Letterio Cannao
Come anticipato nel precedente articolo pubblicato 11/02/17 sul blog restauro.cannao.eu, su fenomenologie di degrado lapideo, piu precisamente sui processi di deterioramento come quello Chimico Fisico, Biologico, e di tipo antropico, aggiungo, che tra le caratteristiche intrinseche, la porosità, l’igroscopicità, proprietà peraltro comuni a tutti i tipi di material, hanno in questo caso, una particolare importanza, in quanto da esse dipendono la misura e l’entità dell’interazione di qualsiasi oggetto-bene culturale con gli altri componenenti del sistema ambientale.
PREMESSA
Le alterazioni chimiche sono maggiormente riconducibili alle modificazioni del silicio e del carbonato che compongono la pietra.
ESEMPIO DI ALTERAZIONE ROCCE MAGMATICHE
Queste tipologie di litoidi, hanno un alta componente silicatica, sono molte compatte e resistenti ma sono soggette al fenomeno di dilatazione termica che ne incrementa la porosità e la conseguente fragilità strutturale interna. Infatti alcune pietre come il granito, se sottoposte ad attacco acido tendono ad argillificare, in questo caso i feldspati che compongono la pietra si trasformano a seguito della diminuizione del contenuto di silice e dell’aumento di ferro e alluminio.
LE FORME DI ALTERAZIONE PIU’ FREQUENTI SONO:
- Ossidazione • Idratazione • Dissoluzione • Idrolisi
OSSIDAZIONE (erosione per corrosione) L’ossidazione è una trasformazione chimica dei composti presenti dovuta all’azione dell’Ossigeno, conducente a reazioni di Ossido-riduzione, ossia reazioni in cui un elemento componente tende a cedere elettroni (processo ossidativo) e contemporaneamente un altro tende ad assumerne (processo riduttivo).
IDRATAZIONE I fenomeni di idratazione implicano l’azione dell’acqua sui minerali, con il fenomeno dell’assorbimento d’acqua da parte dei minerali.
Esempi noti, sono costituiti dai seguenti:
Trasformazione dell’Anidrite in Gesso con elevati aumenti di volume.
CaSO4 + H2O > CaSO4 . H2O
Anidrite Gesso
Trasformazione dell’Ematite (color rosso) in Limonite (color Giallo)
Fe2O3 + H2O > Fe2O3 nH2O
Ematite Limonite
Analoghi fenomeni possono prodursi nei Silicati e Allumosilicati, come il noto processo di trasformazione dei K-feldspati (ortoclasio) in Caolinite, secondo la reazione: K-Feldspato Caolinite Silice Idrossido di Potassio.
2KAlSi3O8 +3H2O >Al2Si2O5(OH)4 +4SiO2 +2KOH
K-Feldspato- caolinite- Silice-Idrossido di K
DISSOLUZIONE ED IDROLISI (erosione per corrosione) I fenomeni di idratazione implicano l’azione dell’acqua e dell’Anidride Carbonica (CO2) combinata, sui minerali che costituiscono le rocce. L’acqua è un reagente chimico, dissociabile nelle componenti H+ e OH-. Lo ione Idrogeno è responsabile di molti processi di degradazione chimica. Il grado di dissociazione dell’Acqua aumenta esponenzialmente all’aumentare della T ed in presenza di CO2. Il fenomeno dell’ idrolisi è particolarmente dannoso nei calcari e nelle Dolomie, dove tuttavia, in tali condizioni, il Carbonato può essere prima dissociato e poi riprecipitare in condizioni diverse di è Nelle rocce silicatiche, tale fenomeno può anch’esso produrre la trasformazione dei K-Feldspati in Caolinite
2KAlSi3O8 +CO2 + 2H2O >Al2Si2O5(OH)4 +SiO2nH2O +K2CO3
K-Feldspato,Anidride Carbonica, Caolinite,Opale,Carbonato di K
LE FORME DI ALTERAZIONE CHIMICA IN AMBIENTA URBANO SONO:
CARBONATAZIONE SOLFATAZIONE
REAZIONI PIU’ NOTE SONO QUELLE RIQUARDANI I MATERIALI CALCAREI ,la carbonatazione è la reazione de biossido di Carbonio che si trasforma in acido Carbonico.
CO2 +H2O < >H2 CO3
SEMPLICEMENTE ANIDRITE CARBONICA + ACQUA = ACIDO CARBONICO
CaCO3 + H2 CO3 — > Ca (HCO3)2
DA QUESTA REAZIONE SI VIENE A FORMARE IL BICARBONATO DI CALCIO, UN SALE ALTAMENTE SOLUBILE IN ACQUA.
CARBONATAZIONE (Erosione), l’elevata percentuale di CO2 in atmosfera determina il fenomeno cosiddetto delle Pioggie Acide, ossia di precipitazioni contenti elevate concentrazioni di CO2, capaci di abbassare il PH dell’acqua a valori acidi (valori inferiori a 5,6 per aree inquinate). Tale processo favorisce lo scioglimento delle Rocce Calcaree e dolomitiche, per trasformazione del Carbonato di Calcio in Bi-Carbonato di Calcio Bi-Carbonato di Magnesio, più solubili, secondo la reazione.
CaCO3 +CO2 + H2O < >Ca (HCO3)2
Carbonato di Calcio -Anidride Carbonica-Bi-Carbonato di Calcio
MgCO3 +CO2 + H2O < > Mg (HCO3)2
Magnesio-Anidride Carbonica-Bi-Carbonato di Magnesio
La concentrazione di CO2 aumenta al diminuire della T, per cui il fenomeno si aggrava in climi freddi.
LA SOLFATAZIONE ( croste nere)
E’ UNA REAZIONE DEL BIOSSIDO DI ZOLFO CHE SI TRASFORMA IN ACIDO SOLFORICO.
La solfatazione è conseguente alla Presenza di SO2 (Anidride solforosa) in atmosfera. La sua provenienza può essere naturale (emissioni di SO2, durante le eruzioni vulcaniche) o prodursi dai residui di combustione di Carbon fossile e di oli. In presenza di Umidità atmosferica, ed Ossigeno, la SO2 iniziale finisce per produrre H2SO4 (acido solforico), secondo la seguente reazione:
SO2 + ½ O2 > SO3 (Anidride solforosa a Solforica)
SO3 + H2O > H2SO4 (da Anidride solforica ad Acido solforico)
IN QUESTO, LA REAZIONE PIU’ NOTA E’ QUELLA CHE RIQUARDA I MATERIALI CALCAREI.
Il processo si attiva in atmosfera umida, mentre in atmosfera secca, il processo non si produce, per reazione con Carbonati di Calcio, si determina la reazione di trasformazione di queste rocce da Carbonato di Calcio a Gesso, secondo la reazione:
CaCO2 + H2SO4 +H2O + > CaSO4 . 2H2O * CO2
Per le rocce dolomitiche, si produce analogo fenomeno con la formazione di Epsomite. Il gesso essendo molto più solubile del carbonato tende a sciogliersi in soluzione e viene asportato. Nelle aree urbane tale fenomeno è rappresentato dal degrado delle cosiddette ‘croste nere’, depositi di Gesso, il cui colore scuro è dovuto a particelle carboniose, derivanti dalla combustione del Petrolio o del Carbone)
SOLFATAZIONE (Croste nere) processo alterativo
- Ispessimento della crosta caratterizzata da minore porosità
- Assorbimento del calore in modo differenziato rispetto al materiale originario (corpo nero)
- Fratturazioni a seguito delle diverse dilatazioni termiche
- Caduta dello strato interessato dalla crosta
RIASSUMENDO I VARI PROCESSI DI DEGRADO CHIMICO , POSSIAMO ELENCARE :
•Alterazione cromatica, alterazione, più che degrado, conducente a sole modifiche dell’aspetto cromatico del materiale per fenomeni di reazione chimica di alcune componenti presenti responsabili della colorazione (p.e. trasformazione di ossidi ferrici in Limonite con trasformazione dei rossi al rosa ed al giallo, ossidazione di materia organica presente, responsabile della colorazione nera o grigia di alcune rocce, e viraggio verso una colorazione bianca, etc..)
Croste nere, su materiali aventi stessa composizione chimica (Carbonati di Calcio e Magnesio), indipendentemente dalla natura petrografica o fisica del substrato. Conduce alla disgregazione del materiale per caduta della crosta ed alla trasformazione dei Carbonati in Solfati di Calcio o Calcio e magnesio più solubili.
Concrezione, su tutte le superfici, l’incrostazione è dovuta a materiale disciolto e riprecipitato, con morfologia orientata in senso verticale.
•Degradazione differenziale, nel caso del Granito è conseguente ad azione di idrolisi di alcuni minerali feldspatici (ortoclasio), presenti nella composizione della roccia. Il degrado è quindi selettivo. La roccia si degrada non in modo omogeneo, ma in relazione alle componenti più vulnerabili chimicamente.
•Erosione, la fenomenologia può essere imputabile all’azione di erosione per effetto di acque piovane con presenza di Acido solforico o carbonico, conducente alla solubilizzazione di elementi della roccia.
Incrostazioni, su tutte le superfici, l’incrostazione è dovuta a materiale disciolto e riprecipitato (Calcite p.e. disciolta e riprecipitata in condizioni diverse da quelle originarie. Il fenomeno in questo caso determina incoerenze fra la parte preesistente e la parte di neocristallizzazione)
•Macchia, pigmentazione dovuta alla presenza di Sali di materiale metallico su substrati lapidei, consistenti nei prodotti di degrado per corrosione di contigui elementi metallici.
Alla prossima, con l’alterazione di un materiale soggetto a degrado fisico.
Bibliografia:
G. Spadola – il restauro con prodotti chimici EPC libri 2005
Appunti Personali di Letterio Cannao
N.B: Le presenti note sono tratte dalla mia personale esperienza trentennale nell’ambito del recupero dei materiali lapidei.
