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Proteggere il patrimonio culturale grazie alla scienza

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Gubbio: il Palazzo dei Consoli alla mercè delle intemperie

I centri storici di città come Gubbio sono motivo d'orgoglio per i locali e un'irresistible attrazione per i turisti. Ma rischiamo forse di perdere questo patrimonio storico a causa del cambiamento climatico?

Il trecentesco Palazzo dei Consoli è uno dei più imponenti palazzi pubblici d'Italia. Un colossale monumento che però si teme sia in pericolo, a giudicare dalle fessure che appaiono sui muri. La causa potrebbe essere il cambiamento climatico, che sta provocando piogge sempre più forti e più frequenti. Una minaccia che la città sta prendendo molto sul serio. Perché, dice il sindaco Filippo Mario Stirati, "Gubbio è la città della pietra - e quindi in qualche modo è l'elemento che ci sta più a cuore e che dobbiamo tenere più sotto controllo"

Gli scienziati del progetto europeo Heracles stanno studiando gli effetti del cambiamento climatico sui monumenti antichi. I metodi vanno dal monitoraggio satellitare, che indica lo spostamento sul terreno, alle scansioni elettromagnetiche, ai prelievi di campioni delle pareti, come nel test cui assistiamo, effettuato con uno speciale strumento di perforazione, come spiega Giannis Grammatikakis dell'Università di Creta: “Innanzi tutto, al momento del prelievo capiamo quanto sia dura la pietra. Nella fase successiva, un'analisi chimica dei residui di perforazione rivelerà la composizione mineralogica di questa pietra, mostrando possibili prodotti dell'erosione, come ad esempio sali solubili".

Una città collinare come Gubbio sa bene che le piogge possono abbattere muri di pietra. In passato alcune parti dell'antico perimetro di difesa sono crollate a causa delle intemperie, che hanno indebolito la malta facendo cadere le pietre. Quel che rimane delle mura della città viene ora monitorato con attenzione.

Creta: la fortezza di Koules minacciata dalle onde

Gubbio però non è l'unico luogo dove gli scienziati stanno studiando la minaccia climatica. Le fluttuazioni climatiche sono particolarmente pericolose per le zone costiere, ricche di monumenti antichi - come la fortezza di Koules a Creta. Per capire meglio, abbiamo raggiunto gli scienziati locali nelle acque del Mediterraneo, dove le onde stanno erodendo le mura della fortezza. Con il clima, cambia anche la direzione dei venti e la forma delle onde. Che cosa significa questo per le strutture di pietra? La risposta potrebbe giacere in fondo al mare. Questi ricercatori usano un sonar per studiare l'impatto del mare sulle pietre sommerse.

"Questo sonar - spiega l'oceanografo Stelios Petrakis - ci consente di studiare l'immagine del fondale marino. Sulle scansioni possiamo vedere chiaramente delle cavità nelle fortificazioni sott'acqua. Attraverso ripetuti esami di quest'area possiamo osservare come queste cavità si evolvono nel tempo. In questo modo possiamo monitorare i cambiamenti nel danno erosivo".

I ricercatori hanno installato sul fondale sensori che registrano ininterrottamente la temperatura dell'acqua e l'altezza delle onde. Due volte all'anno gli scienziati si immergono per recuperare i dati raccolti dai sensori. Che cosa ne fanno poi? Risponde un collega di Stelios, George Alexandrakis: "Abbiamo bisogno di questi dati per tradurli in un modello digitale dell'impatto che le onde hanno sulla fortezza di Koules. Abbiamo bisogno di misurare l'energia delle onde che si abbattono sulla fortezza. Facendo un confronto con le misurazioni del passato, possiamo estrapolare proiezioni a breve e lungo termine e prevedere in che modo l'energia delle onde si evolverà a causa del cambiamento climatico".

Dopo aver trasferito i dati, gli scienziati rimettono i sensori sul fondale per altri sei mesi di monitoraggio.

Una parte delle rilevazioni viene effettuata all'interno della fortezza, grazie a uno strumento che invia un potente laser sulla superficie delle pareti, trasformandone le particelle in una sostanza analizzabile chimicamente. Il fisico Panagiotis Siozos spiega: "Il cloruro di sodio, il sale, si accumula sulla superficie del muro. È uno degli effetti che il mare ha sulla fortezza. L'acqua penetra nel muro e ne modifica la struttura chimica, e questo ha un impatto significativo sul monumento".

Le autorità locali usano i dati raccolti dagli scienziati per capire come preservare il sito. Si teme che con il cambiamento climatico i vecchi edifici di pietra si degradino più in fretta, rendendone più costosa la manutenzione.

Cnosso: un nuovo tipo di cemento per il Labirinto del Minotauro

Il palazzo di Cnosso, mitico sito del Labirinto del Minotauro, è stato parzialmente restaurato un secolo fa con cemento armato. Gli eventi climatici estremi stanno ora indebolendo il cemento mentre il ferro si arrugginisce. Diventano quindi necessari nuovi tipi di cemento, dice l'archeologa Elisabeth Kavoulaki: "Il nostro progetto di ricerca contribuirà a creare nuovi materiali e a renderli disponibili ai restauratori, in modo da avere finalmente una soluzione adatta a questo particolare monumento. Questo ci aiuterebbe a proteggere meglio questo patrimonio"

Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di malta, aggiungendo nano e microparticelle che ne migliorano la resistenza agli agenti atmosferici, e un nuovo tipo di cemento, simile a quello usato in origine, ma meno poroso, in modo che l'aria non possa penetrare facilmente all'interno.

Per Giuseppina Padeletti, coordinatrice del progetto Heracles, "È un risultato pratico, trasferibile direttamente su un sito archeologico - uno dei più importanti, più significativi, per l'Europa, perché qui è nata la prima civiltà europea, del bacino mediterraneo".

Venezia: un gel per pulire le opere d'arte

Venezia è un altro tesoro culturale minacciato dai cambiamenti climatici, ma anche da altri problemi, dove possono venire in aiuto le nuove tecnologie. Succede ad esempio alla Collezione Peggy Guggenheim.

Il museo, uno dei più importanti in Italia per l'arte europea e americana del secolo scorso, possiede tra l'altro dipinti la cui conservazione è particolarmente impegnativa a causa dei materiali e delle tecniche sperimentali utilizzate, dice la direttrice Karole Vail: "Nell'arte del ventesimo secolo sono stati usati molti materiali nuovi, il che ne rende la manutenzione forse un po' più complicata che in passato. È particolarmente importante prendersene cura, per il pubblico e per le generazioni future".

Oggi queste opere sono protette da teche di vetro. Ma all'epoca di Peggy Guggheneim erano spesso a diretto contatto con l'aria. Parte della luminosità originale è andata persa a causa della polvere e della sporcizia, che può essere molto difficile da rimuovere. Il conservatore capo del museo, Luciano Pensabene Buemi, ci mostra "un dipinto di Jackson Pollock che presenta problemi di conservazione, perché Pollock utilizzava degli impasti materici molto spessi, come possiamo vedere qui. E su questi impasti materici la polvere nel corso degli anni si è fissata".

Per risolvere il problema, i conservatori sono stati aiutati dagli scienziati di un altro progetto di ricerca europeo, Nanorestart. Uno dei quadri di Pollock della Collezione è stato già ripulito utilizzando uno speciale idrogel.

"Il fatto che il gel sia molto più flessibile permette di adattarlo alla superficie, come vedete che in questo momento si adatta alle mie dita - spiega la ricercatrice Maria Laura Petruzzellis -. È inoltre molto elastico, il che questo permette di poterlo posizionare e di non romperlo nel momento in cui lo portiamo via. Non ci sono residui che rimangono sulla superficie, e questo è un grande vantaggio per la sicurezza dell'opera".

A differenza dei metodi tradizionali come i cotton fioc, l'idrogel non lascia fibre intrappolate sulla superficie del dipinto. È sicuro per la pelle e, soprattutto, rimuove la polvere in modo rapido ed efficiente.

Firenze: l'idrogel magico dal mercato infinito

È un laboratorio dell'Università di Firenze ad aver sviluppato l'idrogel con materiali comunemente usati in applicazioni mediche, come le lenti a contatto. La particolarità di questo gel è che contiene strutture micro e nanoscopiche. Strutture che, dice il coordinatore del progetto Piero Baglioni, "sono importanti, perché il liquido deve fluire attraverso questi canali, e poi tra le varie pareti e le varie celle. E giocando su queste due strutture, su come sono fatte, decidiamo quali sono le proprietà finali del gel".

Un metodo che può servire non solo per "spolverare" - per così dire - i quadri. L'idrogel imbevuto di solvente consente ad esempio di rimuovere un pezzo di nastro adesivo da una fragile opera d'arte senza danneggiarne la superficie, grazie a un rilascio estremamente lento dei materiali.

Ma il potenziale di questo gel nano-strutturato va ben oltre il restauro delle opere d'arte. Ad esempio può servire per rimuovere rivestimenti da vari tipi di superficie, un'applicazione molto comune in ingegneria. Le potenzialità sul mercato sono infinite, conclude Piero Baglioni: "Abbiamo già varie richieste da vari reseller, che vogliono l'esclusiva per l'Europa, per la Cina, per l'India...".

Dai cambiamenti climatici su scala planetaria ai più minuscoli granelli di polvere, la scienza è mobilitata su tutti i fronti nella difesa del nostro patrimonio artistico e storico.

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