Restauro e conservazione dei beni culturali cartacei: effetti indotti da nanoparticelle nella cellulosa degradata dall'idrolisi acida

Studi sul degrado della carta hanno mostrato come l'idrolisi acida sia la principale causa di degrado dei documenti cartacei. Il processo di deacidificazione non acquoso mediante l’applicazione di nanoparticelle, nel caso dei beni cartacei in cui siano presenti pigmenti e/o inchiostri sensibili all’acqua, risulta essere uno dei metodi più adatti per la conservazione e tutela di tali beni dall’attacco acido. Pertanto in questo lavoro di ricerca sono stati studiati i meccanismi fisici legati all'organizzazione dei frammenti di cellulosa in seguito al fenomeno dell'idrolisi acida e la riorganizzazione della cellulosa dopo la deacidificazione dei campioni mediante le nanoparticelle di idrossido di calcio. Il monitoraggio dei cambiamenti strutturali dei campioni cartacei è stato fatto mediante l'uso di due strumenti basati sulla risonanza magnetica nucleare (NMR): l'NMR-MOUSE, uno strumento a basso campo, che mediante misure non invasive consente, attraverso mappe di correlazione bidimensionali dei tempi di rilassamento T1-T2, di monitorare la distribuzione dell'acqua in differenti siti e uno strumento NMR ad alto campo per le misure di diffrazione e di diffusione delle molecole di acqua. Quest’ultimo strumento ha consentito di rilevare le variazioni morfologiche e dimensionali dei pori nei differenti campioni sottoposti ad analisi. Dai risultati ottenuti si è quindi rilevato che in seguito all’idrolisi acida si ha un’apertura nella struttura microfibrillare della carta dovuta alla rottura dei legami β-glucosidici nelle catene cellulosiche, mentre il processo d’invecchiamento porta alla formazione di legami cross-linking. Questo tipo di riarrangiamento delle catene cellulosiche è accelerato dagli acidi. Invece nel caso del campione deacidificato mediante nanoparticelle è stato osservato che questo riesce a recuperare i parametri fisici del campione non trattato in quanto gli agenti deacidificanti, oltre a neutralizzare gli acidi nella carta, rilegano i frammenti cellulosici agendo come consolidante. I campioni deacidificati inoltre nel processo d’invecchiamento subiscono minori modifiche strutturali rispetto a quelli senza nanoparticelle, indice di un’azione protettiva che queste hanno nei confronti della cellulosa, specialmente dal punto di vista fisico.