La Chimica Analitica per i Beni Culturali: Archeometria e Conservazione

L'Archeometria

L'archeometria costituisce il collegamento tra le discipline umanistiche (arte, archeologia) e quelle scientifiche (biologia, chimica, fisica, geologia). Essa si adopera nel porre i potenti mezzi della ricerca scientifica al servizio degli studiosi umanistici, per facilitare la risoluzione di problemi vari con metodi più affidabili di quelli empirici. Ogni oggetto che possa essere considerato opera di interesse archeologico o artistico contiene in sé informazioni nascoste sulla sua genesi e sulla sua storia che non possono essere apprese solo tramite i nostri sensi. Il compito dell'archeometria è far emergere queste informazioni e renderle disponibili per gli studi successivi. Il massimo contributo a questa disciplina è fornito dalla fisica e dalla chimica, essenzialmente tramite l'analisi dei materiali e le tecniche di datazione. Si possono così apprendere, su un determinato oggetto, tutte le notizie riguardanti la sua età, la sua struttura chimica, le mutazioni di quest'ultima nel corso della sua storia archeologica, la presenza o assenza di sostanze particolari caratteristiche del tempo o del luogo di ritrovamento. Questo cumulo di informazioni permette all'archeologo ed all'esperto d'arte di collocare il reperto in una dimensione conoscitiva molto più ricca.

I contributi della Chimica

La Chimica, in questo campo, può fornire diversi tipi di contributi. In particolare, il settore della Chimica Analitica è in grado di operare sui seguenti aspetti:

• Datazione di un reperto
• Autenticazione di un reperto
• Informazioni tecnologiche
• Informazioni aggiuntive
• Conservazione e restauro
• Studi di provenienza

Datazione di un reperto

Esistono numerose tecniche per la datazione di un reperto archeologico che differiscono per il range temporale, per il tipo di materiali idonei all'analisi e per le applicazioni possibili. In linea di massimasi può dire che tutti i materiali di interesse artistico-archeologico possono essere datati. Le tecniche più utilizzate sono le seguenti:

• Misura della concentrazione di un elemento o un composto nel reperto, valutandone l'accrescimento o la diminuzione nel tempo;
• Misura della concentrazione di un isotopo radioattivo in relazione al tempo, es. metodo al radiocarbonio o C14, idoneo per materiali organici o che contengono impurezze organiche;
• Misura della concentrazione di un prodotto di decadimento in relazione al tempo;
• Misura del danno causato dal decadimento radioattivo di nuclidi nel reperto, es. metodo della termoluminescenza per le ceramiche; metodo delle tracce di fissione per minerali;

Autenticazione di un reperto

Nel caso dei reperti archeologici, autenticare vuol dire mostrare che l'attribuzione ad un periodo, ad un luogo e ad un artista sono corrette. Il primo passo per l'autenticazione scientifica di qualsiasi oggetto è l'identificazione del materiale usato per crearlo. Ci sono molte ragioni per voler identificare i componenti di un artefatto: per conservazione e restauro, per definire la tecnologia di produzione, per stabilire la provenienza, per capire il periodo di produzione, nel caso di artisti importanti per definire i colori usati e studiare i loro cambiamenti nel tempo. Vi sono differenti modi di procedere per verificare l'autenticità dei dipinti:

• la verifica dell'autenticità attraverso la valutazione unicamente stilistica;
• la verifica dell'autenticità del dipinto attraverso esami oggettivi dell'invecchiamento della materia;
• la verifica dell'autenticità dei dipinti attraverso i metodi scientifici strumentali.

L'insieme dei risultati stilistici, materici e scientifici permetterà di riconoscere la compatibilità del dipinto con i dati presunti oppure la sua non autenticità. Per l'accertamento del nome dell'autore di un dipinto non esistono prove su base oggettiva e la validità dell'attribuzione ad un determinato pittore dipende soprattutto da una credibile ed accurata documentazione storica. La conoscenza della storia dell'arte, la sensibilità e l'esperienza permettono ad un esperto di apprezzare il valore artistico e commerciale di un'opera. Il materiale ed il suo utilizzo, esaminati mediante analisi scientifiche, confermano il giudizio dell'esperto rendendolo universale e durevole 2nel tempo. L'autenticazione degli oggetti d'arte o dei reperti archeologici è un campo in cui la Chimica Analitica può fornire un contributo particolarmente importante. La grande varietà di tecniche analitiche disponibili è in grado di generare un elevato numero di informazioni sugli oggetti, utili a verificarne l'autenticità. Le contraffazioni di opere d'arte sono, come è noto, molto comuni. In epoca greco-romana era d'uso la produzione di monete false, composte da metalli meno nobili di quelli impiegati nelle zecche ufficiali. Gli antichi Romani adoravano l'arte greca e numerosi laboratori a Roma sfornavano grandi quantità di riproduzioni, al punto che esperti d'arte dicono che oggi è quasi impossibile distinguere ciò che è autenticamente greco dalle imitazioni romane. Durante il Rinascimento, invece, i falsari copiavano l'arte romana. Archimede potrebbe essere stato il primo cacciatore di falsi della storia quando verificò l'autenticità della corona reale aurea senza praticamente toccarla ma soltanto immergendola in acqua e calcolandone il peso specifico in base alla quantità di acqua spostata. Tra le tecniche analitiche utilizzate nell'autenticazione degli artefatti ci sono le seguenti:

Tecniche analitiche per l'autenticazione degli artefatti

Tecnica Applicazione Datazione al radiocarbonio Misura dell'età di un artefatto Fluorescenza UV Identificazione di riparazioni Microscopia in luce polarizzata Analisi dei pigmenti Analisi infrarossa Identificazione di pitture precedenti Analisi ai raggi X convenzionale Identificazione di lavori precedenti sotto la superficie Spettroscopia XRD Identificazione di composti cristallini Spettroscopia XRF Analisi elementare Spettroscopia FTIR Analisi molecolare Spettroscopia Raman Analisi molecolare Microscopia a scansione elettronica EDS Analisi morfologica ed elementare Analisi per attivazione neutronica Analisi elementare 3La risorsa principale per scegliere la tecnica più idonea è il cosiddetto buon senso del chimico, che però da solo non è sufficiente. In questo campo, infatti, è assolutamente fondamentale l'interazione tra il chimico analista e l'esperto di arte o archeologia. Le tecniche analitiche non possono provare che un certo artista abbia creato il tale oggetto, ma possono escludere questa ipotesi provando che i materiali utilizzati erano indisponibili quando l'oggetto è stato presumibilmente creato. I motivi per creare un falso possono essere almeno tre:

1. ingannare un compratore rifilandogli una patacca;
2. ingannare una persona o un gruppo di persone per compiere un gesto goliardico;
3. ingannare una persona o un gruppo di persone per acquisire importanza.

L'individuazione di un falso è diventata in epoca recente una lotta di abilità tra falsificatori ed esperti di analisi. Esistono infatti metodi di falsificazione così sofisticati che riescono a riprodurre l'usura del tempo sui materiali, utilizzando tecniche di invecchiamento; i falsificatori più abili, aventi nozioni di chimica archeologica, sono in grado persino di simulare le composizioni dei materiali antichi. Spesso, l'esperto analista di un museo che si occupa di rivelare i falsi è appena un gradino avanti rispetto al falsario. Al giorno d'oggi, comunque, è piuttosto difficile che un falso non venga scoperto in breve tempo, in quanto tutti i grandi musei sono dotati di laboratori d'analisi con strumentazioni molto sofisticate che in un primo tempo erano utilizzate per identificare i materiali a scopo di conservazione e restauro; inoltre sono state create organizzazioni che si occupano specificamente delle truffe in campo artistico. Ci sono casi di falsi clamorosi, vere e proprie bufale (hoaxes in inglese) che hanno fatto epoca anche al di fuori dell'ambito strettamente scientifico. Il più famoso è forse il caso dei resti dell'Uomo di Piltdown, un teschio rinvenuto nel 1905 nella contea del Sussex, in Gran Bretagna, e ritenuto, prima della scoperta della sua falsificazione, l'anello mancante della catena evolutiva dell'uomo. Un altro oggetto sulla cui autenticità sono in corso da diversi anni studi scientifici è la Sacra Sindone di Torino. Il cosiddetto falso può essere individuato nei seguenti casi:

• l'oggetto ha composizione completamente diversa da quella dichiarata
• l'oggetto contiene sostanze non compatibili o in percentuali non compatibili con l'età storica attribuitagli
• l'età dell'oggetto, determinata con metodi di datazione, non è compatibile con quella dichiarata.

La falsificazione di oggetti d'arte

4La falsificazione completa di oggetti d'arte è una pratica comune, in particolare nel campo dei gioielli. Si tratta di ciò che viene chiamata in gergo la patacca: vetri venduti al posto di diamanti, vasi manufatti in epoca moderna spacciati per antichi, ecc .; fortunatamente è molto difficile falsificare completamente un oggetto in quanto, se si crea una copia stilisticamente perfetta ma con un altro materiale, ci sarà almeno una caratteristica che non sarà possibile replicare, dalla semplice composizione chimica alle varie proprietà chimico-fisiche. Parametri utili all'identificazione di una patacca possono essere:

• la composizione chimica, a livello di elementi o di composti, sia in superficie sia in profondità
• l'indice di rifrazione, utile anche per verificare se l'oggetto è composto da più parti assemblate insieme
• il peso specifico o densità, proprietà alquanto specifica dei materiali, utile soprattutto per manufatti composti da una sola fase (es. pietre preziose, oggetti in puro oro o argento)

Nel caso più semplice è sufficiente un'analisi superficiale per identificare la patacca. L'analisi Raman delle pietre preziose, per esempio, fornisce un'impronta digitale che non concede possibilità di manipolazione: basta confrontare lo spettro del diamante e dello zircone, un probabile materiale utilizzato per falsi diamanti.

Diamond VS Cubic Zirconia

Normalized Response % 110 Kubischer Zirkonia Diamant 1332cm-1 Raman Shift 0.0 1 400 500 600 700 800 900 1000 Nella storia dell'arte, l'impiego di composti chimici differenti in epoche differenti è un dato ampiamente acquisito; in ogni periodo storico ed in ogni area geografica sono stati utilizzati i materiali che erano disponibili e limitatamente alle tecnologie conosciute. In base a ciò, molto spesso è possibile attribuire ad un artefatto la sua collocazione temporale o geografica per motivi di interesse archeologico ma anche di autenticazione. Ciò è particolarmente evidente per quanto riguarda l'uso delle sostanze coloranti. Molti pigmenti o coloranti sono stati utilizzati dagli artisti in un intervallo temporale ben definito; la loro 5