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lunes, 24 de noviembre de 2014

Nuevo método de un solo paso para la conservación de artefactos de madera anegados

Un material más seguro y más ecológico para la conservación de artefactos de madera anegados, como las que se recuperaron de la nave de Enrique VIII,  el Mary Rose, donde se podrian preservar importantes piezas de nuestra historia para las generaciones venideras.


Un equipo de investigadores, liderado por la Universidad de Cambridge en colaboración con el “Mary Rose Trust”, han diseñado un nuevo método más eficaz para la preservación de artefactos de madera anegados de agua. En un solo tratamiento, el sistema basado en polímeros naturales parece proteger contra las tres principales causas de la degradación de la madera saturada de agua.

Las pruebas iniciales de los materiales, realizados en madera de artefactos recuperados del buque de guerra Mary Rose de Enrique VIII, han demostrado que el tratamiento protege eficazmente la madera saturada de agua contra las principales causas de la caída, y es una alternativa más segura y más ecológica que los métodos actuales. Los detalles se publicaron a día 10 de noviembre en las Actas de  la revista de la Academia Nacional de Ciencias.


El material, que se puede adaptar al artefacto en tratamiento y también remover de la madera si es necesario, utiliza unas ‘esposas’ moleculares con forma de barril llamadas cucurbiturils, las cuales enlazan cadenas poliméricas separadas de diferentes funcionalidades en un solo consolidante.

"La falta de nuevos métodos de conservación podría estar poniendo en peligro la supervivencia futura de muchos artefactos importantes” según el Dr. Zarah Walsh, autor principal del artículo que realizó la investigación en un proyecto post-doctoral en el Laboratorio Melville de Síntesis de Polímeros del Departamento de Química, dirigido por el Dr. Oren Scherman.

Una serie de factores puede contribuir a la degradación de los artefactos de madera una vez que se sacan del mar. Deformaciones o formación de grietas cuando se secan, daños causados por las bacterias y la formación de ácido debido a la corrosión de los elementos de fijación y tornillos pueden causar que la celulosa y la hemi-celulosa (componentes significativos de la pared celular de la madera) se rompan.

Hoy en día, el polietilenglicol (PEG) es el principal tratamiento para el refuerzo de las células de la madera en este tipo de artefactos. Mientras que el PEG se aplica fácilmente, no es tóxico y es barato, tiene varias desventajas. Puesto que se necesita aplicar continuamente durante un período de aproximadamente 20 años, el coste global de la aplicación es alta.

Además, el PEG no protege la madera contra el ácido producido en la propia madera a partir de compuestos de hierro y azufre, que a menudo están saturados en ella mientras ha permanecido bajo el agua. El hierro actúa como un catalizador en estos artefactos: en presencia de oxígeno y humedad, el hierro puede generar ácido, el cual avanza a través de la celulosa y hemi-celulosas que pueda quedar.

Hace muchos años fue introducida una técnica para eliminar el hierro a través de un lavado continuo con un compuesto de fijación del hierro, pero tiene una aplicabilidad limitada debido al hecho de que puede debilitar la estabilidad estructural de la madera, además de que la técnica está limitada a pequeños artefactos. Sin embargo, si el hierro puede ser atrapado y neutralizado posiblemente haría que la madera fuera más fuerte y estable, ya que éste hierro pasaría a formar parte de la estructura de madera.

El nuevo material utiliza quitosano y guar, dos polímeros de origen natural que son funcionalizados para construir una jaula molecular alrededor de los iones de hierro, un proceso conocido como quelación. La quelación estabiliza el hierro, evitando que actúe como catalizador y la generación de ácido en las maderas, por lo que no representa un riesgo para la estructura de la madera.

Usando  piezas de roble anegadas sin tratamiento previo del Mary Rose, los investigadores de Cambridge, en colaboración con el profesor Mark Jones, del Mary Rose Trust y colegas de los EE.UU. y Europa, mostraron que el consolidante puede atrapar los iones de hierro al mismo tiempo que mejorar la estabilidad estructural. Además, el material tiene propiedades antibacterianas que protegen contra el daño biológico, ayudados por una estrategia de funcionalización desarrollada por Emma-Rose Janecek, co-autor del artículo.

Este nuevo tratamiento es un sistema de enclavamiento de dos niveles unidos por los cucurbiturils: la capa básica subyacente mantiene la integridad estructural y dificulta la actividad biológica, mientras que la segunda capa es reticulada  por el hierro. Puede adaptarse a la pieza que se está tratando y ser retirado del artefacto si es necesario.

Sin embargo, incluso si no hay hierro en la madera, el consolidante sigue funcionando. "El polímero se hace más fuerte en relación con la cantidad de hierro que hay – en ése sentido, es muy sensible a su medio ambiente", dijo el Dr. Walsh.

El material ha sido diseñado para penetrar en la madera y actuar como un soporte estructural, pero ya que los líquidos necesitan tanto tiempo para penetrar en la madera, se realizaron las pruebas iniciales para comprobar su idoneidad como un recubrimiento superficial. Pruebas a largo plazo en los objetos más grandes se investigarán para concretar cuan satisfactoriamente apoya la madera desde el interior.

"No sabemos aún cómo se comportará en un trozo más grande de madera - todavía tenemos que realizar pruebas en piezas más grandes y darle tiempo al material para penetrar completamente en la madera", dijo el Dr. Walsh.

"Estoy encantado de estar involucrado en la investigación sobre este nuevo método de conservación de artefactos de madera anegados con un equipo con tanto talento como el de los científicos de la Universidad de Cambridge y el resto que hay además", dijo el profesor Jones. "Es genial ser capaz de apoyar esta investigación pionera para ver la próxima generación de tratamientos que se están desarrollando. Espero con interés la próxima etapa de esta investigación, donde se llevarán a cabo dichas pruebas en piezas más grandes."

Via: Phys.org
Foto: Wikipedia Commons

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