Conservação de arte usando eletroquímica

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.

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.

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.

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. 

Suas conclusões de conhecimento

Espectroeletroquímica hifenizada

Nota de aplicação: Corrosão parte 3 – medição da resistência de polarização

Nota de aplicação: Corrosão parte 4 – modelos de circuito equivalente

Nota de aplicação: Determinando a taxa de corrosão com INTELLO

Nota de aplicação: Monitorando a oxidação do ferrocianeto usando EC-Raman hifenizado

Nota de aplicação: Utilizando EC-Raman hifenizado para estudar um sistema modelo

Seminário on-line: Métodos eletroquímicos não destrutivos para testes de corrosão