Científicos de Austria y Noruega descubrieron cómo las nanopartículas de silicato pueden evitar que los edificios históricos construidos con roca porosa se deterioren ante condiciones climáticas adversas.
Expertos de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) y la Universidad de Oslo detallaron cómo ciertas nanopartículas de silicato pueden endurecer la piedra caliza porosa.
Se espera que su investigación conduzca a una forma más económica de preservar los edificios históricos.
En una declaración obtenida por Zenger News, TU Wien dijo: “Muchos edificios históricos se construyeron con piedra caliza, como la Catedral de San Esteban de Viena.
“La piedra caliza es fácil de trabajar, pero no resiste bien la intemperie. Está compuesta principalmente de minerales de calcita que están unidos entre sí de forma relativamente débil, razón por la cual, partes de la piedra se van desmoronando a lo largo de los años. Eso a menudo requiere de costosos tratamientos de restauración y conservación.
“Sin embargo, es posible mejorar la resistencia de la piedra tratándola con nanopartículas de silicato especiales. El método ya está en uso, pero hasta ahora no estaba claro qué sucedía exactamente en el proceso y qué nanopartículas son las más adecuadas para este propósito”, indicó.
Ahora, un equipo de investigación de TU Wien y la Universidad de Oslo lograron aclarar exactamente cómo se lleva a cabo este proceso de endurecimiento artificial a través de experimentos elaborados en el sincrotrón DESY en Hamburgo, y con exámenes microscópicos en Viena. De esa manera, el equipo pudo determinar cuáles nanopartículas son las más adecuadas para este propósito.
¿CÓMO FUNCIONA EL FENÓMENO?
La declaración cita al profesor Markus Valtiner, del Instituto de Física Aplicada de TU Wien, quien dijo: “Usamos una suspensión, un líquido, en el que las nanopartículas inicialmente flotan libremente. Cuando esta suspensión entra en la roca de los edificios históricos, entonces la parte acuosa se evapora, las nanopartículas forman puentes estables entre los minerales, y le dan a la roca una estabilidad adicional”.
El comunicado continúa: “Este método ya se usa en tecnología de restauración, pero hasta ahora no se sabía exactamente qué procesos físicos sucedían. Cuando el agua se evapora, se produce un tipo muy especial de cristalización: normalmente, un cristal es una estructura regular de átomos individuales.
“Sin embargo, no solo los átomos, sino también las nanopartículas enteras pueden organizarse en una estructura regular. A esto se le conoce como un ‘cristal coloidal’.
“Las nanopartículas de silicato se juntan para formar tales cristales coloidales cuando se secan en la roca y, por lo tanto, juntas crean nuevas conexiones entre las superficies minerales individuales. Esto aumenta la resistencia de la piedra natural.
“Para observar este proceso de cristalización a detalle, el equipo de investigación de TU Wien utilizó la instalación de sincrotrón DESY (Sincrotrón Alemán de Electrones) en Hamburgo. Allí se pueden generar rayos X extremadamente fuertes, que se pueden usar para analizar la cristalización durante el proceso de secado”.
La declaración posteriormente cita a Joanna Dziadkowiec, de la Universidad de Oslo y TU Wien, primera autora de la publicación en la que se presentaron los resultados de la investigación.
MUCHOS EDIFICIOS HISTÓRICOS PODRÁN SER RESCATADOS
“Esto fue muy importante para entender de qué depende exactamente la fuerza de los enlaces que se forman. Usamos nanopartículas de diferentes tamaños y concentraciones, y estudiamos el proceso de cristalización con análisis de rayos X.
“Con este fin, la TU Viena también midió la fuerza adhesiva que crean los cristales coloidales. Para este propósito, se utilizó un microscopio de interferencia especial, que es perfectamente adecuado para medir pequeñas fuerzas entre dos superficies”, agrega la declaración.
Dziadkowiec dijo: “Pudimos demostrar lo siguiente: cuanto más pequeñas son las nanopartículas, más pueden fortalecer la cohesión entre los granos de minerales.
“Si usamos partículas más pequeñas, se crean más puntos de unión en el cristal coloidal entre dos granos de minerales, y con la cantidad de partículas involucradas también aumenta la fuerza con la que mantienen unidos a los minerales”.
La declaración de los científicos añade: “También resulta importante cuántas partículas están presentes en la emulsión”.
El Profesor Valtiner dijo: “Dependiendo de la concentración de partículas, el proceso de cristalización tiene lugar de forma ligeramente diferente, y esto influye en cómo se forman los cristales coloidales a detalle.
“Los nuevos hallazgos ahora se utilizarán para hacer que el trabajo de restauración de los edificios históricos sea más duradero y más específico”.
El estudio se publicó en la revista científica revisada por pares Langmuir, bajo el título “Ganancia de cohesión inducida por consolidantes de nanosílice para la restauración de piedra monumental”. N
(Publicado en cooperación con Newsweek. Published in cooperation with Newsweek).
