale microscopio elettronico a scansione (SEM)

Piramide Caio Cestio – sezioni lucide che evidenzino la penetrazione dei microrganismi nella pietra

Frammenti di materiale lapideo sommerso

In evidenza al SEM i calchi dei microrganismi filamentosi endolitici

Dipinti Murali

Tombe dalla via Latina - Sepolcro dei pancrazi

Caratterizzazione delle alterazioni biologiche

Studio dei rapporti tra condizioni microclimatiche, gestione del sito e fenomeni di degrado biologico

Alterazione rosa-violacea su cornice

Stachibotris sp.

0

10

20

30

40

50

60

UFC

Esterno 1 Entrata 2 Entrata 3 Piano scala3bis

Dromos 4 Droms 5 C. Tombale6

C. Tombale7

C. Tombale8

C. Tombale9

punto di campionamento

Funghi (UFC)

Batteri (UFC)

Manufatti lignei

Caratterizzazione del supporto e problemi di degrado biologico

I volti della Madonna e del Bambino, uniche parti originali, risalgono al VI sec. e sono dipinte a encausto su tela di lino.

L’Icona Imago Antiqua di S. Maria Nova, proveniente dalla Sacrestia della Chiesa di S. Francesca Romana al Foro, Roma.

Alterazioni di origine biologicaLe indagini microbiologiche hanno evidenziato la crescita di microfunghi deuteromiceti (predominante il genere Scopulariopsis) correlata alla presenza di sostanze organiche sull’opera (leganti e adesivi) e favorita da condizioni di elevata umidità nell’ambiente di esposizione

Il dipinto al momento dell’apertura della teca di esposizione a diretto contatto con il muro

alterazioni biologiche sulla pellicola pittorica

presenza di microfunghi nella struttura xilematica. Sezione sottile al microscopio in luce polarizzata

superficie lignea ricoperta dal micelio fungino

colonia su terreno colturale

conidioforo colorato con blu di anilina

Torre di Pisa – alterazioni cromatiche rosso violacee

Una volta isolati e classificati è spesso utile mantenere in coltura i microrganismi per utilizzarli in prove sperimentali che ci permettono di valutare in condizioni controllate:

1) la capacità degradativa delle diverse specie nei confronti dei materiali

2) la resistenza al biodeterioramento di prodotti utilizzati nel restauro

3) l’efficacia dei composti ad azione biocida (livelli dose /effetto)