Luce di sincrotrone al servizio dei beni culturali

TRIESTE CITTÀ DELLA CONOSCENZA – Questa settimana torniamo a raccontare di come, al Sincrotrone di Trieste, si uniscano tecniche chimiche e fisiche legate alla luce di sincrotrone, alla conservazione dei beni culturali. Il protagonista della settimana, infatti, è Franco Zanini, un fisico prestato all’archeologia e ai beni culturali, responsabile delle attività legate ai beni culturali di tutto il laboratorio Elettra.

Quando è nato il gruppo di ricerca sui beni culturali a ELETTRA?

Diciamo che c’è sempre stato ma si trattava di attività scollegate tra di loro. Negli ultimi due anni e mezzo abbiamo ritenuto opportuno darci un’organizzazione per cui, oltre a collaborare di più tra noi, tra i diversi laboratori, offriamo un servizio in più all’utente che si avvicina a noi e si occupa di beni culturali: mentre i fisici e i chimici che vengono a Elettra hanno già una formazione specifica, l’archeologo o lo storico dell’arte non sempre, per cui vanno seguiti dalla preparazione della proposta sperimentale, alla preparazione del campione, alla strutturazione dell’esperimento all’analisi dei dati.
Ora c’è una struttura molto chiara, gli esterni si possono rivolgere a questa struttura virtuale e venire indirizzati alle tecniche migliori per ottenere le informazioni di loro interesse dai campioni.

Nome: Franco Zanini
Nata a: Oristano
Lavoro a: Elettra Sincrotrone Trieste
Formazione: Fisico, Archeologo
Gruppo di ricerca: SYRMEP
Cosa amo di più del mio lavoro: la possibilità di dare un futuro al nostro passato.
La sfida principale del mio ambito di ricerca: rubare ad altri ambiti idee nuove per la conservazione dei beni culturali.

Quindi il progetto di conservazione dei beni culturali mette assieme tutte le possibilità che esistono qui a ELETTRA?

La grande potenzialità del laboratorio è poter usare più tecniche in modo sinergico. Faccio un esempio: dei nostri colleghi archeologi hanno trovato delle palline di materiale organico in alcune caverne del neolitico. Bisognava capire cos’erano e questo implicava degli studi morfologici, ovvero legati alla forma, e delle indagini di tipo chimico molto approfondito. Le indagini chimiche hanno mostrato che si trattava di un composto derivato dalla distillazione della corteccia della betulla mentre, per quello che riguarda la morfologia, abbiamo usato la tomografia. Mettendo assieme i due risultati abbiamo visto che erano dei residui di fabbricazione di collanti, usati nell’antichità per esempio per incollare le punte delle frecce. Nel caso specifico, però, i pezzi risultavano essere stati masticati, alcuni per ammorbidirli per l’utilizzo, altri come gomma da masticare.

Stessa cosa quando abbiamo trovato evidenza del primo intervento dentistico della storia dell’umanità in un dente risalente a 6400 anni fa: la nostra tecnica a raggi x è capace di vedere dei dettagli che con le normali tecniche non si possono cogliere. Abbiamo esaminato il dente e abbiamo notato che, con la luce di sincrone, si vedeva una parte del dente che non si vedeva con le tecniche normali: esaminata con tecniche di tipo chimico e abbiamo scoperto che si trattava di c’era d’api. L’abbiamo fatta studiare da due laboratorio con il carbonio 14 e abbiamo scoperto che erano coeve. La cera d’api era stata applicata sul dente cariato quando il proprietario era ancora vivo, da un lato per tappare la carie, dall’altro perché la cera d’api ha un effetto palliativo.

Finora ha nominato tomografia e le tecniche chimiche, quali sono le tecniche di analisi che utilizzate?

Sono tante. La tecnica che viene usata di più è quella dell’imaging che può essere in 3d o in 4d ovvero guardando l’evoluzione temporale di un determinato processo. Poi ci sono tecniche legate alla diffrazione che dà delle informazioni sulle sostanze chimiche cristalline, o almeno parzialmente cristalline; le tecniche di tipo chimico sono quelle dell’infrarosso, poi c’è la spettroscopia EXAFS (dall’inglese extended X-ray absorption fine structure) che ci permette di studiare lo stato di ossidazione degli elementi e la fotoemissione che ci permette di studiare gli effetti di corrosione del metallo, utile per capire come poter restaurare oggetti metallici antichi.

Un’altra tecnica è quella dello scattering elastico nell’ultravioletto, una tecnica che permette di avere informazioni, soprattutto sui pigmenti, su tecniche di pittura antiche in maniera molto più pulita rispetto ad altre tecniche. Poi c’è la fluorescenza, un’altra tecnica molto usata nel campo dei beni culturali perché dà informazioni sugli elementi presenti su un campione anche se questi sono presenti in frazioni piccolissime. Per esempio è possibile capire la provenienza di un particolare oggetto d’oro cercando le percentuali minime di altri elementi presenti nell’oggetto e confrontando queste percentuali con le miniere presenti in giro per l’Europa. Questo è importante perché ci permette di avere informazioni anche sui rapporti commerciali tra diverse comunità del passato.

Cosa fanno nella pratica i ricercatori quando viene approvato un esperimento legato ai beni culturali?

A seconda del tipo di oggetto si sceglie la tecnica giusta per studiarlo. Per esempio abbiamo studiato antichi violini della liuteria cremonese utilizzando tecniche di imaging, mentre abbiamo usato analisi di tipo chimico per lo studio dell’inchiostro dei manoscritti antichi.
Nell’antichità venivano usati inchiostri al carbonio che si lavano via facilmente mentre, dal terzo secolo dopo Cristo, gli inchiostri contengono ferro. A seconda dello stato di ossidazione del ferro, trivalente o pentavalente, l’inchiostro si vede in modo nitido oppure arriva a bucare la carta. Un’analisi chimica convenzionale non è in grado di distinguere gli stati di ossidazione del ferro ma con la linea di luce EXAFS tale differenza può essere messa in luce molto chiaramente. In questo modo si può capire se in un manoscritto è ancora presente il ferro dannoso e, in questo caso, ci si comporta di conseguenza per conservarne i materiali.

Un altro esempio riguarda un progetto europeo sulla conservazione e il restauro delle grandi cattedrali europee. Negli anni settanta sono stati fatti dei danni clamorosi perché sono stati utilizzati dei materiali che andavano bene per la conservazione della pietra ma non del vetro. Questo materiale era una colla che, dopo un po’, si staccava dal vetro e portava via anche il colore. Insieme ai centri di restauro delle cattedrali abbiamo cercato di trovare un metodo per togliere dalle vetrate questo materiale senza danneggiarle e un nuovo protocollo di restauro con dei materiali innovativi e più adatti a conservare il vetro nella sua integrità.

Facendo un passo indietro, come mai da fisico ha deciso di approfondire anche l’aspetto archeologico?

Sono sempre stato appassionato dell’antichità, ho fatto il liceo classico e, se poi non ho proseguito in quella direzione, è perché il mercato del lavoro non era molto dinamico. La fisica mi affascinava e ho scelto quel percorso ma l’antichità mi era rimasta nel cuore. Per questo mi sono specializzato in Arizona in archeologia romana e successivamente in osteoarcheologia a Leida, un campo di ricerca che permette di capire, dalle ossa degli scavi, chi era il proprietario, come viveva, da dove veniva, che malattie aveva, cosa mangiava e così via. In questo modo ho cercato di collegare le due cose.

La nostra regione è una regione ad altissimo livello scientifico e tecnologico ed è allo stesso tempo una regione che ha un passato culturale molto importante. Ricordiamo infatti che ci sono tre siti Unesco: Cividale, Aquileia e la zona di Palù. Secondo me conservare il proprio passato contribuisce al benessere della regione in termini di prospettive future e di lavoro.

Qui in regione avete fatto qualche studio archeologico?

A livello locale abbiamo fatto molte cose, lo studio sul dente è stato fatto in collaborazione con i musei civici di Trieste, la mandibola veniva dal carso, le “gomme da masticare” venivano da Palù. Per il resto collaboriamo con istituzioni da tutto il mondo.

La più lontana?
Abbiamo appena firmato un accordo di collaborazione con il reparto di archeologia siberiana di Novosibirsk che permetterà di avere molti scambi tra gli studenti del Sincrotrone di Trieste e gli studenti di archeologia siberiana.

Progetti in partenza?

Quello che noi vorremmo fare è stendere la nostra esperienza a quello che è tutto l’insieme dei laboratori della regione. Quindi in partenza non c’è un esperimento vero e proprio ma vorremmo iniziare una filosofia diversa: unificare le nostre attività anche con quello che sta portando avanti l’università di Trieste, per esempio, in modo che l’operatore non abbia bisogno di bussare a tutte le porte ma che ci sia un unico referente regionale che possa indirizzarli ai laboratori giusti. Insomma sinergia tra diversi enti e laboratori della regione dove, per regione, non intendo solo il Friuli Venezia Giulia ma anche il Veneto, l’Austria e la Slovenia.

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