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Imagen del Teatro Romano de Cartagena. J. M. Rodríguez / AGM
Una capa invisible contra el paso del tiempo

Una capa invisible contra el paso del tiempo

Investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena desarrollan un sistema de protección del patrimonio basado en nanopartículas puras

MARÍA JOSÉ MORENO

Lunes, 29 de enero 2018, 22:14

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Proteger el patrimonio arquitectónico no es siempre tarea sencilla a pesar del interés por el mismo y de la importancia que ha adquirido en las últimas décadas. Son numerosos los estudios realizados en torno a esta preocupación y muchos los esfuerzos invertidos para desarrollar herramientas y técnicas que faciliten una correcta ejecución de las acciones necesarias para mantener el legado histórico en buenas condiciones sin que esto genere ningún tipo de daño colateral.

Precisamente eso es lo que parece que ha logrado un equipo de investigadores del grupo 'Advanced Mortars for Building and Architectural Restoration' (AMBAR) de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), que dirige Marcos Lanzón.

La tesis doctoral de Juan Antonio Madrid les ha llevado a comenzar a aplicar en la conservación de patrimonio nanopartículas puras, un compuesto químico capaz de conservar el patrimonio cultural una vez que es aplicado sobre el material con el que ha sido construido o elaborado.

Las nanopartículas de hidróxido cálcico se han utilizado también en un edificio de la ciudad portuaria

El producto, que se encuentra en proceso de ser patentado, todavía no se está comercializando

Como explica Lanzón, «las nanoparticulas puras, como su nombre indica, son partículas de tamaño muy pequeño en las que el componente activo tiene elevada pureza. En nuestros últimos trabajos, el componente activo obtenido y aplicado fue el hidróxido cálcico, un tipo de nanopartícula con propiedades consolidantes. Entendemos por consolidante una sustancia capaz de reforzar la superficie de un revestimiento, monumento o material pétreo. Por tanto, la aplicación fundamental de las nanopartículas de hidróxido de calcio es conservar materiales de interés patrimonial».

Se diferencian de otras nanopartículas en que una vez aplicadas, las nanopartículas de hidróxido de calcio se transforman lentamente en carbonato de calcio por la acción del dióxido de carbono atmosférico. A primera vista esto no parece gran cosa, pero si se tiene en cuenta que la mayoría de monumentos o superficies a consolidar son de naturaleza caliza, es decir ricos en carbonato de calcio, la ventaja del tratamiento es que introducimos un 'cemento' que se parece mucho al material original. En otras palabras, se trata de un sistema eficiente y a la vez respetuoso para el monumento.

Así los trabajos de laboratorio, realizados en las instalaciones que el grupo tiene en el Servicio de Apoyo a la Investigación Tecnológica de la UPCT, han confirmado la capacidad de estas partículas en piedra, adobe y estuco. Y no se trata de un trabajo excepcional, sino que distintos miembros del grupo están trabajando en sistemas de nanopartículas consolidantes usando enfoques también diferentes.

«En realidad -según Marcos Lanzón- todo parte del agua de cal, que consiste en una disolución de hidróxido de calcio en agua. El problema de este tratamiento es que sólo se disuelven 1,6 gramos del hidróxido por litro de agua lo que hace necesario aplicar muchas veces el consolidante para que sea efectivo. En algunos trabajos se han documentado entre 60-100 impregnaciones consecutivas de agua de cal debido a su baja efectividad. En cambio, el tratamiento de nanopartículas de hidróxido de calcio lo que hace es dispersar (no disolver) partículas muy pequeñas del consolidante en un alcohol de bajo peso molecular. Se consigue así obtener suspensiones estables del hidróxido en base alcohólica con la posibilidad de concentrar el tratamiento mucho más que en el agua de cal».

«Asímismo -añade- el alcohol se evapora rápidamente sin dejar restos en el monumento. Sin embargo, el tratamiento tradicional introduce agua en exceso, lo que facilita su acumulación en zonas sombrías y el desarrollo de microorganismos en el monumento. Por todo ello, el sistema de nanopartículas no solo es más efectivo sino también más respetuoso».

El mecanismo de acción que lleva a que la aplicación de nanoparticulas puras sobre distintos materiales ayude en su conservación se basa en una reacción química relativamente sencilla. Se trata de un proceso de carbonatación del Ca(OH)2 con CO2 atmosférico para formar CaCO3. Al obtener partículas muy pequeñas de hidróxido de calcio (200-400 nanómetros de tamaño) casi todas ellas penetran a través de los poros del material tratado. Una vez dentro del material, el dióxido del carbono atmosférico (CO2) reacciona químicamente con las nanopartículas y las transforma en CaCO3. La conversión a carbonato de calcio ocurre en pocos días y resulta efectiva porque los materiales arquitectónicos de interés patrimonial, así como muchos materiales arqueológicos, suelen ser porosos y ricos en carbonato de calcio.

Con respecto a la forma de aplicar las nanopartículas dependerá de cada caso concreto. Señala el director del grupo de investigación de la Universidad Politécnica de Cartagena que «por ejemplo, en el Teatro Romano de Cartagena, se ha usado un nebulizador que genera un espray muy fino del tratamiento. De esta manera, el consolidante se deposita y penetra homogéneamente en la superficie evitando la acción erosiva del cepillado u otras formas agresivas de aplicación. Al aplicar el tratamiento en el Teatro Romano y dejarlo actuar durante una semana, observamos que las nanopartículas se transformaron en carbonato de calcio, es decir, el mismo 'cemento' natural de la piedra calcarenítica del monumento».

Sobra decir que todo ese proceso ya había sido probado con anterioridad a escala en el laboratorio, usando muestras del mismo tipo de piedra del Teatro. Es decir, los investigadores sabían que el tratamiento iba a funcionar, ya tenían clara la metodología de aplicación e incluso habían cuantificado la efectividad. «Aun así, trabajar en un monumento de estas características impone mucho y no se duerme igual», en declaraciones de Lanzón.

En sillares

Además de haber sido probadas en una quincena de sillares de arenisca del Teatro Romano de Cartagena, para frenar el envejecimiento de este tipo de materiales que afecta gravemente a su durabilidad, las nanopartículas de hidróxido cálcico se han utilizado hasta el momento con éxito en la rehabilitación de un edificio modernista en la calle Santa Florentina.

El objetivo que se han marcado los investigadores de la UPCT es consolidar el material histórico sin dejar residuos potencialmente peligrosos para el sustrato histórico tratado. Además, se podrían estudiar otras aplicaciones o propiedades de las nanopartículas por modificación química (funcionalización) aunque en la actualidad no están trabajando en esto sino en otros procesos de síntesis y en extender el campo de aplicación a otros sustratos históricos.

El producto, que está en proceso de ser patentado, todavía no se está comercializando. No obstante, es algo que no se descarta aunque, explica Marcos Lanzón que «hay que ser consciente que en el desarrollo de productos hay muchos que funcionan y nunca llegan al mercado. No es solo una cuestión de rentabilidad sino de corrientes e intereses concretos. Que el producto funcione es, desde luego, un requisito indispensable pero hay más cosas y prefiero ser prudente».

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