Chimica del restauro e della conservazione

Struttura opera policroma

Mentre gli altri manufatti possiedono un’estensione tridimensionale della materia che li costituisce, i dipinti si sviluppano in strati sottilissimi sovrapposti e di differente composizione, oltre che di diversa funzione: sono definiti “stesure pittoriche”. Tra questi la pellicola pittorica è quella che contiene l’informazione artistica, il segno distintivo di un artista, mentre gli altri hanno funzione di supporto e protezione e possono essere realizzati anche da qualcuno di diverso dall’artista stesso.

Supporto

È letteralmente la base dell’opera e se questo non viene preparato adeguatamente essa non esiste. Nella preistoria erano rappresentati semplicemente dalla parete in pietra della caverna dove l’uomo abitava o officiava cerimonie e riti. In seguito vennero usate tavole lignee e tele. Per un dipinto su tavola vengono unite tra loro assi di legno sfruttando prodotti adesivi come colle a caldo (o a freddo) e colle animali. Le componenti proteiche per le colle animali venivano estratte da pelli, cartilagine e ossa di mammiferi. Per opere di grandi dimensioni venivano usati chiodi di ferro o perni lignei. Generalmente veniva applicata una tela sopra la tavola in modo da dividere lo strato pittorico dal supporto in legno, il quale era soggetto ad umidità.

Preparazione e imprimitura

Questo strato serve per rendere la superficie piana e liscia in modo che lo strato pittorico (soprattutto quelli a base acquosa come le tempere) possa seccare per evaporazione e non per assorbimento. La preparazione è molto utile anche per le campiture cromatiche, quei processi che prevedono l’applicazione uniforme di un colore per risaltare dei soggetti o dettagli in un secondo momento (un bianco per risaltare le luci, un nero per sottofondi in ombra o un verde per smorzare il rosa di un incarnato). Lo stato di preparazione consiste in un impasto di gesso e colla animale. Il gesso è in genere solfato di calcio (CaSO₄ x 2H₂O), ma poteva essere sostituito con il “gesso da presa” che ha minore idratazione (solo mezza molecola d’acqua). La differenza tra i due è che il primo ha solo il ruolo di polvere inerte che va a costituire uno stucco che, insieme alla colla, è in grado di pareggiare le micro-irregolarità del legno; il secondo si indurisce fungendo già da legante nonostante l’assenza di colla. Quando un’opera viene analizzata non è possibile stabilire che tipo di preparazione è avvenuta, perché una volta che il gesso da presa viene diluito in acqua e poi steso, questo reagirà con le molecole d’acqua dando gesso bi-idratato (perciò CaSO₄ x 2H₂O). Dopo l’essiccamento, l’impasto è rigido quindi si prosegue alla pianatura e abrasione. Sui dipinti su tela si è perso l’uso del gesso.

Pellicola pittorica

È un film sottile e coerente ottenuto dalla mescolanza di uno o più pigmenti con un legante. I pigmenti sono polveri insolubili e colorate, molto diverse dai coloranti, i quali sono invece solubili in qualche solvente conferendo quindi colore ai materiali. Il legante (o medium) serve a disperdere i pigmenti ed a dare coerenza e stabilità all’intero film pittorico. La pellicola pittorica è lo strato sopra al quale si realizza la creatività dell’artista, ovvero l’opera vera e propria. Alcuni pigmenti assumono colori leggermente diversi a seconda del legante nel quale sono disciolti, secondo gli indici di rifrazione dei materiali (pigmenti, leganti) e di opacità, trasparenza degli strati. Dei pigmenti sono abbastanza trasparenti e vengono spesso mescolati con il bianco di piombo per risultare più brillanti; altri sono opachi, quindi molto coprenti, ma una volta mescolati con il legante possono risultare semitrasparenti se ridotti a spessori minimi (velature). Quest’ultimo è un sistema usato, per esempio, per sfumare gli incarnati in modo delicato. Per ottenere determinate tonalità e per fare le ombre, nella pittura a tempera è possibile sovrapporre gli strati pittorici sfruttando la semi-trasparenza dei pigmenti degli strati più esterni e sfruttando la velocità di essicazione della tempera.

Vernici

Rappresentano lo strato più esterno di un dipinto, sono film trasparenti molto sottili ed incolori. Servono a risaltare il contrasto cromatico della pittura ed a proteggerla da radiazioni incidenti. Le vernici però, invecchiando, diventano gialle o giallo-brune e perciò devono essere rimosse. Esse sono costituite principalmente da resine naturali o sintetiche disciolte in solventi che non andranno a interagire con i leganti della pellicola pittorica sottostante. Anticamente erano resine fossili disciolte in essiccativi irreversibili che ingiallivano in breve tempo.

Sezione stratigrafica

Un esame stratigrafico consente di “leggere” e verificare lo stato attuale dei diversi strati di un dipinto. Dire “sezione stratigrafica” o “prelievo” è la stessa cosa. Un prelievo deve essere totale rispetto allo spessore del dipinto, ma parziale rispetto alla sua superficie dato che consiste in una mutilazione irreversibile del dipinto. Inoltre, una sezione stratigrafica fornisce informazioni sulla precisa porzione prelevata e non sull’intera opera ed è proprio per questo che deve avvenire ai margini di lacune o zone di minor importanza figurativa. Vengono sfruttati diversi tipi di bisturi: stabilita la zona del prelievo, si incide la superficie come a formare un quadrato usando il bisturi con lama a punta; successivamente si incide in profondità seguendo le linee tracciate in precedenza usando un bisturi a taglio. Le incisioni avvengono a lati opposti in modo da ridurre le probabilità di rottura. Il campione viene poi asportato con un bisturi a scalpello.

Per l’osservazione al microscopio, il campione viene inglobato in una resina sintetica perfettamente trasparente e dal basso indice di rifrazione. Il campione viene prima posto su un letto di resina gelificata e, successivamente, ricoperto interamente con la stessa resina. Si attende che solidifichi. Il blocchetto ora ottenuto viene tagliato fino ad ottenere un parallelepipedo. Quest’ultimo viene infine inserito in un contenitore in plexiglas che proteggerà il campione da polvere e agevolerà la sua manipolazione ed osservazione al microscopio. Questo è un sistema che permette di verificare lo stato di coesione dei diversi strati dell’opera e sulla loro composizione. A seconda del tipo di fonte luminosa usata per l’osservazione, è possibile stabilire se le sostanze usate per gli strati (leganti, vernici e adesivi) sono di origine organica o inorganica.

Materiali costitutivi

Nella pellicola pittorica di un’opera policroma si trovano materiali colorati ed impastati con un legante. Sotto di essa, nella preparazione, vengono usati altri leganti insieme ad una carica e questo sarà lo strato sul quale l’artista disegnerà. Al di sopra della pellicola pittorica troviamo una vernice, ottenuta mescolando delle resine, con scopo protettivo ed estetico. Vediamo quali sono i colori che è possibile usare:

• Pigmenti: polveri fini colorate, insolubili nel legante, dotate di corpo e colore. Quello che si ottiene quindi è un impasto granuloso;
• Coloranti: sono sostanze organiche trasparenti, solubili, dotate di colore ma non di corpo;
• Lacche: sono coloranti assorbiti su un pigmento traslucido che fa da supporto.

Vediamo ora i leganti. Sia quelli di origine animale che vegetale hanno struttura polimerica e, per poter essere considerati “buoni leganti” devono possedere certe caratteristiche:

• Coesive e adesive: entrambe permettono la coesione dei grani di pigmento e la loro adesione al supporto sottoforma di film sottile, aderente e ben coeso alla superficie;
• Filmogene: proprietà indispensabile per formare con i pigmenti un fluido omogeneo e con il giusto grado di viscosità per poter essere steso sull’opera facilmente;
• Inerte: ovviamente il legante non deve interagire chimicamente con il pigmento e né solubilizzarlo. Deve risultare resistente, però, alle reazioni fotochimiche e agli agenti atmosferici;
• Trasparente e incolore: indispensabili per non alterare le caratteristiche del pigmento.

Le vernici consistono in resine disciolte in solventi che non andranno a reagire con i leganti della pellicola pittorica. Le resine vengono classificate secondo la loro origine e consistenza: resine vegetali (oleoresine, balsami e resine fossili) e resine animali (gommalacca). Queste resine naturali sono polimeriche e prodotte da piante o secrete da insetti, conosciute fin dall’antichità e usate grazie alla loro proprietà filmogena, adesiva e idrorepellente. Sono tutte costituite da miscele complesse di terpeni.

Tecniche esecutive

Il tipo di tecnica esecutiva viene distinta unicamente a seconda del legante usato:

• Tecnica a tempera: il legante deve essere idrofilo, quindi solubile in acqua o che comunque può essere disperso in acqua. Sono leganti di origine proteica (uova, latte, caseina, colle animali), polisaccaride e perciò ottenuti dalla depolimerizzazione degli zuccheri (gomme vegetali, amido e destrine), sintetica (sostanze acriliche);
• Tecnica ad olio: il legante deve essere idrofobo e vengono usati olio di lino, papavero, semi, tutti oli di tipo siccativo e che contengono molti doppi legami (insaturi). Questo perché l’olio va incontro a polimerizzazione, processo nel quale è necessaria la presenza del doppio legame, formando poi una sorta di pellicola che tiene uniti i pigmenti fra loro (intreccio polimerico delle molecole);
• Tecnica ad affresco: vengono usati leganti inorganici come la calce (idrossido di calcio) che andrà ad intrappolare i pigmenti. Avviene perciò una carbonatazione ed inglobamento dell’intonaco.

Pigmenti e coloranti

Per distinguere i diversi colori faremo una suddivisione delle epoche storiche in cui vennero introdotti o usati maggiormente. Accanto al nome del colore sarà posta una P o una C per distinguere se si tratta di un pigmento o di un colorante. Ricordiamo prima questo:

Età della pietra

I materiali erano di origine naturale, specialmente di natura animale. I rossi ed i gialli si ottenevano dai minerali naturali come Ematite, Goetite e Idrossiematite; i neri si ottenevano dai residui della combustione (carbone, quindi legno bruciato); i bianchi si ottenevano da minerali come Calcite e Aragonite e, successivamente, con le ossa di animali e perciò Idrossiapatite.

• Bianco di calce o bianco d’uovo (P): è carbonato di calcio (CaCO₃), ha ovviamente un’origine naturale perché ottenuto dal minerale Calcite o da gusci d’uovo. Venne usato soprattutto nell’antichità, mentre al giorno d’oggi viene usato per dare corpo ad altri coloranti organici o come riempitivo, piuttosto che come pigmento. Ha un colore più o meno bianco a seconda dell’origine e modeste proprietà coprenti. È abbastanza resistente agli agenti atmosferici ma molto sensibile agli acidi. Usato quasi esclusivamente per pittura murale o nelle preparazioni al posto del gesso;
• Ocra gialla o terra gialla (P): ottenuta da argille (silice e silicoalluminati) che assumono un colore giallo grazie agli ossidi di ferro idrati. È di un giallo opaco con diverse tonalità a seconda del materiale d’origine ed ha una buona coprenza. Resistente agli agenti atmosferici, ma se si disidrata diventa rossa. Usata in tutte le tecniche, ma specialmente negli affreschi (es. alcuni dettagli rossi degli affreschi di Pompei ed Ercolano erano originariamente gialli, ma con le alte temperature dovute all’eruzione sono diventati rossi. Non si sta parlando del Rosso Pompeiano, il quale è rosso e rimane rosso);
• Ocra rossa o rosso sinopia (P): è ossido di ferro anidro (ematite) mescolato ad argille ed altre impurezze. Il suo colore varia dal rosso al giallo a seconda del grado di idratazione e diventa di colore più scuro in base alla quantità di ossidi di ferro. È generalmente di natura minerale vulcanica oppure ottenuta per calcinazione (disidratazione) dell’ocra gialla, usato fin dall’antichità e diffuso in tutto il mondo. In ambiente riducente (bassa quantità di ossigeno) l’ematite si trasforma in magnetite, di colore nero. È inerte verso gli altri pigmenti e usato in tutte le tecniche;
• Nero di carbone (P): sono pigmenti che si ottengono bruciando qualcosa. Si ricava carbonio amorfo, definito così perché la carbonizzazione non è stata completa, e le particelle conservano la struttura cellulare del legno dal quale sono state ottenute (è possibile perciò risalire alla pianta di provenienza analizzando il pigmento). È considerato di origine artificiale proprio perché derivante da una trasformazione (carbonizzazione). Lo si utilizza sin da epoche antiche fino ad oggi, ha sotto-toni bluastri ed ha un basso potere coprente. Viene utilizzato soprattutto nelle tecniche a tempera perché in quelle ad olio generano un film che tende a crettarsi (creparsi). Poco usato anche nella pittura murale;

Età egizia (4000 – 100 a.C.)

La pittura egizia, dal punto di vista cromatico, è molto più ricca rispetto a quella di epoca preistorica perché vediamo comparire anche colori come blu, azzurro e verde. L’azzurro aveva un significato quasi sacro e lo si trovava necessario per determinate rappresentazioni della vita quotidiana (cielo, mare, fiume). Per ottenere i blu ed i verdi si utilizzavano principalmente materiali naturali come i minerali Azzurrite, Malachite (entrambi carbonati di Rame) e Lapislazzuli, i quali non erano reperibili in Egitto e questo fa intendere che questo popolo commerciasse; le stesse tonalità si potevano ottenere con dei pigmenti artificiali, il Blu Egiziano per esempio è una specie di impasto tra Quarzo, Rame e Calcio. Ovviamente con “artificiale” si intende che è avvenuta una trasformazione: l’uomo ha capito, per esempio, che facendo reagire il rame con l’aceto e provocando la sua corrosione, si otteneva deposito di acetato di rame di colore verde che poteva utilizzare come pigmento (Verderame). Si introduce, inoltre, il bianco come pigmento artificiale (Biacca), ottenuto. Era una civiltà molto sviluppata e con tecniche di trasformazione dei materiali molto avanzate.

• Gesso (P): è solfato di calcio biidrato (CaSO₄ x 2H₂O) e può essere sia di origine naturale che sintetica. Viene usato fin dall’antichità ed è di colore bianco con cristalli trasparenti. Risulta solubile in soluzioni acquose di sali di ammonio o carbonati alcalini, pochissimo in acqua. Viene usato soprattutto per preparazioni delle tele e tavole, mescolato con colla animale ed è molto importante controllare il rapporto gesso/colla per ottenere il grado di durezza dell’impasto secco. Si distingue in “gesso grosso” o “gesso fine” a seconda della dimensione della granulazione. Se si tratta di Gesso da presa, quindi gesso semiidrato che viene poi miscelato con acqua, viene usato per calchi e modellare.
• Bianco di piombo o biacca (P): ottenuto dall’acetato di piombo e, successivamente, dalla sua esposizione ad anidride carbonica in modo da ottenere il carbonato di Piombo. Risulta essere un bianco abbastanza coprente ed è stato il bianco più utilizzato fino al XIX secolo e poi sostituito a causa della sua tossicità. Ha una tendenza a scurire se a contatto con acido solfidrico, il quale lo trasforma di solfuro di Piombo che è appunto di colore nero; a seguito di ossidazione esso si trasforma in ossido di Piombo che è invece marrone. Risulta compatibile con tutti gli altri pigmenti, ma nelle tecniche ad acqua reagisce con i pigmenti a base di solfuri. Ci sarebbe un modo per ri-trasformare il Solfuro di Piombo (PbS, nero) in Solfato di Piombo (PbSO₄, bianco), facendo reagire il primo con acqua ossigenata ed in ambiente basico. Questa è una reazione, però, che non viene usata nel restauro perché di tipo irreversibile; inoltre si andrebbe come a introdurre un nuovo materiale che sì, avrebbe lo stesso colore della Biacca originale, ma presenterebbe una composizione differente. Quindi non sarebbe possibile sapere gli effetti di questo nuovo composto su un’opera e, soprattutto, risulterebbe essere una falsificazione. Una reazione invece possibile è quella tra l’Ossido di Piombo (PbO₂, marrone), acqua ossigenata e acido acetico, in modo da ottenere l’Acetato di Piombo (Pb(CH₃COO)₂) che, se fatto reagire con anidride carbonica, darebbe nuovamente l’originario carbonato di Piombo. Questa tecnica però non è possibile nel caso degli affreschi, perché essendo questi a base di carbonato di calcio, l’azione acida dell’acido acetico distruggerebbe l’intonaco.
• Blu egizio (P): è uno dei primi pigmenti artificiali e se ne sono ritrovate delle tracce anche a Pompei, per questo viene definito anche “Blu Pompeiano”. Abbiamo già detto essere una miscela di silicati di Rame e Calcio e la ricetta della sua preparazione venne perduta a seguito della caduta dell’Impero Romano. Se ne trovano delle tracce però in opere di epoca medievale perché si andava a grattare via il pigmento da altre opere in modo da poter riutilizzarlo. Ha una granulazione grossolana e, secondo il tipo di macinazione, si ottenevano blu più chiari o più scuri. È un pigmento molto stabile, ma risulta alterabile in presenza di gesso. Venne usato unicamente nella pittura murale.

Età greco-romana (400 a.C. – 500 d.C.)

In questo periodo si sviluppa la tecnica esecutiva murale dell’affresco, già iniziata in epoca etrusca. Un’altra tecnica molto usata, e che gli artisti degli anni successivi cercheranno di riprodurre, è quella dell’encausto che prevede l’uso di cera.