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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2015.tde-20072015-140812
Document
Author
Full name
Thiago Sevilhano Puglieri
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Faria, Dalva Lucia Araujo de (President)
Agostinho, Silvia Maria Leite
Oliveira, Luiz Fernando Cappa de
Rothschild, Lilian
Sant'Ana, Antonio Carlos
Title in Portuguese
Impacto da composição química de microambientes em bens culturais: reatividade e monitoramento
Keywords in Portuguese
Conservação preventiva
Corrosão de Pb
Microscopia Raman
Monitoramento ambiental
Nano-FTIR
Nariz eletrônico
Abstract in Portuguese
Esta Tese de doutorado teve por objetivo aumentar a compreensão dos aspectos sinérgicos na corrosão de bens culturais feitos com chumbo (Pb) e avaliar a agressividade ambiental sobre bens culturais em igrejas e museus brasileiros para a proposição de estratégias de conservação. Neste contexto, foram investigados, em microambientes simulados, os efeitos sinérgicos entre formaldeído e ácido acético, ácido fórmico ou dióxido de carbono na corrosão de Pb; foi feita a síntese e caracterização de diferentes formiatos gerados nos processos de corrosão de Pb por formaldeído ou ácido fórmico; foi avaliada a agressividade ambiental sobre bens culturais da Igreja de São Francisco (São Paulo, ambiente urbano industrial), da Igreja dos Freis Carmelitas (Santos, ambiente urbano industrial costeiro), do Museu de Arte Contemporânea da USP (MAC, São Paulo, reserva técnica da nova sede) e do Museu de Arqueologia e Etnologia da USP (MAE, São Paulo, reserva técnica), através de cupons metálicos (chumbo e cobre) expostos nos ambientes interno e externo dessas instituições e através do uso de monitores miniaturizados; foi feita a otimização destes monitores e, finalmente, foi considerado o desenvolvimento de um nariz eletrônico (EN) baseado em microbalanças de quartzo (QCMs) para o uso em conservação preventiva. Nestas investigações microscopia Raman foi a principal técnica empregada, sendo que as demais foram FTIR-ATR, µ-FTIR-ATR, µ-FTIR, nano-FTIR (SINS), s-SNOM, AFM, SEM, SEM-EDX, XRD e SR-XRD. Os resultados apontaram para a necessidade de individualização dos objetos artísticos tanto para a proposição de estratégias de conservação quanto para o entendimento de sua reatividade, mostraram a agressividade ambiental de todas as instituições investigadas, indicaram a potencialidade de ENs em conservação preventiva e demonstraram a utilidade de técnicas de alta resolução lateral, como nano-FTIR, em investigações de corrosão metálica. Mais especificamente, as investigações de sinergia entre poluentes aumentaram o entendimento da reatividade de Pb e permitiram a proposição de esquemas mais completos de sua reatividade, levando a discussões acerca da conservação desses bens. A agressividade química ambiental das igrejas e museus a bens culturais foi inferida pela caracterização de cupons metálicos expostos em seus interiores e exteriores, enquanto que a agressividade relacionada a fatores físicos, como temperatura e umidade relativa, foi inferida através do uso de monitores miniaturizados expostos somente nas igrejas. Com esse monitoramento, estratégias de conservação foram propostas. Para a devida caracterização dos cupons metálicos, expostos nas igrejas e museus ou nos microambientes simulados, a síntese e a caracterização de diferentes formiatos de Pb foi essencial. Por fim, visando melhorar o desempenho dos monitores miniaturizados e ampliar sua aplicabilidade (com seu futuro uso como EN), um novo dispositivo foi construído e um estágio na Universidade de Aveiro, em Portugal, foi realizado para o desenvolvimento de um EN baseado em QCMs.
Title in English
Impact of microenvironmental chemical composition on heritage objects: reactivity and monitoring
Keywords in English
Electronic nose
Environmental monitoring
Nano-FTIR
Pb corrosion
Preventive conservation
Raman microscopy
Abstract in English
The objective of this doctoral thesis was to increase the understanding of synergistic aspects in the corrosion of cultural objects made with lead (Pb) and to assess the environmental aggressiveness on cultural objects of Brazilian churches and museums in order to propose conservation strategies. In this context, in simulated micro-environments, the synergistic effects between formaldehyde and acetic acid, formic acid or carbon dioxide in Pb corrosion were investigated; the syntheses and characterization of different formates generated by formaldehyde or formic acid in Pb corrosion processes was conducted; the environmental aggressiveness on cultural objects of the church of São Francisco (São Paulo, urban industrial environment), of the church of the Carmelite Friars (Santos, urban industrial littoral environment), of the Museum of Contemporary Art of the USP (MAC, São Paulo, new site) and of the Museum of Archaeology and Ethnology of the USP (MAE, São Paulo) was assessed exposing metal coupons (lead and copper) in their internal and external environments and using miniaturized monitors; these monitors were optimized and finally, the development of an 'electronic nose' (EN) based on quartz crystal microbalances (QCMs) was considered for preventive conservation. In these investigations the principal technique employed was Raman microscopy, and FTIR-ATR, µ-FTIR-ATR, µ-FTIR, nano-FTIR (SINS), s-SNOM, AFM, SEM, SEM-EDX, XRD and SR-XRD were also used. The results pointed out to the necessity of individualization of the artistic objects when investigating their reactivity or when proposing conservation strategies, showed the environmental aggressiveness of all the investigated institutions, indicated the potential of ENs in preventive conservation and demonstrated the utility of techniques of high lateral resolution such as nano-FTIR for the investigation of metal corrosion. More specifically, the investigations of synergistic effects between gaseous pollutants increased the understanding of Pb reactivity and allowed to propose more completed schemes of its reactivity, which allowed discussions on the conservation of these objects. The aggressiveness related to the environmental chemical composition of the churches and museums was inferred through the characterization of metal coupons exposed in their indoor and outdoor environments, whilst the aggressiveness related to physical factors such as temperature and relative humidity was inferred through the use of miniaturized monitors exposed only in the churches. With this monitoring, conservation strategies were proposed. For the well characterization of the metal coupons, exposed in the churches and museums or in simulated microenvironments, the syntheses and characterization of different Pb formates were essential. Finally, aiming at still improving the performance of the miniaturized monitors and increasing their applicability (in their future use as EN), a new device was constructed, and an internship was considered in the University of Aveiro, Portugal, for the development of an EN based on QCMs.
 
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Publishing Date
2015-08-06
 
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