Sperimentazione dell’efficacia di sistemi di bioconsolidamento

Sperimentazione efficacia sistemi bioconsolidamento

Valutazione dell’efficacia di sistemi di bioconsolidamento per il trattamento della calcarenite materana –caso studio della Chiesa S. Giovanni Battista a Matera

L’Istituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro (ISCR) ha avviato una sperimentazione finalizzata alla valutazione dell’applicabilità di trattamenti ecosostenibili per la conservazione dei manufatti lapidei.

Una di tali metodologie riguarda un sistema di bioconsolidamento per il trattamento dei materiali porosi, di cui la calcarenite materana costituisce una tipologia rappresentativa. La sperimentazione rientra nell’ambito di una convenzione di ricerca tra l’ISCR, la società portoghese Nova Conservação, l’Università di Granada e la società spagnola KBYO Biological, detentrice del brevetto del sistema di bioconsolidamento Mixostone.

I sistemi di bioconsolidamento si basano sul fenomeno della "biocarbonatogenesi", un processo naturale prodotto da diversi microrganismi per questo detti calcinogenici, che sono in grado di indurre la precipitazione della calcite all’interno della pietra. Tale processo può essere applicato per ripristinare la resistenza meccanica e la coesione interna nei materiali lapidei naturali e artificiali soggetti a fenomeni di decoesione.

L’uso di batteri calcinogenici per consolidare opere o monumenti in pietra presenta il vantaggio di poter disporre di un prodotto compatibile chimicamente con le pietre carbonatiche, per tale motivo il materiale prodotto dai batteri risulta più resistente e più coerente con il substrato.

Un ulteriore potenziale vantaggio del bioconsolidamento consiste nella capacità di consolidare la pietra a profondità maggiori rispetto a quelle consentite dai consolidanti chimici.

Il sistema sviluppato dall’Università di Granada, in particolare, non richiede l’applicazione di microrganismi ma si basa sull’utilizzo del formulato Mixostone, in grado di stimolare l’attività calcinogenica degli ecosistemi microbici che spontaneamente s’instaurano nei materiali lapidei.  Tale metodo di bioconsolidamento è potenzialmente più agevole nell’uso rispetto a quelli che richiedono l’applicazione di batteri e interpreta al massimo il criterio ecologico del biorestauro in quanto permette di ottenere il risanamento della pietra sfruttando il potenziale metabolico intrinseco del materiale.

La sperimentazione in questo campo di ricerca intende concretizzarsi anche attraverso una tesi di Laurea in Conservazione e Restauro dei Beni Culturali della Scuola di Alta formazione dell’ISCR, per la quale è stato individuato il portale della Chiesa di San Giovanni Battista a Matera quale caso studio applicativo.

Breve descrizione delle fasi della sperimentazione

La sperimentazione verrà condotta su aree campione di limitate dimensioni (alcuni conci, foto 1) interessati da forti problemi di decoesione.

 

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Foto 1 - Aree selezionate per la sperimentazione


La ricerca prevede una prima fase di verifica dello stato di conservazione della pietra mediante indagini non distruttive quali analisi colorimetriche e misure di assorbimento di acqua.

Successivamente nella medesima area sarà applicato il sistema di bioconsolidamento, mettendo a punto una metodologia specifica per il materiale in esame, in collaborazione con gli esperti dell’Università di Granada.

Dopo due e quattro mesi dal trattamento (periodo necessario ai batteri calcinogenici per consolidare la pietra) verranno ripetute le analisi per valutare gli eventuali miglioramenti nello stato di coesione del materiale. I risultati della sperimentazione verranno messi a confronto con quelli rilevati con l’uso di trattamenti chimici tradizionali e serviranno a stabilire il metodo più idoneo al trattamento delle superfici disgregate.

 

  Experimentation of the effectiveness of bioconsolidation systems

Evaluation of the effectiveness of bioconsolidation systems for the treatment of Materan calcarenite - case study of the S. Giovanni Battista Church in Matera.

The Istituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro (ISCR) has started an experimentation aimed at evaluating the applicability of sustainable treatments for the conservation of stone artefacts.
One of these methodologies is a bioconsolidation system for the treatment of porous materials, of which the Materan calcarenite constitutes a representative typology.
The experimentation is part of a research agreement between the ISCR, the Portuguese company Nova Conservação, the University of Granada and the Spanish company KBYO Biological, holder of the patent of the Mixostone bioconsolidation system.
The bioconsolidation systems are based on the phenomenon of "biocarbonatogenesis", a natural process due to some microorganisms, known as calcinogenic, which are able to induce the precipitation of calcite inside the stone.
This process can be applied to restore mechanical strength and internal cohesion in natural and artificial stone materials subjected to de-cohesion phenomena.
The use of calcinogenic bacteria in the consolidation of stone artworks or monuments benefits of a result that is chemically compatible with carbonate stones, which is the reason why the material produced by the bacteria is more resistant and more consistent with the substrate.
Another potential advantage of bioconsolidation is the ability to consolidate the stone at greater depths than those allowed by chemical consolidants.
The system developed by the University of Granada does not require the application of microorganisms but is based on the use of the Mixostone formulation, that is able to stimulate the calcinogenic activity of microbial ecosystems that settle spontaneously in stone materials.
This method of bioconsolidation is potentially easier to use than those based on the application of bacteria and it interprets at best the ecological principle of bio-restoration, as it allows the reinforcement of the stone by exploiting the intrinsic metabolic potential of the material itself.
The experimentation will be also developed through a master’s thesis in Conservation and Restoration of Cultural Heritage of the ISCR Higher Education School; the doorway of the Church of San Giovanni Battista in Matera will be the application case of study.

Short description of the experimental phases

The experimentation will be carried out on sample areas of limited dimensions (some blocks, photo 1) affected by strong problems of decohesion.

 

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Photo 1 - Areas selected for experimentation

The research starts with a first phase of verification of the current conditions of the stone through non-destructive investigations such as colorimetric analysis and water absorption measurements.
Subsequently, in the same area the bioconsolidation system will be applied, developing a specific methodology for the treated material, in collaboration with the experts of the University of Granada.

Analyses will be performed to evaluate possible improvements in the cohesion of the material, within a two and four months distance from the treatment (time required for calcinogenic bacteria to consolidate the stone).

The results of the experimentation will be compared with those obtained with the use of traditional chemical treatments thus allowing the evaluation of the most suitable method for the treatment of crumbling stone.