PRO ARTE - Consulenza e diagnostica per il restauro artistico ed architettonico

Studio allo Stereomicroscopio

Strato pittorico superficiale di colore blu costituito da cristalli di azzurro di smalto e carbonato di calcio. Foto allo Stereomicroscopio 150 X

Lichene crostoso appartenente alla specie Candelariella aurella. Foto allo stereomicroscopio 40 X

Si tratta di un'indagine analitica basata sull'osservazione del materiale da investigare con un microscopio ottico fino a 100-200 ingrandimenti, senza alcuna preparazione preliminare del campione. Strato pittorico superficiale di colore blu costituito da cristalli di azzurro di smalto e carbonato di calcio. Foto allo Stereomicroscopio 150 X Risulta particolarmente utile per indagare le caratteristiche morfologiche superficiali, per individuare la presenza di biodeteriogeni e verificare la loro distribuzione, ricercare elementi utili per una stima di massima sullo stato di conservazione del materiale in studio. E' una tecnica legata molto all'esperienza dell'analista e difficilmente si arriva ad avere una risposta sulla natura dei materiali costitutivi. Necessariamente deve quindi essere affiancata da indagini strumentali mirate ed osservazioni microscopiche più specifiche. Risulta, comunque, molto importante per elaborare e pianificare le ulteriori metodologie d'indagine da effettuarsi sul campione.

Spettrofotometria Infrarossa

Analisi all'FT/IR di un frammento pittorico. Sono presenti Olio Siccativo, Silicati, Biacca, Colla Animale e Ossalato di Calcio

Si tratta di una tecnica analitica di grande rilevanza in quanto permette di individuare la natura chimica di tutte le sostanze organiche (oli, resine, colle, coloranti, ecc.) e di numerosissimi composti inorganici (carbonati, solfati, silicati, ossalati, alcuni pigmenti, ecc.).

Si basa sulla proprietà che hanno la maggior parte dei composti di assorbire radiazioni infrarosse (IR) in modo caratteristico e unico così da generare un elaborato grafico (spettro IR) tipico per ciascuno di loro. Generalmente, però, i campioni indagati sono costituiti da una miscela di composti per cui le risposte che si ottengono possono risultare alquanto complesse e difficilmente interpretabili se non con l'ausilio di numerosi spettrogrammi di riferimento e sulla base di molta esperienza.
Gli strumenti di nuova concezione, denominati FT/IR, sono dotati di un "interferometro della trasformata di Fourier" che sono molto sensibili e permettono di far uso di quantità infinitesime di materiale per cui viene notevolmente ridotto il prelievo da effettuarsi sull'opera d'arte in studio.

Le potenzialità della tecnica spettroscopica nell'infrarosso, inerenti al restauro dei dipinti mobili, sono elencate di seguito:

1) Caratterizzazione dei leganti pittorici e delle vernici
2) Caratterizzazione di un buon numero di pigmenti e di coloranti
3) Caratterizzazione dei prodotti di degrado
4) Cerifica della natura chimica delle patine e delle polveri superficiali

Sezione Sottile

Si tratta di un impasto ottenuto da calce e sabbia a base di quarzo, frammenti di rocce silicatiche, feldspati, selce e più rari carbonati. Sezione sottile, luce trasmessa, 40 X, N+

Arenaria costituita da quarzo, poche lamelle di biotite nera e muscovite bianca, feldspato (ortoclasio) e tracce di clorite. Sezione sottile, luce trasmessa, 40 X, N+

Lo studio in sezione sottile si basa sull'osservazione al microscopio polarizzatore da mineralogia di sottili "fettine" subtrasparenti di campione fissate su appositi vetrini. La tecnica condotta su un impasto artificiale (intonaco, stucco, malta di allettamento, laterizio) consente l'analisi dei principali parametri tessiturali-compositivi. Si potrà valutare la composizione percentuale e mineralogica della carica, la sua granulometria, la composizione del legante (calce aerea, calce idraulica, tipo di cemento, gesso), la tipologia della porosità (primaria e/o secondaria), la percentuale dei pori, il rapporto carica-legante, lo stato di conservazione dell'impasto.
Su un lapideo naturale sarà, invece, possibile individuare la sua composizione mineralogico- petrografica, il suo contenuto micropaleontologico e la sua tessitura. Da tali osservazioni si potrà, quindi, dedurre non solo il nome geologico della pietra ma anche quello locale (commerciale) fornendo utili informazioni circa la località di provenienza (regione) e di estrazione (cava).

Prove istochimiche

Lo strato preparatorio del campione (zona inferiore della foto) ha assunto una colorazione blu in seguito all’azione di specifici agenti cromofori sensibili ai preparati di natura proteica (colle animali). Foto luce riflessa, 200 X, N//

Si tratta di prove che permettono di rilevare all'interno di un campione eterogeneo la presenza di determinate sostanze o classi di composti: questo è possibile utilizzando dei reagenti chimici selettivi (cromofori) che inducono, in seguito ad interazioni con la sostanze investigata, una colorazione caratteristica.
Questa prova trova larga applicazione nell'individuare le classi dei leganti pittorici, soprattutto nella distinzione tra leganti di natura proteica (colle animali, uovo, caseina. etc), leganti di natura polisaccaridica (gomme vegetali, amidi e destrine) e leganti di natura oleosa (olio di lino, noce, papavero, ecc.). Se la prova viene effettuata su un preparato in sezione lucida è possibile verificare la distribuzione dei leganti nei relativi strati pittorici.

Questo tipo di determinazioni sono altresì utili per confermare la presenza di alcuni pigmenti, soprattutto quando questi sono presenti in piccole quantità, o a livello di tracce e mescolati in una matrice complessa ed eterogenea, per cui è difficile individuarli con le altre tecniche analitiche.
Va comunque puntualizzato che quasi mai viene sottoposto ad analisi un pigmento puro; si tratta per lo più di miscele complesse che possono dare origine a numerose interferenze. Questo tipo di analisi può essere perciò eseguito con competenza, in modo da fornire risultati corretti, soltanto da personale con esperienza nel settore specifico.

Sezione Lucida

Frammento pittorico prelevato da un dipinto murale. Appena sopra l'intonaco di fondo vi è una imprimitura a base di carbonato di calcio e terra verde su cui insiste una "pittura alla calce" a base di carbonato di calcio e blu egiziano (conosciuto anche come blu pompeiano o fritta). Foto luce riflessa, 200 X, N//.

Frammento pittorico prelevato da un dipinto murale. Si osserva una imprimitura a base di carbonato di calcio, azzurro di smalto, poca ocra gialla e poco nero carbone su cui insiste una tempera a base di terra verde. Foto luce riflessa, 200 X, N//.

Si tratta di una tecnica analitica di fondamentale importanza per lo studio non solo delle pellicole pittoriche, consentendo di verificare il numero degli strati di pittura sovrapposti, il loro ruolo e disposizione e lo stato di conservazione, ma anche delle patine di alterazione (croste nere, etc) e dei depositi alternati.
L'indagine consiste in una osservazione microscopica, in luce riflessa, di una piccola quantità di qualsiasi materiale che presenti uno o più strati in superficie preventivamente inglobato in una apposita matrice polimerica da cui si ricava una sezione trasversale lucidata a specchio, ortogonale rispetto alla superficie del campione. Tale indagine, sicuramente indispensabile nello studio dei dipinti, consente di acquisire notizie utili sulle seguenti proprietà:

verificare la successione microstratigrafica
misurare gli spessori dei singoli strati
considerare le caratteristiche morfologiche dei singoli pigmenti
stimare le quantità relative dei costituenti di ogni singolo strato
verificare lo stato di conservazione dei pigmenti
valutare le caratteristiche adesive di due strati successivi
dedurre elementi utili per interpretare la tecnica pittorica esecutiva
proporre un esame critico della successione microstratigrafica

La sezione lucida può, inoltre, essere usufruita per effettuare delle specifiche prove microchimiche, con opportuni reattivi cromofori, al fine di valutare la classe di appartenenza dei medium organici (Colle, Oli, Polisaccaridi, Amidi, ecc.) utilizzati nei singoli strati o, ancora, per caratterizzare alcuni tipi di pigmenti.

Utili informazioni, sulla natura dei leganti pittorici, si possono fruire dalla sezione lucida qualora venga irradiata con onde elettromagnetiche di opportuna lunghezza d'onda (luce U.V.): in tal caso i singoli strati manifestano una peculiare fluorescenza che è propria del tipo di preparato organico utilizzato in qualità di legante. L'importanza della sezione lucida si rivela altresì utile nello studio dei depositi superficiali, delle croste nere o delle patine la cui esatta caratterizzazione è essenziale per l'elaborazione di una corretta e mirata metodologia di pulitura.

Fluorescenza Microscopica

Come ricordato più sopra, un aspetto di grande importanza nello studio di un dipinto è la ricerca e la definizione della "tecnica pittorica" adottata dall'artista per la sua esecuzione. La caratteristica basilare che discrimina le diverse tecniche pittoriche è da ricercare nella natura chimica del medium organico utilizzato in qualità di legante. A seconda del legante utilizzato per la realizzazione di un dipinto, si distinguono principalmente: "tecniche a tempera", "tecniche a olio", "tecniche miste" e "tecniche moderne" a base di polimeri sintetici. Sotto questa ottica è quindi essenziale individuare in modo univoco il tipo di legante che rientra nelle stesure pittoriche o almeno definire con precisione la classe chimica. La fluorescenza microscopica è una tecnica che si inserisce perfettamente in questo tipo di problematica e fornisce risultati attendibili in tempi rapidi.

Frammento pittorico in sezione lucida ripreso in luce normale (a sinistra) e in U.V. (a destra). La fluorescenza giallognola indica le zone interessate dalla presenza di Olio Siccativo. Sezioni lucide, 200 X.

Nell'osservazione microscopica in fluorescenza si induce l'eccitazione della materia con un'onda elettromagnetica ad una determinata lunghezza d'onda (regione dell'ultravioletto), creata da un opportuno filtro, e la risposta si traduce in una emissione di luce nel campo del visibile. Poichè sono molte poche le sostanze che posseggono una luminescenza propria, si utilizzano dei particolari reattivi (fluocromi) specifici per una determinata categoria di composti che hanno la capacità di emettere radiazioni dopo essere stati eccitati a particolari lunghezze d'onda. In questo modo è quindi possibile, in una sezione lucida, distinguere gli strati il cui medium è, ad esempio, di tipo proteico (tempere), da quelli stesi a olio. Le informazioni sul tipo di leganti delle pennellate successive, oltre a fornire indicazioni sulla tecnica esecutiva possono aiutare a comprendere quali sono le stesure originali e quali, invece, le ridipinture.

Microsonda Elettronica

Analisi all'EDS di una pellicola pittorica di colore rosso costituita da un miscuglio di cinabro, lacca di garanza, ocra rossa e bianca.

La microsonda elettronica (EDS) è un particolare strumento che, combinando le possibilità del Microscopio Elettronico a Scansione (SEM), con le proprietà dei Raggi X, permette di effettuare delle analisi elementari qualitative e quantitative su un'area di campione di pochi microns quadrati.
Nella microscopia elettronica un sottile fascio di elettroni incide sul campione provocando un'emissione elettromagnetica la cui lunghezza d'onda cade nel campo dei raggi X ma con una frequenza diversa a seconda dell'atomo colpito per cui è possibile discriminare i diversi elementi chimici.

L'indagine può essere effettuata sul prelievo tal quale ma maggiori informazioni si possono avere qualora il campione vanga preparato in sezione piana e lucida.

Nel caso di una sezione lucida di un frammento che presenti una certa stratigrafia superficiale, l'osservazione al microscopio ottico delle caratteristiche morfologiche dei vari costituenti, unite alla loro composizione multielementare, rilevata mediante analisi alla microsonda, permette di risalire in modo univoco alla identificazione di tutti i materiali utilizzati; nel caso di un frammento pittorico è quindi possibile individuare esattamente tutti i pigmenti e la matrice inorganica circostante.

Con questa metodologia analitica è inoltre possibile fruire della sezione lucida per effettuare una mappatura statistica o X-grafia di uno o più elementi: questa possibilità riveste particolare importanza quando si vuole verificare la distribuzione di un determinato composto all'interno del campione in studio.

Microscopia Elettronica a Scansione

L'osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM), costituisce una tecnica

Foto al SEM di alcuni cristalli di Verde Smeraldo (Acetoarsenito di Rame). 2900 X.

analitica tra le più moderne e all'avanguardia e si basa sul fatto che qualsiasi materiale, reso conduttore mediante l'applicazione superficiale di carbone od oro in un sistema sottovuoto, colpito da un fascio di elettroni ad intensità nota, restituisce su uno schermo elettronico la morfologia delle superfici indagate, generando l'immagine tridimensionale e ingrandita del materiale.
L'immagine che si ottiene è dotata di un'ottima profondità di campo per cui si possono osservare in dettaglio i rilievi, le asperità superficiali, le caratteristiche morfologiche di un singolo elemento o cristallo, e le cavità della superficie investigata in una visione stereoscopica.
Si può veramente giungere ad un estremo dettaglio in quanto l'oggetto osservato può essere ingrandito, con buona risoluzione, fino a 40.000-50.000 volte, e in alcuni casi si può arrivare fino a 100.000 ingrandimenti.

Tale tecnica analitica viene solitamente impiegata per osservare le superfici dei materiali che al microscopio ottico e allo stereomicroscopio non sono ben risolvibili ed è generalmente affiancata all'indagine alla microsonda elettronica, con la quale è di norma collegata. E' molto importante qualora si desideri verificare lo stato di conservazione superficiale, risulta particolarmente efficace nel controllo delle prove di pulitura e di protezione, nella caratterizzazione e studio delle patine superficiali, nella verifica della porosità e delle microstrutture di materiali di qualsiasi natura e possono essere studiati nei dettagli i fenomeni di decoesione. Risulta altresì utile nello studio di certi delicati fenomeni di degrado fisico, chimico e biologico dei materiali artistici, risulta molto utile nell'identificazione dei biodeteriogeni, delle essenze lignee, delle fibre naturali e sintetiche e nello studio di alcuni minerali che rientrano nella struttura cristallina di certi pigmenti.

Consulenza e Diagnostica per il Restauro Artistico e Monumentale