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Nuova tecnologia di deumidificazione e nanotecnologie per il restauro di Venezia

L’impiego di nanomateriali congiuntamente all’elettrofisica consente di abbattere l’umidità di risalita nelle murature antiche permettendo la conservazione dei beni culturali

Categorie Nanotecnologie

Lo sviluppo delle nanotecnologie si basa sulla necessità di adattare le caratteristiche dei materiali esistenti alle nostre esigenze, andando a modificarne le proprietà morfologiche e superficiali. Basandosi sull’imitazione della natura è possibile produrre sistemi altamente ingegnerizzati che rendano fruibili le proprietà nanometriche su scala macroscopica mediante uno scale-up. Questo l’argomento alla base della conferenza stampa “Salvaguardia dei Beni Culturali con le nuove tecnologie”, tenuta da Sabrina Zuccalà, riconosciuta come eccellenza italiana ed internazionale nel campo delle Nanotecnologie, tenutasi il 16 settembre presso il comune di Venezia.

Nanotecnologie per restauro e conservazione

L’Italia è patria di beni storico-archeologici di pregio che rendono il nostro paese un’ambita meta turistica. Risulta quindi di primaria importanza la preservazione del lignaggio artistico tanto per motivi culturali quanto economici. L’inquinamento crescente degli ultimi 50 anni, ha comportato l’innescarsi di un rovinoso processo di degrado di opere che perduravano da millenni pressoché immutate.

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A tal proposito entrano in gioco le nanotecnologie per difendere questi preziosi beni dai fattori di degrado di origine naturale come:

  • Acqua allo stato liquido, solido e vapore.
  • Le variazioni di temperatura ambientale che comportano la dilatazione o il restringimento dei materiali. Questo determina la formazione di stress residui all’interno delle strutture che non essendo in grado di assorbire gli sbalzi termici, sfociano nella formazione di cricche pregiudicando l’integrità della struttura.
  • Gas atmosferici, quali ossigeno, che in determinate condizioni causano fenomeni di ossidazione.
  • Piogge acide: l’aumento della concentrazione di anidride carbonica, degli ossidi di zolfo (SOx) e d’azoto (NOx) in atmosfera, dovuta tanto a cause naturali quanto all’attività dell’uomo, comporta un abbassamento del pH delle precipitazioni in seguito alla formazione di acido solforico e nitrico, derivanti dalla conversione di anidride solforosa e biossido di azoto liberati dalla combustione.
  • Formazione di muschi e deposizione di sporco.

I vantaggi del trattamento basato sulle nanotecnologie sono:

  • Ottenimento di superfici idrofobiche e oleofobiche mediante semplici applicazioni che non lasciano traccia. È possibile modificare la nanostruttura del sistema, andando ad aumentare l’angolo di contatto acqua-superficie, riducendone la mutua adesione. Questo non solo rende la superficie superidrofobica ma può conferirle anche proprietà autopulenti; infatti, nel caso in cui l’angolo di avanzamento e l’angolo di recessione siano molto simili, il liquido sarà in grado di rotolare facilmente eliminando, con il suo avanzamento, lo sporco.
  • Conferimento ai beni culturali di buone proprietà tribologiche, elevata resistenza ad agenti chimici e ai raggi ultravioletti a lungo termine.
  • Applicazione di coating per abbassare l’energia superficiale del bene da proteggere, riducendone la reattività e l’affinità con gli inquinanti atmosferici.

Cos’è l’umidità di risalita capillare

I materiali da costruzione sono in grado di assorbire l’acqua presente nel terreno. Questa in condizioni normali si diffonde per capillarità verso l’alto fino ad incontrare una superficie, andando incontro ad evaporazione. In questo processo di degrado, che prende il nome di umidità da risalita capillare, i sali contenuti nell’acqua diffusa attraverso la muratura, cristallizzano in fase di evaporazione nell’intorno della superficie. Essi aumentano di volume, comportando la formazione di sollecitazioni interne che, non potendo essere adeguatamente assorbite dal materiale, risultano nel distacco dell’intonaco.

Secondo studi di microfluidica, la risalita dell’acqua all’interno della muratura è dovuta a deboli forze attrattive di natura elettrostatica tra le pareti dei materiali silicei e le molecole d’acqua. La molecola d’acqua nonostante sia complessivamente neutra, presenta in realtà un momento di dipolo elettrico cioè uno sbilanciamento tra il baricentro delle cariche positive e il baricentro delle cariche negative.

L’ossigeno più elettronegativo degli atomi di idrogeno presenta una parziale carica negativa rispetto all’idrogeno che presenta una parziale carica positiva. Gli atomi di idrogeno della molecola d’acqua vengono attratti dalla parete del capillare in muratura creando cosi uno strato d’acqua aderente al silicio. Questo primo strato attrae a sua volta un secondo strato di H2O secondo interazioni più deboli rispetto a quelle precedenti. Questo processo attrattivo multistrato determina la risalita dell’acqua nei capillari secondo altezze variabili in relazione al loro diametro.

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Prima e dopo il trattamento di deumidificazione elettrofisica. Credits: 4Ward360Nanotechnology

Nanotecnologie ed elettrofisica contro l’umidità di risalita

L’umidità di risalita nelle murature antiche è un problema noto e di difficile risoluzione mediante tecniche convenzionali. A tal proposito la 4Ward360Nanotechnology ha sviluppato una nuova tecnologia di deumidificazione elettrofisica congiunta alle nanotecnologie: la soluzione H2OUT. Da un lato il campo elettromagnetico generato all’interno della muratura, interagisce con le molecole d’acqua, andando ad indebolire l’interfaccia solido-liquido contrastandone la risalita. Dall’altro, le nanotecnologie come visto precedentemente schermano le mura dalle piogge, conservandone le proprietà di traspirabilità, permettendo la diffusione dell’acqua dall’interno verso l’esterno ma non viceversa.

La novità introdotta dall’azienda è l’utilizzo di impulsi elettromagnetici a diverse frequenze che si ripetono periodicamente, al contrario di tecnologie omologhe basate su mono-frequenza, consentendo l’ottenimento di risultati soddisfacenti indipendentemente dai materiali, dalla geometria dei pori capillari e dalla concentrazione dei Sali.

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Prima e dopo il trattamento di deumidificazione elettrofisica congiunta alle nanotecnologie. Credits: 4Ward360Nanotechnology

Conclusioni e prospettive

La tecnologia proposta è stata immediatamente presa in considerazione dalle istituzioni, che hanno espresso il loro interesse nell’intraprendere un percorso di collaborazione e ricerca verso l’ottenimento di rilevanti traguardi nel restauro del panorama culturale italiano. In particolare nella tutela dei palazzi storici di Venezia, città lagunare, dove i problemi relativi all’umidità sono di non trascurabile interesse. Le nanotecnologie consentono così ai beni culturali di sopravvivere e influenzare le generazioni future in tutto il loro fascino.

A cura di Fabio Verducci.