Cómo la radiación puede restaurar un objeto de importancia histórica, artística o cultural

Desde el descubrimiento de la energía nuclear se han desarrollado muchas aplicaciones como la producción de electricidad, diagnóstico y tratamiento de enfermedades, cuidado del medio ambiente, etc. aunque una de ellas es poco conocida y es el estudio, conservación, restauración y desinfección del patrimonio cultural, artístico o histórico.

En este artículo, nos centramos en la ciencia y tecnología nuclear aplicada a la restauracción de obras y objetos históricos, no obstante, si quieres saber más sobre qué más se puede hacer, echa un vistazo a nuestro artículo: ¿Qué puede hacer la tecnología nuclear por el patrimonio artístico, cultural e histórico?

En ocasiones, no sólo se estudia y/o se desinfecta un objeto, sino que es necesario restaurarlo. Para ello, se irradia para restablecer los enlaces químicos del objeto deteriorado, con lo cual se ayuda a fortalecerlos y solidificarlos. Este método conlleva empapar el objeto o el material con una resina líquida y después exponerlo a radiación para endurecerlo y reforzarlos.

Gracias al método de consolidación, el objeto parece prácticamente intacto, no obstante, el material y sus propiedades físicas se han transformado de tal manera que se han vuelto más fuertes y densas.

Uno de los materiales que más se restaura es la madera ya es orgánico compuesto, formado por fibras de celulosa en uan matriz de lignina, higrosc´pico y anisotrópico, lo que hace que sea altamente biodegradable y, sin precauciones de conservación, puede destruirse rápidamente debido a su baja estabilidad química.

Por lo tanto, las condiciones ambientales así como las actividades humanas, puede promover significativamente su degradación. De hecho, es muy sensible al clima, a la luz (especialmente a los rayos ultravioleta) y a las variaciones de temperatura y humedad del aire. Durante las variaciones climáticas del medio ambiente, el nivel de humedad interna de la madera varía, lo que provoca hinchazones o retracciones, pudiendo producir deformaciones y grietas, desgarros o desconchados.

Otra causa importante de degradación de la madera seca son los ataques biológicos de insectos xilófagos. Las más comunes en muebles y estatuas son el lyctus, el anobium punctatum o carcoma pequeña y el reticuliternus o termita. Las larvas de los dos primeros se alimentan excavando galerías en la madera, lejos de la luz y al final de su ciclo de vida, la larva se transforma en un insecto que vuela, dejando un "agujero de vuelo" en la superficie.

Los hongos también son un problema en la madera porque provocan que ésta se desestructure, la madera pintada se hinche y se agriete.

A continuación, se detallan algunos ejemplos de objetos que han sido restaurados con técnicas nucleares:

Barcaza Arlés Ródano 3

Los materiales arqueológicos anegados a veces han permanecido durante siglos en un ambiente húmedo o acuosos y parecen estar intactos, no obstante, su estructura interna ha sufrido daños irreversibles. En otros casos, como en el fondo de lagos, ríos, mares y suelos donde el nivel frea´tico se ha mantenido constante en el tiempo, la ausencia de oxígeno (ambiente anaeróbico) puede preservar la madera, el cuero y las fibras de una rápida degradación aunque se siguel disolviendo por el efecto del agua.

En 2011, se aplicó irradiación a una barca de madera romana del siglo I que se había encontrado en el río Ródano en Arles (Francia), llamada "Arles-Rhône 3" y con 31 metros de longitud. Tras su descubrimiento, a medida que la barca se secaba, la madera empezaba a caerse a trozos. Para salvar esta antigua reliquia, los especialistas de ARC-Nucléart utilizaron la técnica de consolidación por liofilización con PEG (Polietilenglicol), es decir, desencadenar una reacción de polimerización química mediante radiación gamma que consiste en:

• Impregnar el objeto con una resina compuesta por una mezcla de estireno y poliéster en un autoclave mediante un proceso de vacío-presión.
• Una vez impregnado el objeto y con una limpieza, la exposición a radiación gamma actuará como catalizador e inducirá la reticulación de los dos componentes que se polimerizarán y crearán así una red tridimensional sólida en el objeto.

De esta forma el objeto se ha convertido en un compuesto de madera y plástico, resistente a la humedad (la mezcla de estireno y poliéster es hidrófoba), muy denso y mucho menos sensible a las condiciones climáticas del lugar de almacenamiento o exposición en el que se conservará.

La Virgen y el Niño de Noiron-sur-Seine

Otro ejemplo es la restauración de la Virgen con baldaquino de Noiron-sur-Seine y realizada por ARC-Nucléart. Tenía una preciosa policromía por debajo de la cual la estructura de madera estaba completamente polvorienta. Tras una impregnación al vacío de resina radiopolimarizable, seguida de una exposición a radiación gamma, la pieza volvió a recuperar su belleza original.

Conservación de libros

El caso "Gantt" ocurrió en 1980 en los Estados Unidos al heredar la Universidad Johns Hopkins una colección de documentos de gran valor propiedad del señor Gantt. La colección estaba en una casa en pésimas condiciones, infectada por insectos, roedores, gatos y perros. Las condiciones de la colección eran realmente lamentables. Tras estudiar las posibles opciones para tratar la colección y "sanearla" finalmente, se llegó a la conclusión de que la única posibilidad de poder recuperar tan valiosa colección, pasaba por "limpiarla" mediante irradiación. Se administraron 4,5 kGy de rayos gamma (⁶⁰Co). Los encargados de la colección han declarado que en los años transcurridos desde aquella operación, no ha habido ningún problema con los documentos irradiados.

En 1997, la biblioteca de la Universidad de Colorado se inundó debido a las fortísimas lluvias caídas de forma incesante durante tres días. Como resultado de aquello un gran número de documentos de dicha biblioteca resultaron dañados por el agua. Se intentó por distintos métodos recuperar dichos documentos (distintos métodos químicos o congelación). Finalmente, decidieron que la única opción de recuperar tan valiosos documentos (cerca de 500.000 ejemplares) era sometiéndolos a irradiación. Utilizaron rayos gamma (⁶⁰Co), administrando dosis de 15 kGy.

Hasta el momento la irradiación para la conservación de libros y documentos de archivos ha sido muy exitosa en circunstancias de emergencia.

Combinación de técnicas nucleares para recuperar una estatua de bronce

En ocasiones para recuperar un objeto y conocer todo sobre el mismo es necesario aplicar varias técnicas nucleares de forma conjunta, tal y como fue el estudio y restauración de una estatua de bronce que se descubrió en las aguas del mar Adriático a más de 45 metros de profundidad en 1996. Durante una década, los investigadores utilizaron técnicas nucleares para determinar su edad, origen e incluso los métodos de fabricación.

Tras sacarla del mar estaba muy dañada por la corrosión, por lo que se sometió a un largo proceso de desalación y restauración hasta 2005. Al terminar, se dieron cuenta que el tema de esta estatua de Apoxiómeno representando a un atleta quitándose el sudor y el polvo del cuerpo es recurrente, no obstante se desconocía si era romana o griego. Por lo tanto, mediante la datación por carbono-14, se pudo determinar que la estatua se hizo entre el año 100 a.C y 250 a.C.

En 2009, mediante la técnica basada en aceleradores llamada emisión de rayos X inducida por micropartículas (PIXE), determinaron la composición original de la aleación y junto con la espectrometría de masas multicolectora con plasma acoplado por inducción conocieron mejor la composición isotópica del plomo de la estatua.

Los isótopos son formas específicas de un elemento químico que tienen una masa atómica y unas propiedades físicas diferentes. Partiendo de la proporción de los diferentes isótopos del plomo presentes en una muestra y comparando esa proporción con las propiedades conocidas de las zonas geográficas, los científicos pueden determinar la procedencia de la muestra. Gracias a esta técnica analítica basada en aceleradores, se pudo situar el origen del plomo de la estatua en los Alpes orientales o Cerdeña, y concluyeron que la estatua era una copia romana de un original griego.

En 2014, los investigadores volvieron a examinarla utilizando la técnica PIXE de alta resolución lateral y descubrieron que los labios incrustados en la estatua estaban hechos de un cobre muy puro, sin alear. Con la ayuda de radiografías de rayos X, pudieron conocer cómo se insertaron y fijaron las inscrutaciones y determinar las sofisticadas técnicas de fundición y unión empleadas para las extremidades. La concusión es que Apoxiómeno era, sin duda, una copia de una estatua mucho más antigua, de mediados del siglo IV a.C, hecha mediante una técnica indirecta de fundición a la cera perdida en al que se usaba una aleación con una composición baja en plomo.

Si quieres saber más sobre las técnicas nucleares aplicadas a conservar el patrimonio cultural con ejemplos, puedes consultar esta publicación del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) titulada: "Uses of Ionizing Radiation for Tangible Cultural Heritage Conservation" o la página web de Arc-Nucleart