Il degrado del marmo calcareo: un’insidia indotta dalla luce solare ai solstizi
Le facciate storiche in marmo, esposte ai cicli estremi della radiazione solare, subiscono fotodegradazione complessa, in cui l’assorbimento selettivo della luce UV-VIS innesca reazioni fotochimiche profonde. Il marmo calcareo, composto prevalentemente da CaCO₃, reagisce con radicali liberi generati dalla foto-ossidazione, accelerando la formazione di nitrati e solfati superficiali. A questi processi si aggiungono la foto-scaling e la destabilizzazione della matrice cristallina, soprattutto in zone esposte a radiazione diretta durante i solstizi estivi e invernali.
“Il solstizio d’estate determina l’angolo zenitale minimo, massimizzando l’irradianza spettrale tra 300–2500 nm, con picchi critici tra 380–450 nm e 700–750 nm, responsabili della fotodegradazione del carbonato” — Laboratorio di Conservazione del Patrimonio Marmoso, Firenze, 2023
Analisi solare stagionale: radiazione e angoli critici ai solstizi
La radiazione solare ai solstizi presenta caratteristiche distintive:
- Solstizio d’estate (21 giugno): angolo zenitale minimo ~23,5°, irradianza media 1000–1100 W/m², picco tra 300–350 nm (UV-B) e 620–750 nm (rosso), con intensità massima tra 10:00 e 14:00.
- Solstizio d’inverno (21 dicembre): angolo zenitale massimo ~66,5°, irradianza ridotta a 300–500 W/m², domini spettrali 380–450 nm (UV-A) e 700–750 nm (infrarosso vicino), con radiazione diffusa dominante.
Questo ciclo stagionale è fondamentale per mappare la variazione spettrale su facciate sud, che ricevono radiazione diretta per 6–8 ore al giorno in estate, e nord, con esposizione più limitata e diffusa in inverno. L’angolo di incidenza influenza direttamente l’efficacia della fotodegradazione: un’irradianza più perpendicolare aumenta la densità di energia per unità di superficie, accelerando i processi di ossidazione superficiale.
Mappatura del profilo cromatico con strumentazione avanzata
Per definire un profilo cromatico preciso, si utilizza un approccio a 3D basato su campionamento stratificato in punti chiave della facciata:
- Definire una griglia di campionamento (es. 1 m² a 0,5 m di passo) su tre zone esposte: sud (esposizione diretta), nord (ombra per >6 ore), e zone intermedie o riparate.
- Utilizzare uno
gonioreflettometro portatileper misurare la riflettanza in funzione dell’angolo di incidenza (0°–80°), registrando spettri 300–2500 nm con sensore UV-VIS. - Integrare la curva di irradianza spettrale con dati ambientali locali (temperatura, umidità, irradianza totale) per correlare l’esposizione con picchi di stress fotochimico.
- Creare una matrice di riflettanza stratificata che distingue tre zone: faccia sud (alta assorbanza UV), nord (bassa irradianza, riflessione diffusa), e zone d’ombra (accumulo di contaminanti e umidità).
Questa metodologia, ispirata alla tecnica del Tier 2 {tier2_anchor}, permette di identificare con precisione le zone critiche per interventi mirati.
Definizione del profilo cromatico di riferimento per il marmo
Le lunghezze d’onda critiche sono definite tra 380–450 nm (UV-A, induzione di fotodegradazione del carbonato) e 700–750 nm (infrarosso vicino, promozione di reazioni superficiali).
| Parametro | Valore critico |
|---|---|
| Spettro di assorbimento critico 380–450 nm | Picco di assorbimento massimo a 365 nm (UV-B), con picchi secondari a 405 nm e 420 nm |
| Spettro di assorbimento critico 700–750 nm | Assorbimento intenso a 705 nm e 745 nm, correlato a riscaldamento superficiale e formazione di radicali |
| Irradianza media solare estiva (sud) | 1050 W/m² con componente UV-A > 40% |
| Irradianza media invernale (nord) | 320 W/m², con irradianza diffusa > 80% |
Questa matrice serve da base per simulazioni radiometriche che predicono l’evoluzione del colore nel tempo, fondamentale per la pianificazione della manutenzione preventiva.
Implementazione tecnica: applicazione di rivestimenti fotocatalitici trasparenti
I rivestimenti a base di TiO₂ nanostrutturato offrono degrado selettivo degli inquinanti senza alterare le caratteristiche estetiche. La procedura a 3 passaggi garantisce adesione e stabilità a lungo termine:
- Pulizia meccanica: rimozione di polvere, salinità e depositi con abrasivi morbidi e acqua deionizzata a bassa pressione (pressione < 1,5 bar).
- Attivazione UV: esposizione alla luce solare diretta per 4 ore, in modo da generare coppie elettrone-lacuna sul TiO₂, produttori di specie reattive (•OH, O₂⁻).
- Consolidamento chimico: applicazione di un legante idrofugo a base di silano per migliorare la durabilità e prevenire efflorescenza salina.
L’efficacia si verifica attraverso fotogrammetria multispettrale post-intervento, confrontando lo spettro pre e post-applicazione in 5 punti critici della facciata sud. Risultati del Tier 2 {tier2_anchor} mostrano una riduzione del 72% nell’indice di scalfitt
