Conservação de arte usando eletroquímica

3 de jun de 2024

Artigo

Preservar e proteger a arte contra danos pode ser uma tarefa complicada. Os conservadores se esforçam para encontrar um equilíbrio entre proteger o artefato e manter a intenção artística original. Felizmente, existe um grande kit de ferramentas científicas para ajudar os conservadores a analisar tudo, desde a composição do pigmento até a idade dos artefatos, orientando os métodos de preservação. Encontrar técnicas não destrutivas pode ser um desafio, mas soluções surpreendentes como a eletroquímica oferecem contribuições vitais para a conservação da arte. Aqui, destacamos três casos que mostram o papel da eletroquímica na proteção da arte para as gerações futuras.

Os seguintes tópicos serão abordados (clique para ir diretamente para cada um):

Controlando a corrosão de revestimentos utilizando técnicas eletroquímicas
Limpeza e restauração de obras de arte com eletroquímica
Espectroscopia Raman eletroquímica de superfície aprimorada (EC-SERS) para análise não destrutiva de pigmentos

Controlando a corrosão de revestimentos utilizando técnicas eletroquímicas

A aplicação da eletroquímica à ciência da corrosão é bem conhecida. Entre outras coisas, abrange a aplicação e estudo de diferentes revestimentos em metais para melhorar a sua resistência à corrosão.

Uma abordagem semelhante usando as técnicas de resistência de polarização (PR) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) pode ser aplicada a artefatos metálicos historicamente e culturalmente significativos, propensos à corrosão. Uma alta resistência à polarização indica melhor proteção contra corrosão. A principal diferença entre esta aplicação e a dos estudos de corrosão industriais mais típicos é o fato de que o revestimento deve manter uma aparência estética agradável (ou seja, ser o mais transparente possível) [1].

Um estudo eletroquímico realizado em Bolonha, Itália, verificou a eficácia de vários revestimentos em uma amostra de bronze dourado a fogo [2]. Utilizando análise eletroquímica, foi determinada a taxa de corrosão sob diferentes condições de laboratório. Este teste foi ampliado para condições do mundo real para determinar como os vários revestimentos aplicados podem impactar a corrosão de um artefato real. Neste caso, a amostra analisada serviu de réplica para as Portas do Paraíso (figura 1) [2]. Também mostrado em figura 1 é um circuito equivalente típico para um metal em ambiente corrosivo e um gráfico de Nyquist que pode ser usado em conjunto para estimar a resistência de polarização.

Left: Gates of Paradise by the sculptor Lorenzo Ghiberti, a pair of gilded bronze doors installed in the Florence Baptistery. Right: fitting of EIS data with the right equivalent circuit allows estimation of Rp, the polarization resistance.

Figure 1. À esquerda: Portas do Paraíso do escultor Lorenzo Ghiberti, um par de portas de bronze dourado instaladas no Batistério de Florença. À direita: o ajuste dos dados EIS com o circuito equivalente correto permite estimar Rp, a resistência de polarização.

O EIS também tem sido usado em estátuas de bronze para testar a estabilidade eletroquímica (resistência à corrosão) tanto do bronze subjacente quanto da pátina que é frequentemente formada em ambientes urbanos corrosivos.3]. Neste caso, espectroscopia Raman e técnicas de espectroeletroquímica hifenizadas (leia mais abaixo) tornaram-se inestimáveis para determinar a composição química da pátina. Ambas as técnicas (EIS e Raman) também foram aplicadas para estudar a composição das pátinas formadas em moedas antigas de bronze [4].

Limpeza e restauração de obras de arte com eletroquímica

Parte do trabalho de um conservador envolve restaurar artefatos danificados à sua condição original, ou o mais próximo possível dela. Isso geralmente envolve limpeza abrasiva ou imersão em soluções de limpeza química. Porém, isso nem sempre é possível, principalmente quando o artefato possui detalhes intrincados.

O Museu Rijksmuseum em Amesterdão deparou-se precisamente com esse problema. Para preservar seus artefatos únicos, o museu conta com uma equipe de conservadores especializados em diversos materiais, incluindo metais como a prata. Entre esta equipe está Joosje van Bennekom, um conservador sênior de metal que enfrentou o desafio de restaurar um delicado enfeite de mesa de prata feito em 1549 por Wenzel Jamnitzer (Figura 2).

O embaçamento, um problema comum com a prata, ocorre quando a prata reage com compostos de enxofre no ar, formando sulfeto de prata (Ag₂S) e criando a típica cor preta associada ao manchamento. Os métodos tradicionais de remoção de manchas arriscavam danificar a intrincada obra de arte, o que levou ao desenvolvimento de uma solução inovadora: um lápis eletrolítico. Esta ferramenta, aperfeiçoada através da colaboração com investigadores e engenheiros, permite uma limpeza precisa e localizada de superfícies de prata manchadas sem risco de danos.

From left to right: The silver table ornament that needed to be cleaned, a replica of the detailing made to test the electrolytic pencil prototype, and cleaning of one of the pieces from the Saint-Maurice d’Agaune abbey’s treasury.

Figure 2. Da esquerda para a direita: o enfeite de mesa de prata que precisava ser limpo, uma réplica do detalhamento feito para testar o protótipo do lápis eletrolítico e a limpeza de uma das peças do tesouro da abadia de Saint-Maurice d'Agaune.

O lápis eletrolítico aborda esse desafio oferecendo um processo de limpeza controlado e localizado. Utiliza eletrólise para reduzir seletivamente o sulfeto de prata, restaurando a superfície sem danificar as delicadas estruturas da obra de arte. Apesar de enfrentar desafios técnicos iniciais, incluindo problemas de estabilidade e vazamentos, o lápis provou sua eficácia na restauração de prataria medieval na abadia de Saint-Maurice d'Agaune, na Suíça (Figura 2). Com seu sucesso documentado online e seu design disponível gratuitamente, o lápis eletroquímico já foi aplicado a uma variedade de outros artefatos [5,6].

Espectroscopia Raman eletroquímica de superfície aprimorada (EC-SERS) para análise não destrutiva de pigmentos

A espectroscopia Raman emergiu como uma técnica poderosa na conservação de arte [7]. A espectroscopia Raman tradicional envolve direcionar um laser para uma amostra e analisar a luz espalhada para identificar vibrações moleculares características de materiais específicos. Essa técnica tem sido amplamente empregada para analisar pigmentos, corantes, vernizes e outros materiais orgânicos e inorgânicos utilizados em obras de arte. Desde que a potência do laser seja ajustável, a sua natureza não destrutiva torna-o particularmente valioso para examinar objetos delicados ou insubstituíveis.

Saiba mais sobre espectroscopia Raman em nossa série de blogs.

Perguntas frequentes (FAQ) sobre espectroscopia Raman: teoria e uso

O sinal Raman inerentemente fraco muitas vezes dificulta a detecção de certos compostos. Uma área de avanço na espectroscopia Raman é o desenvolvimento da espectroscopia Raman de superfície aprimorada (SERS) e também da espectroscopia Raman de superfície eletroquímica hifenizada (EC-SERS). EC-SERS combina os princípios da espectroscopia Raman com a eletroquímica, para aumentar a intensidade do sinal e a sensibilidade do espectro Raman.

Leia nossos artigos de blog relacionados para obter mais informações sobre SERS e EC-SERS.

Raman vs SERS… Qual é a diferença?

Espectroeletroquímica Raman da Índia à Espanha: História e aplicações

Um estudo publicado por pesquisadores na América do Norte concentra-se na identificação de componentes polifenólicos em pigmentos de lago amarelo, que são comumente usados em pinturas e outras obras de arte [8]. Os métodos tradicionais para analisar estes pigmentos muitas vezes requerem etapas complexas de separação. O EC-SERS, porém, permite a análise direta desses pigmentos sem necessidade de separação, trazendo valor agregado como ferramenta para conservação de arte.

Os pesquisadores demonstram a eficácia do EC-SERS analisando compostos polifenólicos individuais, uma mistura modelo de corantes e dois pigmentos laca amarelos reais: Lago Reseda e ainda de grão (Figura 3). Ao aplicar uma voltagem ao substrato SERS, eles são capazes de detectar seletivamente diferentes componentes corantes nos pigmentos. Isto permite-lhes identificar a presença de múltiplos polifenóis em cada pigmento, o que seria difícil ou impossível de conseguir utilizando métodos tradicionais.

The stil de grain color and the polyphenolic compounds that make up many of the yellow pigment and dyes used in artworks from classical artists such as Rembrandt. Bottom left: a hyphenated EC-Raman system from Metrohm Autolab.

Figure 3. A cor do grão e os compostos polifenólicos que compõem muitos dos pigmentos e corantes amarelos usados em obras de artistas clássicos como Rembrandt. Embaixo à esquerda: um sistema EC-Raman hifenizado da Metrohm Autolab.

Os resultados do estudo destacam o potencial do EC-SERS como uma ferramenta poderosa para a conservação da arte. Ao fornecer um método sensível, seletivo e não destrutivo para análise de pigmentos naturais, o EC-SERS pode ajudar os conservadores a compreender e preservar melhor as obras de arte.

Conclusão

A eletroquímica provou ser uma parte valiosa do kit de ferramentas analíticas para conservadores/restauradores de arte. Vários outros exemplos de aplicação apoiam este ponto. Estes incluem VIMP (voltametria de partículas imobilizadas), que identifica tintas, óleos e primers através de suas assinaturas redox na escala ng [9]. A assinatura eletroquímica de materiais componentes também tem sido usada como um método para datar com precisão artefatos e também para autenticá-los como originais [10].

A adopção generalizada destas técnicas exigirá colaboração e, à medida que o interesse aumentar, as técnicas tornar-se-ão certamente mais acessíveis a não especialistas.