Nanotecnologie Fotocatalitiche: Un Approccio Sostenibile per la Conservazione del Patrimonio Architettonico

Il marmorino veneziano è un intonaco tradizionale, ampiamente utilizzato sia per interni che per esterni negli edifici storici di Venezia e del Veneto sin dal XVI secolo. La sua struttura è caratterizzata da strati sottili di malta, con finiture a base di calce e polvere di marmo, che offrono una superficie compatta e resistente. Le tecniche di applicazione seguono il metodo del fresco su fresco, e la protezione finale è storicamente affidata a sostanze naturali come oli, cere, acqua di calce o saponi vegetali, utilizzate come strato di finitura (Squassina, 2022; Doglioni et al., 2017). Nonostante le intrinseche qualità protettive, questi rivestimenti oggi si trovano esposti a nuove sfide ambientali, legate all’inquinamento atmosferico moderno, tra cui ossidi di azoto (NOx) e composti organici volatili (VOC, Volatile Organic Compound). Tali agenti, combinati con fattori ambientali caratterizzati da manifestazioni sempre più estreme (e.g., umidità, luce, temperatura, risalita capillare), non solo danneggiano fisicamente e chimicamente le superfici, Ciò può, quindi, indurre un più facile attecchimento biologico, che porta alla crescita di comunità di Batteri, Funghi e persino di piante erbacee o arbustive (Stanaszek-Tomal, 2020; Warscheid e Braams, 2000). Questa maggiore suscettibilità al biodeterioramento rende le superfici vulnerabili a un degrado accelerato, difficilmente controllabile con le sole tecniche tradizionali. Per affrontare questi problemi, questo progetto si è orientato verso l’impiego di nanomateriali fotocatalitici capaci di attivare reazioni chimiche per salvaguardare il substrato di interesse storico-artistico, utilizzando la luce solare e l’ossigeno atmosferico. In particolare, biossido di titanio (TiO2) e ossido di zinco (ZnO) sono tra i nanomateriali più studiati per le loro proprietà di abbattimento degli inquinanti atmosferici, di self-cleaning e antimicrobiche. Entrambi, già impiegati con riscontri positivi in diversi settori, offrono potenzialità interessanti anche nel campo della conservazione del patrimonio culturale (Bresh et al., 2023; Gómez-Ortíz et al., 2013; Veltri et al., 2019; Scappin et al., 2022). Nel lavoro di ricerca qui presentato, si è voluta unire la tradizione artigianale del marmorino veneziano con l’innovazione dei nanomateriali fotocatalitici. L’obiettivo principale è stato quello di arricchire il marmorino con nanoparticelle dalle proprietà antimicrobiche, senza alterarne l’estetica o comprometterne la compatibilità con i materiali storici. Per fare ciò si sono quindi sviluppati dei provini di intonaco a marmorino, seguendo le indicazioni della tradizione veneziana. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con l’azienda UniSVe s.r.l. (Unione Stuccatori Veneziani) che da vari anni è impegnata a mantenere vive alcune tecniche artigianali della tradizione veneziana che rischiavano di andare perdute. Sono state valutate diverse formulazioni per l’aggiunta dei fotocatalizzatori (Campostrini et al., 2025; Zanadro et al., 2021). In dettaglio, l’ossido di zinco è stato aggiunto come additivo all’interno della formulazione dell’intonaco, ovvero direttamente nella malta, quindi come tecnologia da addizionare a marmorini nuovi o a malta di reintegro; mentre il biossido di titanio è stato aggiunto allo strato di finitura superficiale, quindi applicabile sia a intonaci a marmorino di nuova fattura, che a materiali storici preesistenti. I test condotti hanno dimostrato che entrambi i nanomateriali fotocatalitici non alterano l’aspetto originario della superficie trattata. In particolare, l’analisi condotta mediante microscopia ottica ed elettronica a scansione (SEM) ha confermato un'efficace alterazione della crescita microbica sulle superfici trattate, in presenza sia di TiO2 che di ZnO. Questa attività è stata ricollegata alla formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS, Reactive Oxygen Species), che sono in grado di degradare sostanze inquinanti e possono ostacolare anche lo sviluppo dei microrganismi dannosi, andando ad interferire a livello cellulare con lo sviluppo e la crescita, prevenendo quindi il biodeterioramento. La crescita di microorganismi, nello specifico i due Funghi Penicillium italicum e Cladosporium spherospermum prelevati da una cultura pura, è stata simulata tramite il loro inoculo direttamente sulla superficie dei provini di marmorino sviluppati ad hoc, quindi in una situazione di alto stress rispetto ad un caso reale. Si vuole sottolineare che le due muffe prese in considerazione provengono da alcuni campionamenti microbiologici effettuati su edifici veneziani cinquecenteschi intonacati a marmorino e con presenza di evidente crescita microbiologica (Figura 1). Figura 1: Aree di campionamento microbiologici su palazzi intonacati a marmorino nella Venezia insulare. S. Manente, maggio 2019 È stato interessante osservare che i Funghi inoculati sulla superficie del marmorino additivato con i fotocatalizzatori hanno sviluppato ife di aspetto raggrinzito, non turgide, e spore chiaramente più piccole, cercando di adattarsi al nuovo substrato, meno ospitale (Figura 2). La presenza di ife e spore modificate è, infatti, indice di una variazione importante della potenzialità di un eventuale attecchimento sul substrato, in un caso reale. Figura 2: Micrografie SEM di ife e spore fungine presenti sui provini di marmorino tradizionale (a sx) e additivato con fotocatalizzatori (a dx). A. Di Michele, novembre 2022 Si è verificata, inoltre, la capacità di questi materiali di rimuovere macchie, partendo da test con coloranti organici modello in laboratorio (blu di metilene), per poi passare a test con macchie di sporco reale, come pennarelli o residui alimentari. I test hanno confermato l’efficacia del processo di self-cleaning, ovvero dell’abilità del materiale di degradare i depositi superficiali e riportare la superficie ad essere pulita. Nel dettaglio, sono state misurate le proprietà colorimetriche della superficie, con particolare attenzione al parametro b* dello spazio colore CIELAB. L’analisi ha previsto un confronto tra il campione prima della macchiatura e dopo l’esposizione alla luce per 240 minuti, al fine di determinare il deposito residuo. Inoltre, è stato confrontato il colore della superficie macchiata (non ancora esposta) con quello della stessa superficie dopo l’esposizione, per quantificare la quantità di deposito effettivamente degradato. In Figura 3, il grafico che riporta i risultati del test. Figura 3: Grafico con a confronto le capacità di self-cleaning di provini in marmorino senza finitura (Ø), con finitura tradizionale a sapone (S) e con finitura a sapone con addizionate nanoparticelle di biossido di titanio (S+TiO2). A. Campostrini, luglio 2025 Dai risultati, si è osservato che l’impiego di sapone di Aleppo come finitura protettiva ha un lieve effetto di degradazione dei depositi, confermando dunque l’efficacia della finitura tradizionale. Tuttavia, si è notato un ulteriore aumento di questa proprietà una volta aggiunto il biossido di titanio. Questa sinergia tra sapone d’Aleppo e TiO2 incrementa, dunque, l’efficacia del rivestimento di finitura, riducendo al contempo anche il rischio di distacco dei nanomateriali applicati sulla superficie, mantenendoli più stabili nel tempo. Questi risultati sono di particolare rilevanza per il settore della conservazione architettonica, poiché dimostrano che è possibile migliorare la durabilità e la resistenza dei rivestimenti tradizionali senza comprometterne l’estetica o le caratteristiche originarie. L’uso dei fotocatalizzatori TiO2 e ZnO non solo contrasta l’accumulo di inquinanti e la formazione di macchie, ma limita anche la proliferazione microbica, rappresentando una soluzione innovativa e sostenibile per la protezione di superfici architettoniche storiche, come quelle di marmorino. In conclusione, la sperimentazione dimostra come la sinergia tra conoscenze artigianali, tecnologie innovative e pratiche sostenibili possa portare a significativi progressi nella protezione e valorizzazione del patrimonio edilizio. L’integrazione di materiali fotocatalitici nei rivestimenti di intonaco a marmorino offre un approccio promettente per la conservazione preventiva, inibendo il biodeterioramento e il deposito di materiale organico che potrebbe portare ad un danno estetico e successivamente anche strutturale, innescando pericolosi loop. Inoltre, l’impiego di fotocatalizzatori uniti al marmorino tradizionale può essere un mezzo per migliorare la qualità ambientale (sia in ambienti interni che esterni) e ridurre i costi di manutenzione a lungo termine. La ricerca continuerà dunque lungo questo percorso, mirando a un'applicazione concreta su casi reali, con la necessaria cautela e piena consapevolezza del valore storico-artistico dei contesti coinvolti.