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Degradazione ambientale del marmo

Voluta di capitello Jefferson Memorial, Washington, D.C. da http://www.sciencemaster.com/jump/images/life/front.gif Le superfici di marmo, esposte alla pioggia, sviluppano un aspetto ruvido e "zuccherino". I granelli di calcite non aderiscono bene fra di loro perché i loro bordi sono disciolti dall'acqua piovana.

Il marmo, come tutte le rocce calcaree, è poco resistente alle aggressioni chimiche, in particolare agli acidi. Quando è esposto alle intemperie, un rilevante fattore di degrado è rappresentato dalle piogge acide.

Queste contengono agenti quali l'acido carbonico, l'acido nitrico e l'acido solforico, che si formano per ossidazione e dissoluzione in acqua degli ossidi gassosi (CO₂, NO₂ e SO₂), presenti nell'aria come inquinanti.

Testa di una statua antica in materiale calcareo, con chiari segni di corrosione ambientale da http://venus.unive.it/miche/cicli_ecosis/statua.gif

Il carbonato di calcio, principale componente del marmo, non teme l'acqua, in cui è insolubile. Le piogge acide possono però reagire chimicamente col CaCO₃, trasformandolo in sali solubili, che vengono portati via, provocando perdita di materiale e corrosione del marmo.

Statua in calcare compatto fortemente degradata Dresda, terrazzo dello Zwinger da http://www.geologi.emilia-romagna.it/rivista/2006-23_DelMonte.pdf La foto è stata scattata nell’ex Germania Orientale, quando la indiscriminata combustione del carbone rendeva l’ambiente estremamente acido e fortemente aggressivo.

La pioggia è sempre leggermente acida, a causa dei gas presenti nell'atmosfera. La degradazione del marmo procede lentamente, con tempi dell'ordine dei secoli. Attualmente, l'inquinamento produce acidi molto più forti, sia pure in piccola quantità. La degradazione allora può essere più o meno veloce, a seconda del grado di inquinamento.

Vediamo le principali reazioni che portano alla degradazione delle opere di marmo.

Carbonatazione - Il diossido di carbonio CO2 è un normale componente dell'aria ed è leggermente acido (dà alla pioggia un pH di circa 6). Può lentamente attaccare il carbonato di calcio e trasformarlo in bicarbonato di calcio, solubile in acqua, secondo la seguente reazione: CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2

George Washington, New York Questa statua di George Washington è stata collocata a New York City, all'aperto, nel 1944. Da allora la pioggia acida ha gravemente danneggiato la statua.

Statua dei giardini di Castelfranco Veneto Sono evidenti la perdita di fisionomia del volto e la presenza di croste nere.

Solfatazione - Il carbonato di calcio, principale componente del marmo, reagisce con l'acido solforico (trasportato dalle piogge acide), formando solfato di calcio: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O Il CaSO4 è circa mille volte più solubile in acqua del CaCO3. Pertanto l'acqua piovana, per dilavamento, asporta il materiale degradato, cancellando così i lineamenti del manufatto.

Altorilievo in marmo di Carrara da http://www.geologi.emilia-romagna.it/rivista/2006-23_DelMonte.pdf Sinistra: la crosta nera depositata sul volto del personaggio. Destra: la rimozione della crosta ha riportato alla luce la superficie sottostante praticamente intatta.

Formazione di croste nere - Le croste nere sono costituite da cristalli di carbonato di calcio, di nitrato e solfato di calcio. Queste sostanze, che si formano per azione della pioggia acida sulla superficie del marmo, sono sciolte nella pioggia. Quando, per evaporazione dell'acqua, si ridepositano, inglobano particelle carboniose nere.