Desarrollo de nuevos nanomateriales aplicados a la restauración del patrimonio histórico en rocas calizas

Abstract

Las calizas son un tipo de piedra que ha sido ampliamente utilizada como material de construcción desde tiempos antiguos, y su preservación es importante para la conservación de edificios históricos y contemporáneos. Estudios preliminares sobre las causas de los daños presentes en monumentos de Sevilla (España) concluyen que el biodeterioro y otros factores de alteración son los principales factores de riesgo que favorecen el deterioro de nuestro patrimonio cultural. Además, el incremento de otros factores de alteración, como la contaminación atmosférica, aceleran los procesos de degradación de la piedra, lo que conlleva continuas intervenciones de mantenimiento y restauración, especialmente utilizando consolidantes para recuperar la cohesión de la piedra y/o biocidas para evitar la formación de biopelículas. Actualmente se utilizan diferentes tratamientos para este cometido pero, en muchos casos, estos productos han mostrado importantes inconvenientes, por ejemplo, baja durabilidad, posibles incompatibilidades con el sustrato pétreo o alta toxicidad para el hombre y el medioambiente. En esta tesis, se han diseñado, sintetizado y probado en caliza diferentes tratamientos consolidantes y biocidas basados en nanopartículas. Estas investigaciones han dado lugar a siete artículos publicados, o enviados, a revistas internacionales de reconocido prestigio, y que se adjuntan en el Capítulo 5, así como un capítulo de libro y una patente en los Anexos. Hemos creado nuevos protocolos para evaluar tratamientos consolidantes o biocidas, diseñando nuevos ensayos como, por ejemplo, placas cromatográficas de mortero fino para estudiar el comportamiento de las suspensiones de nanopartículas en piedra, o la aplicación por primera vez de técnicas como la espectroscopia inducida por ablación láser (LIBS) para medir la penetración de nanopartículas metálicas en el sustrato pétreo, o la tomografía de coherencia óptica (OCT) para analizar el grosor de las capas causadas por consolidantes o biopelículas sobre la superficie pétrea. En cuanto a los productos consolidantes, hemos diseñado un nuevo nanocompuesto basado en hidróxido de calcio y óxido de zinc con propiedades fluorescentes que permite hacer discernible una intervención y medir fácilmente la penetración del tratamiento bajo luz ultravioleta. La comparativa con otros consolidantes nos ha permitido concluir que este nuevo tratamiento tiene buenos resultados y mejor durabilidad que los otros. En el caso de los biocidas, hemos diseñado y sintetizado nanopartículas de plata y de plata/dióxido de titanio, las cuales han mostrado una alta capacidad para inhibir biopelículas de algas. El uso de concentraciones adecuadas nos permitió evitar cambios estéticos indeseados mientras que, en el caso de las calizas blancas, es posible utilizar otras nanopartículas con resultados similares, por ejemplo, las nanopartículas de óxido de zinc.