Trattamenti conservativi per il restauro di materiali organici imbibiti d ...

Trattamenti conservativi per il restauro di materiali
organici imbibiti d’acqua
F.Fiesoli, F.Gennai
Le particolari condizioni di giacitura del deposito archeologico
nel Cantiere delle Navi Antiche di Pisa,
hanno consentito il ritrovamento di una quantità
eccezionale di reperti in materiale organico: oggetti in legno,
intrecci di fibra vegetale, manufatti in cuoio, etc. Il
recupero, il consolidamento e la conservazione di tale materiale
ha aperto la strada, al momento del ritrovamento
fortuito nel 1997, a diversi problemi, dovuti da una parte
allo stato di conservazione ed al facile deperimento di questo
genere di manufatti, dall’altra alla composizione degli
strati di giacitura costituiti prevalentemente da sabbia (Figura
1) e argilla (Figura 2).
Figura 1: un cesto ancora nel deposito sabbioso di rinvenimento
(foto SBAT)
Figura 2: cuoio in uno strato agilloso (foto SBAT)
Per quanto riguarda lo scavo dei reperti inglobati nella
sabbia, vista la scarsa coesione dei depositi e a causa dello
stato di conservazione spesso altamente degradato, si è
reso necessario l’approntamento di supporti di contenimento
(Figura 3), senza i quali non sarebbe stato
possibile prelevare gli oggetti ed assicurarne un adeguato
trasporto presso il Centro di Restauro del Legno Bagnato.
Al contrario, per i manufatti rinvenuti all’interno dei livelli
di tipo argilloso, trattandosi di un ambiente sempre costantemente
umido, la plasticità del sedimento ha reso più
agevole la loro asportazione, rendendo tuttavia più problematiche,
a causa delle caratteristiche di alta viscosità,
le successive fasi di pulitura in laboratorio.
Figura 3: borsa in corda con contenimento in VTR per l'asportazione
(foto Coop. Archeologia Firenze)
Durante la fase di asportazione dei reperti in situ, ci siamo
avvalsi di diverse metodiche di intervento, valutate in base
alla dimensione dei manufatti, al loro specifico degrado,
e alle caratteristiche litologiche del luogo di giacitura. Le
scelte effettuate, ed andate raffinandosi in base all’esperienza
maturata negli anni intercorsi tra i primi concitati
momenti della scoperta ad oggi, hanno visto una alternanza
di soluzioni che vanno dalla realizzazione di veri
e propri gusci in vetroresina (Figura 4), modellati sui reperti
direttamente in situ, a calchi in gesso bloccati con
l’ausilio di incassettature (Figura5), poi asportate
operando il taglio del pane di terra tramite lamine metalliche
(Figura 6).
Figura 4: guscio in vetroresina (foto A.Sentineri SBAT)
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Figura 5: incassettatura (foto A.Sentineri SBAT)
Figura 6: dettaglio del procedimento di asportazione con lamina
metallica (foto SBAT)
Cordame, oggetti in legno e intrecci vegetali (cesti,
nasse, ecc.), dopo lo stacco vengono posizionati su assi
di legno, opportunamente rivestite con pellicola di polietilene
(Figura 7) e portati in laboratorio per i successivi
trattamenti di pulitura e restauro (Figura 10).
Per quanto riguarda gli oggetti in cuoio invece, dopo lo
scavo e l’asportazione dal deposito, si giudica preferibile,
ove possibile, una immediata liberazione dal sedimento
tramite lavaggi effettuati direttamente sul cantiere, per poi
immergerli in contenitori con acqua e soluzione antifungina
in attesa dei trattamenti successivi (Figure 8-9).
In laboratorio, sul pane di terra viene eseguito un microscavo
per portare il reperto alla luce e, dopo accurata pulitura
(Figura 11-13), sarà possibile effettuate le necessarie
analisi per approfondire la comprensione del livello di degrado
subito dal reperto e valutare i metodi di intervento
più adatti e la scelta del consolidante più idoneo.
Figura 7: posizionamento del reperto su tavole di legno rivestite di
polietilene e bloccaggio per il trasporto inlaboratorio (foto SBAT)
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Figura 8: rinvenimento di un cuoio in uno strato sabbioso (foto SBAT)
Figura 9: elemento in cuoio dopo la pulitura effettuata sul cantiere (foto
Coop. Archeologia Firenze)
Figura 10: microscavo sul pane di terra (foto A.Sentineri SBAT)
Figura 11: creazione di un supporto per il contenimento del reperto
(foto A.Sentineri SBAT)
Figura 12: fase di pulitua in laboratorio (foto A.Sentineri SBAT)

A volte quello che apparentemente sembrava un manufatto
ancora comprensibile, si è rivelato un calco costituito
dal sedimento, con solo poche tracce di materiale ormai
degradato in maniera irreversibile; in questo caso l’unico
modo per salvare il manufatto, dopo la sua pulitura e le
opportune analisi di laboratorio, è consolidare sia il reperto
che il pane di terra che lo contiene, per evitarne la perdita,
affidando alle tecniche di documentazione grafica e fotografica
il massimo possibile delle informazioni.
Nel corso dello scavo di oggetti in materiale organico, l’importanza
della presenza del restauratore fin dalle prime
fasi è basilare, sia per l’estrazione, come si è visto per i
molteplici problemi dovuti principalmente alla natura degli
oggetti e del sedimento in cui si presentano inglobati, sia
per il mantenimento dell’umidità una volta avvenuta
l’asportazione dal deposito, visto che un eventuale
collasso subito dal reperto in sede di asportazione
sarebbe infatti irreversibile, sia nelle delicate operazioni
di immagazzinamento, perché dal buon trattamento
nelle fasi iniziali, dipenderà anche il risultato finale del
restauro.
Fin dalla metà degli anni ’80 presso il Centro di Restauro
della Soprintendenza ai Beni Archeologici di Firenze, sono
stati sperimentati trattamenti di impregnazione di
materiale organico di provenienza archeologica (legno,
cuoio e fibre imbibiti d’acqua) con colofonia1 e zuccheri,
metodi peraltro già applicati in Europa dagli anni ’60, per
la conservazione di manufatti archeologici.
Il ritrovamento delle navi di Pisa, e la successiva nascita
del Centro di Restauro del Legno Bagnato adiacente al
cantiere delle navi, ha permesso sia di continuare tale sperimentazione,
che di integrare il restauro di reperti
organici precedentemente iniziato, con nuove metodologie:
Peg2 e Kauramina ®3 Figura 13: reperto pronto per il trattamento di impregnazione (foto
A.Sentineri SBAT)
, sistemi usati in vari laboratori
d’Europa con successo da molti anni.
La scelta del prodotto più idoneo viene effettuata in base
alla valutazione del reperto da conservare: degrado, dimensioni,
natura del materiale (legno, corde, cuoio, intrecci,
spazzole, anche materiali compositi) e non ultima,
la stima dei relativi costi.
Si presenta, qui di seguito, una carrellata dei trattamenti
effettuati presso il CRLB di Pisa.
ZUCCHERI
L’impregnazione tramite zuccheri costituisce un metodo
di facile applicazione ed economico, che può essere effettuato
sia a caldo che a freddo, in soluzione acquosa (figura
14).
Figura 14: punta di palafitta proveniente da Stagno (LI) trattata con
impregnazione di zucchero (foto A.Sentineri SBAT)
Consiste nell’immergere i reperti in una soluzione a cui
verrà aggiunto periodicamente zucchero fino al raggiungimento
della saturazione. Finita l’impregnazione i
reperti verranno estratti dal bagno, puliti dalla soluzione
in eccesso, fasciati con tessuto di cotone per controllare
e prevenire eventuali crettature e fessurazioni. Il bendaggio
servirà inoltre ad assorbire lo zucchero che sale in superficie
durante l’evaporazione nel momento dell’asciugatura.
Questa avverrà in maniera lenta e controllata, e sarà seguita
da una finitura delle superfici con cera microcristallina
(Figura 15).
Figura 15: vasca per il trattamento con zucchero (foto A.Sentineri
SBAT)
Questo metodo appare, nella sua realizzazione, piuttosto
semplice ed economico; le caratteristiche dei reperti, quali
forma, peso e colore, tendono a rimanere molto naturali,
a fronte di una buona resistenza meccanica acquisita con
il trattamento.
Tuttavia presenta notevoli limiti: l’alta igroscopicità ne con-
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diziona fortemente le modalità espositive, necessitando
di ambienti a umidità e temperatura controllate, e il forte
rischio di attacchi biotici, come batteri ed insetti, ne moltiplica
i costi e i rischi gestionali a restauro ultimato. A
causa di queste considerazioni, questo metodo non
viene attualmente più praticato presso lo CRLB.
COLOFONIA
La colofonia è una resina solida naturale, utilizzata per
le impregnazioni del legno bagnato, in solvente di
acetone (Figura 16). Tale trattamento viene eseguito su
reperti di legno bagnato di misure medio-piccole, in quanto
l’uso di solventi ad alta infiammabilità non permette
l’utilizzo di vasche di grandi dimensioni, per l’immersione
degli oggetti.
Figura 16: cristalli di resina di colofonia nella vasca di trattamento
(foto A.Sentineri SBAT)
A tale scopo dal 2006 è stato realizzato, presso il CRLB,
un apposito impianto composto da quattro vasche, con
sistemi di aspirazione e serpentine di riscaldamento, per
il trattamento di oggetti fino 2 metri di lunghezza
(Figura 17-18).
Figura 17: vasche per il trattamento con colofonia presso il CNAP
(foto A.Sentineri SBAT)
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Figura 18: impianto per il trattamento con colofonia preso il
CNAP (foto A.Sentineri SBAT)
Dopo aver eseguito le procedure preliminari, tra cui la
compilazione, per ogni reperto, di una scheda di restauro
con foto, disegni, misure, peso, analisi chimiche e autoptiche
e tutte le informazioni che lo riguardano sin dal suo
ritrovamento, si passa alla pulitura meccanica con
pennelli e spazzolini di setola morbida.
Il processo di impregnazione vero e proprio inizia con una
fase di desalinizzazione, realizzata con risciacqui di
acqua demineralizzata; segue una fase di disidratazione,
ottenuta sottoponendo gli oggetti a tre bagni in acetone;
questo procedimento serve a far meglio veicolare, in un
secondo momento, la soluzione impregnante di colofonia
all’interno dell’oggetto.
L’impregnazione con Colofonia viene effettuata in vasche
termoriscaldate a 50°C ed ha una durata variabile nel tempo
in base alle dimensioni del reperto (Figura 19). Terminato
il trattamento, i reperti vengono tolti dal bagno
e ripuliti dai residui di colofonia con bende imbevute di
acetone; successivamente inizia la fase di asciugatura controllata.
Figura 19: vaschetta per il trattamento con colofonia di oggetti di
piccole dimensioni (foto A.Sentineri SBAT)
Gli oggetti vengono posizionati in vasche e ricoperti di
sabbia, dopo essere stati protetti con strati di pellicola di
polietilene, in modo che l’evaporazione dell’acetone
contenuto all’interno del reperto avvenga in maniera lenta
e graduale, evitando così fessurazioni e torsioni del legno.

Questa fase è molto delicata e la sua riuscita è fondamentale
per il buon esito di tutto il processo e per il mantenimento
della forma originale dei reperti.
Terminata l’asciugatura, il manufatto viene pulito da eventuali
residui superficiali di colofonia, incollato se frammentario
e rifinito con una mano di cera microcristallina.
(Figure 20-21).
Figura 20: bozzello in legno trattato con impregnazione di colofonia
(foto A.Sentineri SBAT)
Figura 21: pettine in legno trattato con impregnazione di colofonia
(foto A.Sentineri SBAT)
Tra i pregi di questo trattamento, oltre la comprovata capacità
conservativa, è sicuramente la facile musealizzazione,
in quanto la soluzione non è igroscopica e non necessita
dunque, almeno alle nostre latitudini, di particolari accorgimenti
di climatizzazione ambientale. Il legno una volta
consolidato si presenta di aspetto e colore abbastanza
naturali, acquisendo una buona resistenza meccanica e
i tempi di durata del trattamento non risultano eccessivamente
lunghi.
Di contro, la necessità di utilizzare sostanze che, senza i
necessari accorgimenti, possono rivelarsi pericolose alla
salute degli operatori, la conseguente impossibilità di trattare
oggetti di grandi dimensioni e, non ultimo, un notevole
incremento del peso specifico dei reperti, ne rendono
l’impiego suscettibile di valutazioni da effettuarsi
in sede di progettazione dell’intervento di restauro.
PEG (glicole polietilenico)
Il PEG è solubile in acqua, alcool ed acetone. Esiste in
commercio liquido, a basso peso molecolare (400-600)
utilizzabile a temperatura ambiente, e solido, ad alto peso
molecolare (1000-4000) solubile a caldo.
Il PEG è spesso utilizzato anche in miscela di differenti
pesi molecolari, a seconda del degrado del materiale da
impregnare.
I trattamenti possono essere eseguiti per immersione (Figura
22), metodo più frequentemente applicato perché
relativamente semplice, per atomizzazione, adatto per reperti
di grandi dimensioni ma problematico sia per il controllo
del livello di impregnazione raggiunto dall’intero
manufatto, che per le problematiche tecniche collegate
alla realizzazione degli impianti necessari.
Figura 22: trattamento con impregnazione di polietilenglicoli (foto
A.Sentineri SBAT)
Un altro metodo di utilizzo del PEG è l’impregnazione
a spruzzo, adatta per oggetti fragili e di piccole dimensioni.
Attualmente costituisce il metodo di consolidamento dei
reperti archeologici in materiale organico bagnato più utilizzato
in Europa, ed è stato uno dei primi metodi sperimentati
già a partire dalla prima metà del secolo
scorso. Tuttavia recenti dati indicano una sostanziale incompatibilità
di questo prodotto con la presenza di eventuali
ossidi di ferro contenuti all’interno dei reperti da trattare.
Nel Centro di Restauro del Legno Bagnato di Pisa,
vista la grande quantità di ossidi di ferro presenti, a causa
della presenza di palancole metalliche infisse nel terreno
dal 1997, questo tipo di trattamento viene impiegato, con
ottimi risultati, quasi esclusivamente per alcuni manufatti
in cuoio (Figura 23), o in fibra vegetale (corde, intrecci,
cesti, Figure 24-25).
Figura 23: cuoio trattato con impregnazione di PEG (foto A.Sentineri
SBAT)
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Figura 24: parte di cesto trattata con impregnazione di PEG (foto
A.Sentineri SBAT)
Figura 25: frammenti di corde trattati con PEG (foto A.Sentineri
SBAT)
Il trattamento, dopo le consuete fasi di schedatura, prelievo
di campionature analitiche, pulitura e desalinizzazione,
consiste nell’immersione dei materiali in una soluzione
o miscela di PEG con percentuali di peso molecolare variabile,
a seconda del degrado del manufatto e del tipo
di asciugatura che si intenderà applicare. I tempi dell’impregnazione
saranno variabili, in base alle dimensioni del
reperto, che verrà periodicamente monitorato con
prelievi per verificare la buona riuscita del trattamento.
Seguirà una asciugatura lenta, misurando l’umidità fino
a portarla ai valori desiderati in modo che l’evaporazione
dell’acqua contenuta all’interno avvenga in maniera graduale.
Un’altra tecnica di asciugatura prevede un precedente
passaggio per liofilizzazione, nel CRLB viene impiegata
in alternativa e/o in concomitanza con l’asciugatura
naturale controllata, soprattutto per elementi di non grandi
dimensioni, come per tutti i metodi di restauro l’asciugatura
è la fase più delicata e da essa dipende molto il risultato
finale del trattamento.
Nonostante sia ancora oggi il metodo più usato per il restauro
di materiali organici, durante le varie sperimentazioni
si sono riscontrati vari problemi quali il cambiamento
delle proprietà chimico-fisiche del materiale costituente
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originario, ritiri e fessurazioni, l’ottenimento finale di un
colore molto scuro, lontano da quello originale riferibile
alle varie specie legnose, ed una moderata igroscopicità,
che ne determina quindi una musealizzazione a temperatura
e umidità controllate, con conseguenti alti costi,
determinati anche da una lunga durata dei tempi di trattamento
e dalla necessità di costose apparecchiature idonee
al trattamento stesso.
KAURAMINA ®
Nel 2008, primi in Italia e in collaborazione del laboratorio
del Römisch-Germanischen Zentralmuseum di Magonza,
lo CNAP ha iniziato il restauro di reperti lignei con il metodo
dell’impregnazione con Kauramina ®4 .
In particolare sono iniziati i trattamenti delle porzioni conservatesi
della cosiddetta “Nave Ellenistica” (fasciame ed
ordinate non più in connessione, II sec. a.C.), di vari altri
reperti di minori dimensioni e complessità, ma soprattutto
è stato possibile superare gran parte delle difficoltà sino
ad oggi incontrate per il trattamento delle grandi navi, procedendo
al trattamento della Nave D, un barcone per il
trasporto fluviale di grandi dimensioni, databile in epoca
Tardo antica (fine VI- inizi VII sec. d.C.).
L’imbarcazione costruita con tecnica mista, è assemblata
con mortase e tenoni lignei, ma prevede anche l’impiego
di numerose chiodature in ferro.
La Kauramina ® è una sostanza di brevetto BASF a base
di melammina e formaldeide, solubile in acqua a temperatura
ambiente, che viene addizionata con trietanolammina,
butandiolo e urea, elementi che permettono
ritardare la catalizzazione del bagno, rendere più viscosa
la soluzione ed elastico l’oggetto, una volta trattato.
I manufatti vengono immersi nella soluzione (Figura 26),
che ha una durata dai 2 ai 6 mesi a seconda della temperatura
dell’ambiente circostante. Il bagno deve essere controllato
settimanalmente, fino a raggiungere un PH inferiore
a 7 (Figura 27).
Figura 26: preparazione della vasca per il trattamento con resina di
kauramina (foto A.Sentineri SBAT)

Figura 27: preparazione della vasca per il trattamento con resina di
kauramina (foto A.Sentineri SBAT)
Quando la soluzione inizia ad opacizzarsi è indice dell’inizio
della catalizzazione della resina melamminica, a
questo punto é possibile togliere i legni dalle vasche di
impregnazione, sciacquarli e ripulirli dalla sostanza impregnante
rimasta in superficie con spazzole e pennelli
di setola morbida.
Per il completamento della fase di catalizzazione del prodotto
impregnate è necessario eseguire una serie di procedure.
Una volta rivestiti di carta, per assorbire
l’eventuale resina in eccesso, gli elementi trattati dovranno
essere posizionati in sacchetti di polietilene, o rivestiti di
pellicola, e sottoposti ad una temperatura di 50°C per una
durata di circa 7-14 giorni. Il processo di catalizzazione
verrà tenuto sotto controllo tramite un campione di liquido
di impregnazione posto anch’esso all’interno del forno.
Terminato il processo i reperti lignei verranno tolti dal forno
e, eliminate le pellicole protettive, messi ad asciugare
in maniera lenta e controllata sotto pellicola di polietilene,
con coperture e scoperture giornaliere (Figura28), fino
al raggiungimento del grado di umidità residua desiderato
(Figura 29).
Come di consueto, ultimata la fase di asciugatura, sui reperti
verrà applicata una mano di cera a finitura (Figura
30).
Figura 28: fase di prima asciugatura dei reperti (foto A.Sentineri
SBAT)
Figura 29: asciugatura finale (foto A.Sentineri SBAT)
Figura 30: reperto con finitura di cera microcristallina (foto A.Sentineri
SBAT)
Numerosi sono i pregi dell’impiego di questo impregnate:
la rapidità dei tempi di trattamento, il mantenimento costante
della forma originale dei reperti, che conservano
anche, grazie al basso peso molecolare dell’impregnante,
notevole leggerezza, l’acquisizione di una notevole resistenza
meccanica e, non ultima, la considerevole economicità
rispetto ai tradizionali trattamenti con PEG e Colofonia.
Di contro bisogna considerare che, oltre all’ottenimento
di un effetto cromatico molto chiaro, cui è possibile ovviare
con l’utilizzo di cere di finitura in grado di riportare il colore
all’originale aspetto dei reperti, questo trattamento
presenta un potenziale grado di tossicità per gli operatori,
a causa della presenza di pur basse quantità di formaldeide,
e soprattutto, è un procedimento che deve essere considerato
del tutto irreversibile.
Il bilancio di più di dieci anni di esperienze sul Cantiere
delle Navi Antiche di Pisa e di tre anni di trattamenti all’interno
del Centro di Restauro del Legno Bagnato di Pisa
è da considerarsi molto positivo.
I fattori salienti si concentrano intorno alla sperimentazione
e messa in opera di nuove metodologie di intervento
durante le fasi di scavo e alla sperimentazione di tecniche
per il trattamento di impregnazione con quelli che, ad oggi,
risultano i materiali migliori e più utilizzati nel campo del
restauro del legno archeologico imbibito. Tale attività, avviata
presso il Centro di Restauro della Soprintendenza
per i Beni Archeologici di Firenze, ha avuto poi la pos-
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sibilità di continuare ad arricchirsi, con la creazione del
centro pisano nel 2006, potendo usufruire di una mole
importante di reperti, sia di provenienza locale, che dagli
scavi di molte altre regioni d’Italia.
L’esperienza maturata nel corso degli anni ed oggi in possesso
dello CNAP ha infatti reso possibile la sua fattiva
collaborazione con diverse Soprintendenze per i Beni Archeologici
su tutto il territorio della Penisola, nonché con
numerosi altri enti ed istituzioni italiane ed estere.
Note
1 Colofonia, resina vegetale solida,di colore giallo trasparente, residuo
della distillazione delle trementine (resine conifere), è nota anche
come Pece Greca
2Glicole polietilenico, resina sintetica prodotta per polimerizzazione
dell’ossido di etilene
3 Kauramina®, Prodotto di condensazione a base di melammina e
formaldeide in acqua, parzialmente eterificato, modificato. Si tratta
di un brevetto BASF
3 L’impiego di questo metodo è il frutto della operazione tra lo
CNAP-CRLB e il Römisch-Germanischen Zentralmuseum di
Mainz, ed in particolare con Markus Wittcöpper, che in questa occasione
si desidera ringraziare
Bibliografia
WITTKÖPPER 1998: M. Wittköpper, Der aktuelle Stand der Konservierung
archäologischer Naßhölzer mit Melamin/Aminoharzen
am Römisch-Germanischen Zentralmuseum, Arbeitsblätter für
Restauratoren. Gruppe 8, n. 2, 1998, pp. 277 - 283
WITTKÖPPER 2001: M. Wittköpper, Current developments in the
preservation of archaeological wet wood with melamine/amino
resins at the Romisch-Germanisches Zentralmuseum, in
http://www2.rgzm.de/navis/Conservation/ConservationUK.htm
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