Beni culturali: nuova metodologia ENEA riduce tempi e costi di restauro

Un passo avanti importante nella cura dei Beni Culturali è stato messo a punto da ENEA: grazie alla ricerca sui nanomateriali e a nuove metodologie di diagnostica e sensoristica, recuperare monumenti in marmo peperino danneggiati è possibile riducendo tempi e costi di intervento.

Il progetto COLLINE

L’obiettivo generale del progetto COLLINE, coordinato da ENEA e finanziato dalla Regione Lazio. è mettere a punto, testare e valutare in condizioni reali e su monumenti in corso di restauro un protocollo di recupero di superfici degradate in peperino grazie all’uso sinergico di materiali innovativi per il restauro conservativo, di moderne ed innovative tecniche diagnostiche e di sensoristica e dell’informatizzazione di dati, aggiornati in tempo reale, per monitoraggio e gestione in remoto.

Il progetto si pone lo scopo di dettare delle buone pratiche per manutenzione, consolidamento e tutela dei monumenti in peperino attraverso quattro punti fondamentali:

1. Validazione di materiali innovativi e a basso impatto ambientale, non ancora diffusi a livello commerciale, per la conservazione ed il restauro di superfici in peperino, ed esecuzione di test di efficacia a confronto con trattamenti di uso comune nel contesto specifico, anche per quanto riguarda i metodi di applicazione.
2. Utilizzo e validazione delle tecniche di diagnostica innovative, anche a confronto con alcune commerciali, che meglio possano caratterizzare materiali inizialmente presenti sulla superficie e valutare l’efficacia immediata e nel tempo dei prodotti applicati (di cui al punto 1).
3. Applicazione di sensoristica innovativa miniaturizzata per il monitoraggio di parametri ambientali la cui valutazione sarà accoppiata con i risultati dei monitoraggi diagnostici permettendo un’analisi congiunta dell’efficacia in relazione alle condizioni ambientali circostanti. Si potrà, così, predire il trattamento più idoneo per una superficie in base anche all’ambiente in cui è conservata.
4. Allestimento di una piattaforma Web-GIS in cui ospitare e visualizzare un modello 3D dei manufatti, i dati di rilievo acquisiti, rendere disponibili e mantenere aggiornati i dati raccolti dai sensori installati e notificare in real-time stati di alert dovuti ad anomalie rispetto ai livelli limite indicati. Si potranno, così, agevolare e supportare tutte le attività previste dalla proposta, garantendo in modo semplice e intuitivo l’accesso a tutto il materiale raccolto e prodotto durante la ricerca. Verrà, inoltre, sviluppata un’applicazione in VR (realtà virtuale) legata alla piattaforma e finalizzata ad agevolare la fruizione dei beni ad un più ampio pubblico.

Roma e il peperino

La scelta di focalizzarsi sui monumenti in peperino non è affatto casuale. Si tratta di un materiale molto presente negli edifici e nei monumenti storici, sin dall’epoca romana. Il peperino è una roccia magmatica, tipica delle zone della provincia di VIterbo e dei Colli Albani, nell’estensione sud della provincia di Roma.

Il nome peperino deriva dal latino tardo lapis peperinus, derivato di piper (cioè pepe), per la presenza di particelle di biotite di colore nero simili a grani di pepeIl colore classico è il grigio macchiettato appunto, di nero. 

Nell’età della Roma monarchica il peperino dei Colli Albani, chiamato lapis albanus, fu uno dei principali materiali da costruzione di Roma: in peperino vennero costruite le Carceri Mamertine, la Cloaca Massima, e una parte considerevole delle costruzioni celebrative sul Campidoglio.Ancora in età romana vennero costruiti con questo materiale l’acquedotto Claudio, la struttura base di Castel Sant’Angelo a Roma, l’emissario del Lago Albano e le mura dei Castra Albana ad Albano Laziale; il mitreo di Marino venne scavato nel peperino vivo. Secondo una tradizione popolare, l’imperatore Nerone inviò a lavorare alle cave di Marino, che già erano ampiamente operative nel I secolo, degli schiavi orientali, a cui sarebbe riconducibile la costruzione del mitreo.

Scopri le premesse del progetto nel video: 

I primi interventi

Il progetto, al quale partecipano anche le Università degli Studi della Tuscia e “Sapienza” di Roma e le due aziende De Feo Restauri e Eagleprojects, si è focalizzato sul recupero di due opere in peperino a Viterbo: il pulpito della chiesa di San Francesco alla Rocca e la fontana di San Faustino.

Per consentire il recupero immediato di questi manufatti pregiati e una protezione duratura rispetto ad agenti esterni come umidità e attacchi biologici, i ricercatori hanno utilizzato materiali biocompatibili e sostenibili, quali oli essenziali, ma anche nanomateriali innovativi appositamente ideati e progettati nei laboratori ENEA della Divisione per le tecnologie fisiche e sicurezza a Frascati (Roma).

“Le superfici di monumenti ed edifici storici esposti agli agenti atmosferici mostrano segni di deterioramento che si manifestano in forme e modalità diverse, anche a seconda dei tempi di esposizione e dell’orientamento delle superfici”, spiega Valeria Spizzichino del Laboratorio Diagnostiche e metrologie.” Il tempo, l’assenza di interventi di conservazione, come anche processi chimici, fisici e attacchi biologici possono causare danni estetici e strutturali dei materiali lapidei utilizzati nei monumenti storici, minando la loro stabilità e inficiando la fruibilità del bene”, aggiunge.

Mediante tecniche di imaging multispettrale, Fluorescenza Indotta da Laser (LIF), Spettrofotometria VIS-IR, e colorimetria, il team di ricerca ha eseguito la caratterizzazione ottica e spettroscopica che ha permesso di identificare e mappare i materiali originali degli artefatti lapidei, le forme di degrado ma anche le tracce di precedenti restauri.

L’identificazione dei biodeteriogeni presenti sui manufatti è stata effettuata sul posto utilizzando sistemi commerciali e innovativi lidar fluorosensori sviluppati nei laboratori ENEA, che hanno anche confermato l’efficacia dei trattamenti stessi e la non insorgenza di nuove forme di degrado.

Sul pulpito di San Francesco alla Rocca le condizioni ambientali e microclimatiche sono state valutate e controllate tramite l’uso di sensoristica in fibra ottica di tipo FBG (a reticolo di Bragg), sensori commerciali di temperatura e sensori di umidità innovativi, ideati e realizzati da ENEA. Questi dati, tuttora in acquisizione, consentiranno di differenziare l’azione degli agenti atmosferici su superfici diversamente esposte e di correlarla con i diversi tipi di biodegrado rilevati.

Infine, grazie all’utilizzo di droni e laser scanner 3D, è stata realizzata una mappatura dettagliata dei beni oggetto di studio e anche i relativi modelli 3D, successivamente inseriti all’interno di una piattaforma web-GIS, che permette di visualizzare e misurare gli oggetti con estrema precisione. In questo modo, grazie alle informazioni sullo stato di conservazione dei manufatti che può essere aggiornata in base agli input trasmessi dalla sensoristica e provenienti dalle tecniche di diagnostica, è stata realizzata una mappa georeferenziata, interrogabile e monitorabile.

I vantaggi dell’approccio “Colline” alla conservazione dei beni culturali

Le tecniche innovative che integrano informatizzazione degli interventi ed esiti delle indagini garantiscono una notevole semplificazione dei processi di manutenzione e una riduzione dei costi. Inoltre, l’allestimento di una piattaforma web-GIS con i modelli 3D dei siti e i dati acquisiti anche dai sensori in real-time garantisce l’accesso, anche futuro, a tutto il materiale raccolto e prodotto, proponendo un modus operandi completamente nuovo nel campo della gestione e fruizione dei beni artistici, in linea con le direttive della Commissione Europea e del Piano Nazionale Impresa 4.0.

Dall’Internet of Things all’Internet of Knowledge

Oltre al trasferimento tecnologico, i risultati del progetto confermano anche i benefici in termini di trasferimento di conoscenze, dall’Internet of Things all’Internet of Knowledge, promuovendo il ruolo della creazione, diffusione, trasformazione, trasferimento e utilizzo della conoscenza in ogni sua forma, per generare valore.

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