Tecnologia laser

L’applicazione della tecnologia laser nell’ambito della conservazione dei beni culturali risale agli anni ottanta, quando i primi studi sperimentali evidenziarono la possibilità di rimuovere le croste nere dai marmi bianchi sfruttando le differenti proprietà ottiche dei materiali. A partire da quelle intuizioni iniziali, la tecnica è stata oggetto di approfonditi studi da parte di fisici, restauratori e funzionari della tutela, fino ad assumere un ruolo consolidato e scientificamente fondato nella pratica del restauro contemporaneo.

Negli ultimi anni l’applicazione della pulitura laser ai manufatti metallici ha conosciuto un significativo sviluppo, anche grazie ai contributi del dott. Salvatore Siano, ricercatore presso il CNR di Firenze (Istituto di Fisica Applicata). Parallelamente, l’evoluzione tecnologica ha portato alla realizzazione di apparecchiature sempre più rispondenti alle esigenze operative del restauratore, con maggiore controllo dei parametri e migliore maneggevolezza.

L’impiego della tecnologia laser presenta diversi vantaggi:

Non invasività: non richiede l’uso di sostanze chimiche né di materiali abrasivi. Ciò consente di operare senza contatto diretto anche su superfici estremamente fragili o fortemente alterate, talvolta prima ancora delle operazioni di consolidamento. L’invasività risulta quindi minima.

Elevato grado di controllo: la rimozione dello strato di degrado può interessare pochi micron per impulso, permettendo di definire con estrema precisione il livello di approfondimento dell’intervento.

Precisione operativa: il processo di pulitura interessa esclusivamente l’area illuminata dal fascio laser, delimitabile con estrema puntualità. I sistemi dotati di trasmissione in fibra ottica o braccio articolato consentono inoltre di intervenire su superfici modellate o particolarmente complesse.

Selettività: il differente assorbimento della radiazione emessa dai laser a stato solido (Nd:YAG) in funzione delle caratteristiche cromatiche e ottiche dei materiali rende l’azione altamente selettiva. Gli strati di alterazione, generalmente più scuri, assorbono maggiormente l’energia, mentre il substrato più chiaro tende a rifletterla, limitando o arrestando l’azione ablativa.

Assenza di prodotti chimici: l’eliminazione di solventi e reagenti comporta un impatto ambientale ridotto e maggiore sicurezza sia per l’operatore sia per il manufatto.

Fase esecutiva e parametri di sicurezza

La pulitura laser si fonda sui concetti di soglia di pulitura (in precedenza definita soglia di ablazione) e soglia di danno.

La soglia di pulitura corrisponde alla fluenza (J/cm²) necessaria per ottenere l’asportazione controllata dello strato di degrado.
La soglia di danno indica invece la fluenza massima che il materiale da conservare può sopportare senza subire alterazioni.

I possibili danni si distinguono in:

• danni termici (alterazioni cromatiche, modifiche superficiali),

• danni meccanici (micro-esplosioni, scalfitture, disgregazioni puntuali).

Compito del restauratore è individuare sperimentalmente tali soglie e operare nell’intervallo di sicurezza compreso tra esse, garantendo il pieno rispetto del manufatto. La condizione ottimale si verifica quando la soglia di danno presenta valori di fluenza significativamente superiori rispetto alla soglia di pulitura: in tali circostanze il laser esprime al massimo le proprie potenzialità.

Quando, per la natura intrinseca degli strati materici, questo intervallo risulta ridotto, è possibile adottare strategie operative integrate, quali:

• pre-bagnatura controllata della superficie,

• alternanza con metodologie tradizionali,

• variazione dei parametri di emissione (lunghezza d’onda, durata dell’impulso, energia).

La ricerca scientifica ha ampiamente dimostrato come la variazione della lunghezza d’onda e, in particolare, della durata dell’impulso influenzi in modo determinante l’interazione tra radiazione e materia, generando comportamenti differenti sui materiali irraggiati.

In numerosi interventi la tecnologia laser si è rivelata particolarmente efficace per preservare patine storiche, testimonianza del tempo, e per salvaguardare materiali sensibili come tessuti, dorature sottili e superfici decorate che, con l’impiego di agenti chimici, avrebbero rischiato alterazioni o deterioramenti.