DOTTORATO NAZIONALE IN HERITAGE SCIENCE

Titolo della tesi: Sustainable nanohybrid materials as multifunctional treatments for Cultural Heritage

L’applicazione di materiali sostenibili nella conservazione del Patrimonio Culturale rappresenta una sfida complessa, che richiede la massima riduzione di sostanze tossiche per l’ambiente e per l’operatore, garantendo al contempo l’efficacia dei trattamenti. Le tradizionali pratiche di restauro si basano spesso sull’utilizzo di prodotti di sintesi, come polimeri e solventi organici, che possono comportare rischi per la salute dei conservatori ma anche avere impatti ecologici a lungo termine. Per superare tali limitazioni, la ricerca si sta orientando verso l’impiego di risorse rinnovabili e biodegradabili, come biopolimeri (funori, chitosano ecc.) e nanomateriali naturali (come le nanoargille), che hanno finora fornito dei risultati molto promettenti anche dal punto di vista dell’impatto ambientale. Queste alternative risultano vantaggiose non solo per la loro maggiore sostenibilità, ma anche per la migliore compatibilità con i materiali costitutivi delle opere d’arte. Tuttavia, oltre all’efficacia dei trattamenti, è fondamentale considerare anche diversi fattori quali i costi, la riproducibilità dei risultati e la praticità di applicazione. Tra i nuovi materiali studiati, i biopolimeri rivestono un ruolo di primo piano in diversi settori industriali — dall’agricoltura al packaging alimentare, dalla medicina all’edilizia e all’industria tessile — grazie alla loro non tossicità, biodegradabilità e ridotta impronta di carbonio. Parallelamente, i nanomateriali trovano ampio impiego nella scienza e nell’ingegneria dei materiali per la loro economicità, disponibilità in natura e capacità di migliorare le proprietà ottiche, termiche e meccaniche dei sistemi in cui vengono impiegati. Nel contesto della conservazione del patrimonio culturale, i nanotubi di Halloysite (HNTs) sono particolarmente interessanti per la formulazione di emulsioni, gel e protettivi. In questa tesi di dottorato, ci siamo dunque concentrati sullo sviluppo di nuovi materiali sostenibili a base di su biopolimeri e nanoargille. Questi sistemi ibridi sono stati ampiamente caratterizzati mediante tecniche analitiche tra le quali annoveriamo: microscopia ottica (in luce visibile e in fluorescenza), microscopia elettronica a scansione (SEM), spettroscopia Raman e FTIR, analisi termogravimetrica (TGA) e misure reologiche. Le indagini hanno permesso di approfondire la conoscenza della morfologia, della stabilità termica, del comportamento viscoelastico e delle interazioni molecolari dei materiali, sia nel loro stato originario sia dopo l’applicazione su substrati modello. In seguito, ciascun sistema è stato testato su mock-up o su campioni sacrificali di opere d’arte per valutarne efficacia, compatibilità e sicurezza in condizioni operative realistiche. I risultati hanno confermato le ottime prestazioni e la versatilità di questi materiali, evidenziandone il potenziale come soluzioni eco-compatibili per la conservazione del patrimonio culturale. Nel complesso, i nano-sistemi sviluppati in questo studio si sono dimostrati un’alternativa sostenibile e responsabile alle pratiche di restauro convenzionali. I risultati di questa ricerca sono stati divulgati attraverso pubblicazioni su riviste scientifiche indicizzate ISI, mentre ulteriori manoscritti sono attualmente in fase di preparazione e sottomissione.