Batteri estremofili per il bio-cleaning dei beni culturali

Per la prima volta gli studiosi hanno proposto l’uso di un batterio estremofilo per rimuovere le efflorescenze di sali di nitrato dalle superfici di campioni in pietra. Halomonas campaniensis sp. nov. ceppo 5AGT (DSM 15293T, ATCC BAA-966T) è stato selezionato “ad hoc” per la sua abilità di ridurre i nitrati

Come già noto, i fenomeni di degrado che affliggono il patrimonio culturale, per esempio la deposizione di sostanze organiche, la formazione di crosta nera e la cristallizzazione di sali minerali, possono essere affrontati con biotecnologie basate su colture di batteri vitali.

Un filo comune che unisce i microrganismi utilizzati è il fatto che vivono e crescono in condizioni convenzionali denominate “normali” o “fisiologiche”, confortevoli anche per gli esseri umani: temperatura vicina a 37 °C, pH neutro, salinità variabile dallo 0,9% al 3,0%, presenza di ossigeno, pressione atmosferica e disponibilità di acqua, carbonio ed energia.

Approccio convenzionale o “bio”?

Come effettuare la bio-rimozione di croste di nitrato dai materiali lapidei? Secondo quanto emerso dalla letteratura, in più occasioni gli esperti si sono avvalsi soprattutto di batteri aerobi nitrato-riduttori e anaerobi facoltativi.

Tra le specie maggiormente usate è possibile citare Pseudomonas denitrificans, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas pseudoalcaligenes e Paracoccus denitrificans. In base a una combinazione di fattori correlati, quali i ceppi batterici utilizzati, il protocollo, il tipo di vettore, la durata del trattamento, le condizioni ambientali, nonché caratteristiche proprie delle croste di sale, i risultati raggiunti sono apparsi più o meno soddisfacenti.

Tuttavia, i metodi tradizionali di ripristino dei monumenti, basati sulla chimica e sui trattamenti meccanici, spiccano ancora come preferiti; i microrganismi sono generalmente considerati agenti pericolosi. Dimostrare la sicurezza dei processi di bio-cleaning, quindi, diviene essenziale per incrementare l’uso presente e futuro di metodi di bio-restauro.

La proposta di un progetto italiano

In questa direzione, un recente lavoro made in Italy (Romano et al., 2019) suggerisce l’impiego di microrganismi estremofili per eseguire trattamenti di biopulitura su substrati di pietra.

Gli estremofili sono microrganismi che popolano nicchie ecologiche peculiari, caratterizzate da temperature molto basse o alte, valori estremi di pH, elevata concentrazione salina, alta pressione, presenza di metalli pesanti o radiazioni.

Le applicazioni biotecnologiche di questi batteri, finora, sono state delineate nel settore farmaceutico, medico, industriale, ecologico e alimentare… perché non approfondire l’ambito della conservazione del patrimonio culturale?

H. campaniensis, lo studio

Nell’indagine scientifica in questione, pubblicata sulla rivista Scientific Reports, la dottoressa Ida Romano e colleghi hanno testato il ceppo batterico alo-alcalofilo, aerobico, non patogeno e non sporigeno Halomonas campaniensis 5AGT per la sua capacità relativamente più elevata di ridurre il nitrato.

I ricercatori hanno applicato il batterio H. campaniensis a campioni di pietra costituiti da tufo giallo napoletano, arricchito artificialmente con nitrato (figura 1), prima in laboratorio in condizioni controllate, e quindi in condizioni ambientali reali.

Figura 1 a. Campioni di tufo giallo dopo l’arricchimento con il nitrato; b. Campioni di tufo giallo prima dell’arricchimento con il nitrato (Scientific Reports, 2019).

Questo tipo di tufo, qui utilizzato come substrato rappresentativo di materiali pietrosi complicati da proteggere, è una roccia vulcanica complessa ed eterogenea distribuita su un’ampia area dei Campi Flegrei nella regione Campania.

Un valido alleato

Mediante l’analisi in spettroscopia FTIR (Fourier Transform Infrared), gli studiosi hanno eseguito il monitoraggio quantitativo del contenuto di nitrati su superfici di campioni trattate e non trattate in funzione del tempo di incubazione / trattamento.

I risultati — si legge nell’articolo — hanno rivelato la buona performance della specie H. campaniensis”: la concentrazione di nitrati sul tufo è diminuita sia nei test svolti in laboratorio, ambiente controllato per temperatura e umidità relativa, sia in condizioni esterne reali.

Sebbene i microrganismi siano spesso collegati a effetti dannosi sulla durabilità dei materiali del patrimonio culturale — concludono gli scienziati — lo studio avvalora l’uso di batteri estremofili come agenti bio-pulenti applicabili per fini conservazionistici e di restauro“.

Angela Chimienti

Fonte:

  • Ida Romano, Mario Abbate, Annarita Poli & Loredana D’Orazio, Bio-cleaning of nitrate salt efflorescence on stone samples using extremophilic bacteria, Scientific Reports, (2019) 9:1668 | doi.org/10.1038/s41598-018-38187-x [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Crediti immagini:

  • Immagine in evidenza: Foto di Pexels da Pixabay 
  • Figura 1: Ida Romano, Mario Abbate, Annarita Poli & Loredana D’Orazio, Bio-cleaning of nitrate salt efflorescence on stone samples using extremophilic bacteria, Scientific Reports, (2019) 9:1668 | doi.org/10.1038/s41598-018-38187-x [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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