IL DEGRADO DEI MATERIALI LAPIDEI

Il degrado di una pietra, indipendentemente dalla sua origine, è la risposta all’azione dei fattori atmosferici che costituiscono i nuovi parametri ambientali quando essa affiora sulla superficie terrestre. Attraverso questo processo la pietra raggiunge un nuovo equilibrio dinamico, legato alle variazioni delle condizioni ambientali con le quali si trova ad interagire. Si tratta di un fenomeno in continua evoluzione, che non si arresta nel tempo ma che, al contrario, può essere accelerato in determinati contesti, dalla presenza isolata o sinergica di specifici fattori ambientali.

dove:

i = fattori intrinseci della roccia; e = fattori estrinseci della roccia.

i = ƒ (n, s, T) dove:

n = composizione mineralogica della roccia;

s = superficie disponibile agli agenti atmosferici (tessitura,fessurazione); T = tempo geologico. e = ƒ (T, Hr, P, pH, Eh, gm, b) dove: T = temperatura dell’aria; Hr = umidità dell’aria; P = pressione atmosferica; pH = potenziale dell’idrogeno; Eh = potenziale redox;

gm = azione della lisciviazione chimica; b = attività biochimica e biofisica.

Lo stadio di alterazione di una roccia usata come pietra da costruzione può essere definito quantificando l’alterabilità di questa roccia (w’), ovvero la variazione di certe sue caratteristiche (m) in un tempo limitato (secoli)

w’ = ∆m/∆t dove

t = “tempo umano”.

I fattori responsabili dei fenomeni di degrado sono numerosi, in quanto legati non solo alle caratteristiche fisiche del materiale, dipendenti a loro volta dalla composizione mineralogica e petrografica, ma anche dalla forma e ubicazione del manufatto e dal contesto ambientale in cui lo stesso viene a trovarsi. Le modalità ed i tempi di interazione di tutti questi fattori sono estremamente variabili a seconda dei casi, così che lo stesso materiale può rispondere in maniera differente ai fenomeni di degrado, rendendo ancora più complessa una stima sulla durevolezza del materiale stesso.

L’acqua è il fattore che più di ogni altro gioca un ruolo decisivo nel degrado delle superfici lapidee: la sua azione si esplica sia in modo diretto (attraverso processi di idrolisi nei silicati e di dissoluzione nei carbonati), che indiretto (attraverso processidi idratazione-deidratazione, cicli di gelo-disgelo, cristallizzazione di sali).

In generale i fenomeni di degrado possono essere ricondotti a cause di natura fisica, chimica e biologica.

2.4.1 DEGRADO FISICO

E’ dovuto a fenomeni fisici che esercitano un’azione meccanica di disgregazione della pietra o del manufatto. Questo tipo di degrado colpisce le rocce soprattutto in climi o molto freddi o molto caldi: nel primo caso il degrado sarà dovuto a ripetuti cicli di gelo e disgelo, mentre nel secondo le temperature troppo elevate provocheranno dilatazioni differenziali dei minerali e quindi tensioni interne, che, associate a forti escursioni termiche, saranno causa di deterioramento. I fattori di influenza principali responsabili del degrado fisico sono dunque individuabili nella composizione mineralogica della roccia, nella sua grana e nella sua tessitura

Le cause responsabili del degrado fisico sono:

• crescita di cristalli (di ghiaccio o di sale); • espansioni termiche;

• abrasione eolica;

• esposizione alle radiazioni luminose; • sollecitazioni meccaniche.

Conseguenza di questi processi è la comparsa nella pietra di fratture, deformazioni, porosità, disgregazioni superficiali.

2.4.2 DEGRADO CHIMICO

E’ essenzialmente legato all’interazione acqua/lapideo. L’alterazione chimica determina una modificazione del materiale con formazione di soluzioni saline e minerali insolubili. Tra le cause principali vi sono fenomeni di:

• idratazione; • idrolisi; • dissoluzione; • carbonatazione; • ossidazione. 2.4.3 DEGRADO BIOLOGICO

Il biodeterioramento che interessa le superfici lapideee è legato all’azione di organismi viventi (biodeterigeni) e si manifesta generalmente in ambienti caratterizzati da umidità relativa alta, temperatura alta, ventilazione scarsa, forte presenza di fonti luminose ed apporto di sostanze organiche.

In genere sui materiali lapidei il degrado di tipo biologico si innesca solo dopo che questi hanno già subito un degrado legato all’esposizione in ambiente esterno.

L'azione del biodeteriogeno può esplicarsi sia fisicamente che chimicamente; nel primo caso è legata allo sviluppo dell'organismo all'interno di pori e fratture della pietra con creazione, durante l'accrescimento, di tensioni destabilizzanti. Nel secondo caso essa è invece legata al metabolismo ed alle deiezioni animali che possono contenere sostanze acide o saline che agiscono direttamente sulla composizione chimica dei minerali costituenti la roccia.

L’entità del degrado dipende soprattutto dalla tipologia vegetale con particolare influenza della struttura organica dell’apparato radicale.

Gli organismi biodeterigeni possono essere:

• autotrofi, sono in grado di sintetizzare sostanze organiche partendo da sostanze inorganiche (sfruttando l’energia luminosa) e comprendono licheni, alghe, cianoficee, muschi e piante superiori;

• eterotrofi, sono incapaci di sintetizzare sostanze organiche partendo da sostanze inorganiche. Esempi di organismi eterotrofi sono: batteri, funghi, lieviti (Amoroso, 2002).

I principali organismi vegetali che colonizzano la superficie delle statue in PV e le murature in TGN sono alghe e licheni.

I licheni sono visibili ad occhio nudo e non hanno la capacità di penetrare nel substrato a grandi profondità. Si trovano principalmente in ambienti ben ossigenati esposti ad irraggiamento solare diretto o in zone d’ombra e hanno la tendenza a sparire dalle aree fortemente antropizzate in quanto gli inquinanti gassosi inducono danni a livello morfologico e genetico. Per questo motivo sono ottimi indicatori dell’inquinamento dell’aria.

Le alghe e i cianobatteri intaccano soprattutto la parte superficiale della pietra perché necessitano di luce per la loro crescita. Essi formano sulla pietra degli strati di consistenza e colorazione variabile, a seconda che il supporto sia asciutto o umido: le alghe azzurre si sviluppano in ambienti umidi e poco illuminati e danno origine a depositi nerastri, mentre le alghe verdi crescono principalmente in zone umide e illuminate, ma al riparo da irraggiamento diretto; quest’ultime provocano patine verdi sulle superfici dei muri degli edifici e delle statue (Amoroso, 2002).

L’attacco biologico può avvenire anche indirettamente; è il caso delle deiezioni animali, quali il guano di piccione, che, per l’acidità e il contenuto salino, costituisce un effetto altamente aggressivo nei confronti delle statue in pietra tenera.

2.4.4 DEGRADO ANTROPICO

Si definisce di natura antropica ogni forma di alterazione o modificazione dello stato di conservazione di un bene culturale (o del contesto in cui esso è inserito) indotta dall’uso improprio. Le cause più frequenti sono: