Beni culturali: da ENEA e Cnr una tecnologia del “suono” per rilevare danni da umidità

È questo il compito di un innovativo dispositivo diagnostico[1] a cui stanno lavorando ENEA (coordinatore) e Cnr nell’ambito del progetto ReMEDIA[2], finanziato anche dalla Regione Lazio per trasformare il prototipo in prodotto commerciale grazie alla collaborazione di aziende regionali del settore dei beni culturali. “I vantaggi di questa tecnologia vanno dalla non invasività rispetto all’opera d’arte alle prestazioni elevate, che consentono di ottenere informazioni accurate sull’estensione e la distribuzione dei danni provocati dall’umidità su murature e manufatti antichi, una problematica sempre più diffusa, in grado di modificare struttura e proprietà elastiche delle opere, in particolare di siti archeologici posti al di sotto del piano stradale, come catacombe o manufatti sepolcrali e quelli costruiti su fondamenta romane”, spiega il responsabile del progetto Francesco Colao, ricercatore ENEA del Laboratorio Diagnostica e Metrologia del Centro Ricerche di Frascati.

Le tecniche[3] usate oggi per valutare il contenuto di umidità sul luogo, sia in fase di monitoraggio sia nella pianificazione degli interventi di restauro, hanno numerosi svantaggi pratici, dovuti all’invasività e alla lunghezza dei tempi necessari per le fasi di acquisizione e analisi dei dati. “Per ovviare a queste limitazioni, appare molto promettente l’uso dell’imaging acustico, su cui si basa la nostra tecnologia che garantisce invece una diagnostica non distruttiva e non invasiva. In modo molto semplice, sollecitando la struttura da analizzare con un campo di pressione sonora o ultrasonora e rilevando la risposta acustica allo stimolo”, sottolinea Paola Calicchia, responsabile del laboratorio LARCH - Laboratory of Acoustics Research applications for Cultural Heritage del Cnr.

La misura dell’assorbimento di energia acustica da parte di murature e manufatti antichi è alla base del funzionamento del dispositivo di ENEA e Cnr. Il sistema utilizza una sorgente acustica in banda audio (100 Hz – 20 kHz) per sollecitare la superficie da analizzare con un’onda sonora e rileva la cosiddetta risposta impulsiva. La risposta acustica di un materiale alla sollecitazione prodotta da un campo di pressione esterno dipende dalle proprietà elastiche del materiale. Il sistema realizza in questo modo una diagnostica non distruttiva degli elementi di interesse artistico. Non solo. L’approfondimento del metodo di misura e di analisi multifrequenza ha mostrato negli ultimi anni la sua applicabilità anche sulle tipiche indagini diagnostiche del danno strutturale di superfici murarie, manufatti con finiture artistiche come superfici affrescate, ceramiche smaltate, stucchi e, persino, dipinti su tavola. Fornendo immagini acustiche risolte in frequenza, il sistema ha così la capacità di rivelare distacchi, delaminazioni, fessurazioni, cavità sub-superficiali di diversa natura, nonché indebolimento o indurimento di strutture e materiali compositi.

Il primo impiego della tecnologia è previsto per il prossimo anno in alcuni siti storici a Roma, tra cui le catacombe di Priscilla. “Questi test non serviranno solo a mettere a punto la nostra tecnologia, ma forniranno un’opportunità di incontro e di collaborazione con le aziende e i professionisti del restauro e dei beni culturali”, conclude Colao.

Francesco Colao – ENEA, Laboratorio Diagnostica e Metrologia –

Paola Calicchia – CNR, laboratorio LARCH - Laboratory of Acoustics Research applications for Cultural Heritage del CNR,

1. Pagina presentazione del Bando “Gruppi di Ricerca”: http://www.lazioinnova.it/bandi-post/progetti-gruppi-ricerca-2020/
2. Pagina presentazione ENEA: https://www.enea.it/it/fusione-e-sicurezza-nucleare/progetto-remedia
3. Pagina presentazione CNR: https://www.ispc.cnr.it/it_it/2021/05/12/por-fesr-lazio-2014-2020-finanziati-4-progetti-di-ricerca-presentati-dal-cnr-ispc/
4. Dettagli sulla tecnica ACEADD: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263224117305158

[1] ACoustic Energy Absorption Diagnostic Device (ACEADD)

[2] RicErca e diagnostica di MEtodi contrasto al Deterioramento causato dall’umidItA’ nei beni culturali

[3] Test gravimetrici, termografia a infrarossi, microonde, radar olografico, risonanza magnetica nucleare unilaterale e dielettrometria in campo evanescente.