Il cancro del bronzo
Tra le varie “malattie” che possono colpire i beni culturali, il cancro del bronzo è certamente uno dei principali nemici degli antichi oggetti in metallo. Con il termine cancro del bronzo si definisce quel particolare degrado, tipico dei materiali di bronzo per l’appunto, che provoca la trasformazione di un oggetto in una pulverulenta massa verde chiaro.
Com’è possibile che un materiale così rigido e resistente possa trasformarsi in qualcosa di tanto impalpabile come la polvere? Cos’è che provoca questa radicale trasformazione?
Il cancro del bronzo (o bronze desease) è una patologia tipica delle leghe ad alto contenuto di rame, causata della reazione di questo metallo con il cloro presente nell’ambiente circostante. Il cloro è un elemento chimico caratteristico dell’aerosol marino, ma presente anche in ambienti cittadini inquinati. Quando il cloro contenuto nell’atmosfera si deposita su un manufatto di bronzo e le condizioni ambientali sono favorevoli allo svolgimento della reazione chimica, sulla superficie metallica si forma cloruro rameoso (CuCl): una massa di colore verde chiaro che, dal punto di vista mineralogico, equivale ad un minerale denominato nantokite.
L’idrolisi della nantokite sulla superficie del manufatto (ovvero, semplificando, la reazione chimica che avviene nella parte più esterna dell’opera in presenza dell’acqua atmosferica), causa la formazione di cuprite (Cu2O) e acido cloridrico (HCl), il quale, in presenza di ossigeno e umidità, torna ad attaccare metallo sano:
2Cu + HCl + H2O + O2 --> Cu2 (OH)3Cl
Come si può facilmente notare, il risultato di questa reazione è la formazione di un particolare precipitato di colore verde-azzurro: il triidrossicloruro. Tra i triidrossicloruri che possono essere rinvenuti su un manufatto affetto da cancro del bronzo abbiamo, in ordine di stabilità: clinoatacamite, paratacamite, atacamite, botallacktite (tutti appartenenti al gruppo dell’atacamite). Questi minerali potranno formarsi in sequenza a partire dalla botallacktite, il minerale meno stabile. Pertanto, se analizzando un metallo affetto da degrado del bronzo dovessimo riscontrare la presenza di clinoatacamite, sapremmo che la catena di degrado è praticamente conclusa e, quindi, l’oggetto studiato è “malato” già da tempo.
Come è ovvio pensare, la presenza di acido cloridrico sulla superficie del manufatto in bronzo provoca, oltre alla precipitazione dei minerali sopra citati, anche la corrosione del metallo fino, in casi estremi, al consumo completo del rame presente. Infatti, un altro dei fattori di diagnosi del cancro del bronzo è l’alveolizzazione della superficie metallica, ovvero il pitting.
Il cancro del bronzo, così aggressivo e inarrestabile, sembra dunque non dare scampo a nessun oggetto in bronzo o in lega a base di rame. Fino a pochi anni fa, una delle procedure standardizzate per tentare di salvare i manufatti degradati da questa piaga prevedeva l’utilizzo del benzotriazolo (BTA), un composto eterociclico in grado di formare complessi insolubili con in cloruro rameoso, i quali agiscono da barriera tra questo composto e l’umidità atmosferica, impedendo di fatto il ciclo di degrado. Sfortunatamente, il BTA è un prodotto tossico per l’operatore e non sempre risolutivo della problematica in questione.
Al fine di risolvere questa spinosa situazione, i ricercatori dell'Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), hanno messo a punto nel 2007 una molecola organica denominata DM02, in grado di bloccare la reattività del cloruro rameoso e, quindi, impedire il formarsi di acido cloridrico e dei depositi minerali sopra descritti.
Dunque, per monete, canne da organo, campane e statue in bronzo malate c’è ancora una speranza di salvezza!
Com’è possibile che un materiale così rigido e resistente possa trasformarsi in qualcosa di tanto impalpabile come la polvere? Cos’è che provoca questa radicale trasformazione?
L’idrolisi della nantokite sulla superficie del manufatto (ovvero, semplificando, la reazione chimica che avviene nella parte più esterna dell’opera in presenza dell’acqua atmosferica), causa la formazione di cuprite (Cu2O) e acido cloridrico (HCl), il quale, in presenza di ossigeno e umidità, torna ad attaccare metallo sano:
2Cu + HCl + H2O + O2 --> Cu2 (OH)3Cl
Come si può facilmente notare, il risultato di questa reazione è la formazione di un particolare precipitato di colore verde-azzurro: il triidrossicloruro. Tra i triidrossicloruri che possono essere rinvenuti su un manufatto affetto da cancro del bronzo abbiamo, in ordine di stabilità: clinoatacamite, paratacamite, atacamite, botallacktite (tutti appartenenti al gruppo dell’atacamite). Questi minerali potranno formarsi in sequenza a partire dalla botallacktite, il minerale meno stabile. Pertanto, se analizzando un metallo affetto da degrado del bronzo dovessimo riscontrare la presenza di clinoatacamite, sapremmo che la catena di degrado è praticamente conclusa e, quindi, l’oggetto studiato è “malato” già da tempo.
Come è ovvio pensare, la presenza di acido cloridrico sulla superficie del manufatto in bronzo provoca, oltre alla precipitazione dei minerali sopra citati, anche la corrosione del metallo fino, in casi estremi, al consumo completo del rame presente. Infatti, un altro dei fattori di diagnosi del cancro del bronzo è l’alveolizzazione della superficie metallica, ovvero il pitting.
Il cancro del bronzo, così aggressivo e inarrestabile, sembra dunque non dare scampo a nessun oggetto in bronzo o in lega a base di rame. Fino a pochi anni fa, una delle procedure standardizzate per tentare di salvare i manufatti degradati da questa piaga prevedeva l’utilizzo del benzotriazolo (BTA), un composto eterociclico in grado di formare complessi insolubili con in cloruro rameoso, i quali agiscono da barriera tra questo composto e l’umidità atmosferica, impedendo di fatto il ciclo di degrado. Sfortunatamente, il BTA è un prodotto tossico per l’operatore e non sempre risolutivo della problematica in questione.
Al fine di risolvere questa spinosa situazione, i ricercatori dell'Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), hanno messo a punto nel 2007 una molecola organica denominata DM02, in grado di bloccare la reattività del cloruro rameoso e, quindi, impedire il formarsi di acido cloridrico e dei depositi minerali sopra descritti.
Dunque, per monete, canne da organo, campane e statue in bronzo malate c’è ancora una speranza di salvezza!
- https://www.cnr.it/it/comunicato-stampa/4636/una-nuova-cura-per-il-tumore-del-bronzo
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