Stato di avanzamento

WP1

Analogamente a quanto previsto dagli obbiettivi del WP, si sta svolgendo mensilmente il monitoraggio in situ dell’efficacia con le stesse metodiche applicate nel progetto SUPERARE al fine di ottenere dati confrontabili con quelli precedentemente raccolti.

Si sta procedendo alla valutazione dello sviluppo della colonizzazione e delle sue tempistiche mediante campionamenti microscopici e rilevamento di immagini in luce visibile e UV, e con misure colorimetriche al fine di evidenziare cambiamenti cromatici delle superfici. Si sta inoltre procedendo con la valutazione, durante l’intero periodo di esposizione, di variazioni strutturali dei coating mediante test di interferenza seguendo come standard di riferimento: variazioni colorimetriche (UNE-EN 15886 (2011); UNI EN 15886 (2010); Uni Normal 43/93 (1994)); assorbimento di acqua in-lab e in-situ mediante tubo di Karsten (NormaL 43/88 (1988), RILEM II. “contact sponge method” UNI 11432:2011); assorbimento di acqua a bassa pressione (CNR- Normal 44/93). Per le analisi qualitative si impiegherà invece la microscopia ottica. Infine, le misure di rugosità richiederanno l’utilizzo del profilometro e gli studi morfologici un SEM (Normal 8/81).

WP2

Analogamente a quanto previsto dagli obbiettivi del WP, attualmente si sta lavorando sui prodotti già realizzati per il progetto SUPERARE al fine di avere dei dati confrontabili quando si svilupperanno le medesime analisi sui coating di nuova generazione. si sta procedendo con la valutazione della stabilità meccanica e chimico-fisica delle matrici combinate TEOS/nanoparticelle di TiO2 nonché dei nanocontenitori di silice senza biocidi, al variare di T, RH, ed irraggiamento. I campioni sono sottoposti ad un invecchiamento artificiale accelerato in camera climatica. Le condizioni di invecchiamento sono improntate secondo gli standard tecnici della American Society for Testing and Materials International ASTM D4303-10 con adeguate modifiche in relazione ai campioni trattati nel WP. Si poeocederà successivamente a studi di fotodegradazione esponendo i supporti ad irraggiamento con radiazioni solari ed UV ed in particolare UVA (315-400 nm) ed UVB (280-315 nm) attraverso l’utilizzo di lampada ad hoc con range (200-600 nm). Lo stesso protocollo di invecchiamento verrà adottato per le matrici ed i nanocontenitori funzionalizzati con i nuovi biocidi selezionati.

WP3

Analogamente a quanto previsto dagli obbiettivi del WP, utilizzando come riferimento il recente lavoro di di review sviluppato dal gruppo proponente (Fidanza, M. R., and G. Caneva. “Natural biocides for the conservation of stone cultural heritage: A review.” Journal of Cultural Heritage 38 (2019): 271-286) e dal progetto ECOFRIENDLY BIOCIDES, si è proceduto alla selezione dei biocidi green: eugenolo e olio di origano. Sono stati selezionati 5 litotipi realizzati sotto forma di provini dalle dimensioni di 5x5x1 cm (marmo di Carrara, travertino, malta, mattone e peperino), sui quali in un secondo momento verrà applicato un coating multifunzionale contente le particelle sintetizzate. Si è quindi proceduto alla loro caratterizzazione. I campioni di marmo di Carrara, travertino e peperino sono stati sottoposti ad un invecchiamento termico, consistente in due cicli di riscaldamento a 600 °C e bagno in acqua distillata per 24h, con lo scopo di aumentarne la porosità. Tutti i litotipi non trattati sono stati caratterizzati mediante prove di assorbimento di acqua per capillarità, permeabilità al vapore acqueo, angolo di contatto, profilometria, colorimetria e osservazione al SEM. Le normative utilizzate per le prove normate sono state: UNI EN 15801:2010 per le prove di assorbimento, DIN 52 615 per la prova di permeabilità e NORMAL 43/93 per prove colorimetriche.

WP4

 Analogamente a quanto previsto dagli obbiettivi del WP, sono state sintetizzate nuove nanocapsule caricate con i due biocidi green selezionati (eugenolo e olio di origano). Per l’incapsulamento dei biocidi green scelti, sono state testate diverse procedure di sintesi. Al fine di valutare la procedura migliore, le particelle sono state analizzate al SEM per valutarne la morfologia e la distribuzione dimensionale. Le particelle che hanno fornito il miglior risultato, ovvero dimensioni al di sotto dei 200 nm e un’omogenea distribuzione dimensionale, sono state sottoposte ad un’ulteriore caratterizzazione tramite TEM, BET e µ-Raman. Per valutare la capacità di rilascio del biocida caricato nelle nanocapsule, sono state costruite delle curve di calibrazione. A tal proposito, presso il LASR3 si è proceduto alle analisi di spettrofotometria di assorbimento UV-VIS per l’ottenimento delle curve di calibrazione necessarie alla determinazione del contenuto di biocida rilasciato dalle nanoparticelle. In particolare, sono stati condotti due serie di esperimenti: assorbimento UV di un set di soluzioni a diversa concentrazione di olio di origano (estratto naturale) e di eugenolo (lab grade) preparate presso SpectRaLab. Verificando la linearità dell’andamento delle assorbanze, sono stati provati due approcci alternativi di esplorazione del dominio di concentrazione per entrambi i biocidi:1) distribuzione omogenea delle concentrazioni da analizzare nell’intervallo scelto; 2) ottimizzazione delle ripetizioni ai soli estremi dell’intervallo. Infine, L’analisi dei dati basata sul valore del coefficiente R² aggiustato dei fit lineari ottenuti e sulla varianza residua ottenuta considerando i punti di acquisizione intermedi ha consentito di valutare l’esito migliore.

WP5

 Analogamente a quanto previsto dagli obbiettivi del WP, sulla base delle esperienze pregresse (Bartoli F., Zuena M., Sodo A., Caneva G. (2021). The efficiency of biocidal silica nanosystems for the conservation of stone monuments: Comparative in vitro tests against epilithic green algae. Applied Sciences, 11(15), 6804. https://doi.org/10.3390/app11156804) si sta procedendo all’analisi dell’efficacia ed efficienza biocida confrontando i nanosistemi caircati, i biocidi puri e i nanosistemi vuoti.  Si sono collezionate delle patine biologiche nell’area delle Mura Aureliane in cui si sta svolgendo il monitoriaggio della pregressa sperimentazione in situ e si sono poste a dimora per ottenere una coltura. Tali microrganismi sono identificati a livello morfologico mediante osservazione al microscopio ottico e consultazione di chiavi dicotomiche e si sta procedendo all’identificazione mediante tecniche molecolari. Tali colture miste di microorganismi sono state messe a dimora con i sistemi di nanocaspule caricati con i biocidi green e vuoti, e con i biocidi puri. Secondo tempistiche prestabilite si stanno prelevando i microrganismi e mediante osservazione al microscopio ottico a luce trasmessa, in luce visibile ed UV si sta valutando qualitativamente e quantitativamente all’efficienza ed efficacia dei nanosistemi. La sperimentazione in situ del nuovo coating inizierà a valle dei risultati della sperimentazione in vitro, al fine di avere risultati confrontabili e poter procedere ad una valutazione più precisa e completa.

WP6

Analogamente a quanto previsto dagli obiettivi del WP, in questa prima fase del progetto è stato realizzato un primo prototipo in grado di monitorare la temperatura e l’umidità relativa e di essere alimentato indipendentemente dalla rete elettrica tramite un pannello solare. Per il salvataggio dei dati si è deciso di interfacciarsi con la rete internet, per inviare i dati acquisiti ad un server specifico, in modo da poter avere, in remoto, anche un controllo della sua funzionalità. Il sistema è basato su un microcontrollore Arduino, e a questo scopo è stata utilizzata la piattaforma ThingSpeak, un servizio open-source Internet of Things (IoT) offerto dalla MathWorks che consente di archiviare, visualizzare, analizzare e recuperare flussi di dati nel cloud utilizzando il protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol).  Avendo come obiettivo l’installazione della stazione in una zona non provvista da rete elettrica, è stato scelto di alimentare il sistema tramite un pacco batterie agli ioni di litio con capacità di 5.2 Ah e 7.4 V nominali. Queste sono state collegate a un modulo di celle solari per mezzo di un regolatore di tensione con uscita configurabile. Il pannello fotovoltaico utilizzato è il Phaesum Sun Plus 10 (dimensioni: 355x255x35 mm).  Nel sistema di monitoraggio è stato utilizzato un sensore FS200-SHT20.

In tal modo si sta quindi procedendo alla raccolta di dati ambientali nel sito di sperimentazione presso la Mura Aureliane, e si stanno annotando le criticità dello strumento al fine di migliorarne la funzionalità.