Conservación del arte y nanotecnología: una maravillosa confluencia de las artes y las ciencias

Originalmente publicado en inglés por Sunipa Pramanik
Publicado el 12 de mayo del 2012
Traducido por Astrid C. Rodríguez Vélez y Solimar Pinto Pacheco, Editado por Mariah Dooley

El arte es un lenguaje que puede trascender los límites geográficos, culturales y cronológicos, y nos ayuda a explorar el legado de nuestra humanidad y creatividad. Thomas P. Campbell, el noveno director del Instituto Metropolitano de Arte, lo dijo bien en su charla de TED:

“Poner a las personas cara a cara con nuestros objetos es una forma de llevarlos cara a cara con personas a través del tiempo, a través del espacio, cuyas vidas pueden haber sido muy diferentes a las nuestras, pero que, como nosotros, tenían esperanzas y sueños, frustraciones y logros en sus vidas, y creo que este es un proceso que nos ayuda a entendernos mejor, nos ayuda a tomar mejores decisiones sobre hacia dónde nos dirigimos.”

El uso del arte como medio para conectar a las personas es algo cada vez más relevante en el mundo diverso y complicado en el que vivimos, lo que hace que la conservación y preservación del arte sean aún más importantes. La conservación del arte une los campos de las artes y las ciencias en la búsqueda de rescatar obras de arte de siglos de antigüedad, así como en la protección de las mismas de posibles daños futuros.

¿Pero que tiene que ver esto con la nanotecnología? 

El laboratorio de ciencias de la conservación en el Museo de Arte de Indianápolis

El laboratorio de ciencias de la conservación en el Museo de Arte de Indianápolis (imagen de Richard McCoy)

Como estudiante del Centro de Nanotecnología Sostenible (CSN) con un interés en el arte, me pregunté si las nanociencias tienen algo que aportar al campo de la conservación del arte. El Centro de Investigación para Coloides y Nanociencia (CSGI, por sus siglas en italiano) en Italia está explorando algunas de estas posibilidades,1-5 y hablaré de algunas de ellas en este post.

Nano-gotas para la eliminación de aceites

Un ejemplo del trabajo de conservación del arte del CSGI son las nano-gotas de aceite en agua llamadas micelas y micro emulsiones, que se han utilizado para eliminar la suciedad y la mugre de las pinturas de paredes y caballetes. Estas proporcionan una alternativa a los disolventes orgánicos que contienen hidrocarburos, como el éter de petróleo y el alcohol blanco, que son menos amigables con el medio ambiente. También tienen la ventaja de ser altamente eficientes en el proceso de limpieza. Esto se debe a que la alta área de superficie de las nano-gotas de solvente orgánico aumenta su interacción con las superficies.

Nano-gotas para la eliminación de aceites

Un ejemplo de cómo las partículas más pequeñas (derecha) tienen más área de superficie que las partículas más grandes (izquierda). El solvente en la superficie de las nano-gotas tendrá mayor área superficial para interactuar con la suciedad en una pintura que los materiales solventes convencionales. (imagen de Julie Sandeen)

Este proceso de limpieza de nano-gotas se utilizó por primera vez para la restauración de pinturas en la Capilla Brancacci en Florencia, Italia. Los restauradores utilizaron gotas de hidrocarburo (aceite) estabilizadas en agua por sustancias llamadas surfactantes. Los surfactantes pueden actuar como agentes humectantes al reducir la tensión superficial entre dos líquidos diferentes (en este caso, aceite y agua). La suciedad (cera en este caso, otro tipo de hidrocarburo) fue removida y se confinó dentro de las nano-gotas de aceite. (Para otro ejemplo de la regla química de “igual disuelve igual”, consulta esta publicación del blog).

Pinturas en la Capilla Brancacci

Pinturas en la Capilla Brancacci (imagen de Sailko)

Nanocontenedores para pintura en escamas

Otra aplicación de la nanotecnología en la conservación del arte tiene que ver con la reparación de pintura en escamas. La descamación puede ocurrir en la pintura vieja debido a la degradación de los aglutinantes dentro de la pintura. Los polímeros sintéticos se han aplicado ampliamente a los artefactos desde la década de 1960 para consolidar la pintura descascarada y desprendida debido a que son buenos adhesivos, fáciles de usar y no afectan la intensidad original de los colores. Sin embargo, el uso de polímeros sintéticos en realidad puede causar más daño que bien, particularmente para pinturas murales; ya que pueden dañar físicamente la superficie de la pintura, lo que resulta en más descamación, desconchado y eliminación de la pintura. Además, estos polímeros pueden degradarse con el tiempo debido a la exposición a la luz y al aire, causando el amarilleo y la fragilidad de la pintura.

Para reparar algunos daños causados por estos polímeros sintéticos problemáticos, los restauradores utilizaron un sistema de microemulsión a base de agua que contiene agua y sustancias químicas llamadas ésteres junto con surfactantes. Estas sustancias eliminaron con éxito los antiguos copolímeros de acrílico-vinilo que se habían aplicado a los murales mayas y nahuas, en los sitios arqueológicos de Mayapán y Cholula en México.2 Los contenedores de nanómetros de los ésteres orgánicos son muy efectivos para interactuar con el recubrimiento de polímero de descamación y para separarlos de la superficie. Este sistema también se utilizó con éxito para remover un revestimiento de polímero comercial que se había aplicado en la década de 1970 para preservar las pinturas de la Basílica de la Anunciación en Nazaret (Israel) que representan el Jardín del Edén.

Ejemplo de restauración de pintura de la Basílica de la Anunciación en Nazaret

Ejemplo de restauración de pintura de la Basílica de la Anunciación en Nazaret (imagen adaptada con permiso de Baglioni et al.,4 Copyright 2012 American Chemical Society)

Nanopartículas para restaurar artefactos y huesos

Las nanopartículas duras e inorgánicas, como el hidróxido de calcio y las nanopartículas de sílice, también están siendo utilizadas en varias restauraciones del arte junto con las emulsiones de nano-gotas porque son muy estables. Cuando se aplican en artefactos y pinturas porosas, las nanopartículas de hidróxido de calcio (Ca(OH)2) pueden penetrar en la superficie debido a su pequeño tamaño y altas interacciones en la superficie. Las partículas de Ca(OH)2 pueden reaccionar con el dióxido de carbono (CO2) atmosférico dentro de los poros de un objeto y transformarse en una nueva red de carbonato de calcio para restablecer las propiedades mecánicas de los artefactos originales, restaurándolas y asegurando que las futuras generaciones puedan disfrutar estas hermosas obras de arte. Este método fue utilizado en la consolidación de pinturas murales mayas en Calakmul, México.1

Restauración de murales mayas utilizando nanopartículas de Ca(OH)2 en el patrimonio mundial de UNESCO en Calakmul, México.

Restauración de murales mayas utilizando nanopartículas de Ca(OH)2 en el patrimonio mundial de UNESCO en Calakmul, México. (a) Las pinturas murales después de la restauración. (b) Imagen de luz visible que muestra las escamas de pintura desprendidas antes de la aplicación de nanopartículas. (c) Imagen de microscopía electrónica de barrido de las nanopartículas de Ca(OH)2 aplicadas a la superficie pintada degradada. (d) Imagen de luz visible que muestra escamas de pintura re-adjuntadas y re-adheridas luego de la aplicación de nanopartículas. (Reimpreso con permiso de Macmillan Publishers Ltd: Nature Nanotechnology, copyright 20151)

Las nanopartículas de Ca(OH)2 también pueden ser utilizadas en la restauración para recuperar huesos para la investigación en arqueología y paleontología. La descomposición de los huesos antiguos se basa en un mecanismo similar a la osteoporosis, una condición que generalmente afecta a los adultos mayores y causa fragilidad de los huesos debido a la pérdida de calcio. Al permear el hueso y al reaccionar con CO2 y magnesio traza, las nanopartículas de Ca(OH)2 pueden simular y fortalecer las estructuras óseas.1

Otro ejemplo de restauración en superficies duras utiliza un tipo diferente de nanopartículas. Un método más antiguo para restaurar estructuras a base de piedra como monumentos históricos, iglesias y catedrales utiliza soluciones de ortosilicato de etilo, que desafortunadamente pueden causar grietas en los materiales cuando se secan. Un nuevo método alternativo consiste en agregar nanopartículas de sílice a las soluciones de ortosilicato de etilo, que pueden formar estructuras de cadenas flexibles que reducen las posibilidades de desarrollar grietas.1

La Catedral de Constanza

La Catedral de Constanza: un ejemplo de una estructura que ha sido reparada con soluciones de ortosilicato de etilo6 (imagen de Zairon)

La nanotecnología está empezando a ofrecer algunos nuevos e increíbles avances en nuestra capacidad para restaurar y preservar el arte. Sin embargo, al igual que con cualquier otra aplicación de nanomateriales, también debemos considerar los problemas de liberación ambiental y de salud antes de adoptar el uso generalizado de estas técnicas. Por ejemplo, en algunos casos, la liberación de nanopartículas de los artefactos de piedra a base de sílice se controla mediante el uso de técnicas de injerto para unir de forma estable estas nanopartículas en la superficie. Esto funciona mediante la funcionalización de las nanopartículas con grupos a base de sílice, que pueden fusionarse con las piedras. La nanotecnología como solución de restauración de arte es claramente un campo prometedor y será emocionante ver cómo se desarrolla en el futuro.


RECURSOS EDUCATIVOS (en inglés)


REFERENCIAS (en inglés)

  1. Baglioni, P.; Carretti, E.; Chelazzi, D. Nanomaterials in Art Conservation. Nature Nanotechnology.201510 (4), 287–290. doi: 10.1038/nnano.2015.38
  1. Baglioni, P.; Berti, D.; Bonini, M.; Carretti, E.; Dei, L.; Fratini, E.; Giorgi, R. Micelle, Microemulsions, and Gels for the Conservation of Cultural Heritage. Adv. Colloid Interface Sci. 2014205, 361–371. doi: 10.1016/j.cis.2013.09.008
  2. Baglioni, M.; Giorgi, R.; Berti, D.; Baglioni, P. Smart Cleaning of Cultural Heritage: A New Challenge for Soft Nanoscience. Nanoscale 2012, 4, 42–53. doi: 10.1039/C1NR10911A
  3. Baglioni, M.; Berti, D.; Teixeira, J.; Giorgi, R.; Baglioni, P. Nanostructured Surfactant-Based Systems for the Removal of Polymers from Wall Paintings: A Small-Angle Neutron Scattering Study. Langmuir 2012, 28, 15193-15202. doi: 10.1021/la303463m
  4. Baglioni, P., Carrasco Vargas, R., Cordeiro Baqueiro, M. & Chelazzi, D. in Science and Art: The Painted Surface (eds Sgamellotti, A., Giovanni, B. G. & Miliani, C.) Ch. 4, 68–93 (Royal Society of Chemistry, 2014).
  5. Wheeler, G. & Getty Conservation Institute. Alkoxysilanes and the Consolidation of Stone. Los Angeles: Getty Publications, 2005.