ES2289950B1 - Metodo y producto para la proteccion y consolidacion de materiales de construccion y ornamentales. - Google Patents
Metodo y producto para la proteccion y consolidacion de materiales de construccion y ornamentales. Download PDFInfo
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Abstract
Método y producto para la protección y consolidación de materiales de construcción y ornamentales que activa la microbiota natural presente en los materiales de construcción, de manera que induzca la formación de carbonato cálcico. Como consecuencia de su aplicación se consigue la activación, de forma selectiva, de los microorganismos con capacidad carbonatogénica que generan un nuevo cemento de carbonato cálcico compatible con el material original, que respeta su porosidad y mejora su grado de consolidación.
Description
Método y producto para la protección y
consolidación de materiales de construcción y ornamentales.
Materiales de construcción, Piedra natural,
tratamientos superficiales.
El objeto de la presente invención es un
producto y su método de aplicación para conseguir la activación de
la microbiota que habita materiales de construcción y ornamentales
de manera que induzcan la formación de un cemento de carbonato
cálcico con aplicaciones a la protección y consolidación in
situ de superficies de materiales calcáreos de construcción y
ornamentales en general, y de piedra natural en particular, tanto
de edificios históricos, esculturas, como de piedra natural y
morteros/cementos de uso en edificios y construcciones modernas.
El deterioro de los rocas ornamentales, también
denominada piedra natural o piedra ornamental, así como de otros
materiales de construcción de naturaleza calcárea (morteros y
cementos) utilizados en escultura y tanto para la construcción de
edificios históricos como en nuevas construcciones, se ha visto
acentuado en los últimos tiempos debido al incremento de la
contaminación ambiental y la lluvia ácida, especialmente en zonas
urbanas y/o de gran industrialización, donde generalmente su uso es
mas abundante. En tales ambientes las emisiones de SO_{2},
CO_{2} y NO_{2} pueden oxidarse e hidrolizarse formando ácidos
corrosivos tales como el ácido sulfúrico, acido carbónico y acido
nítrico (Price, C.A. (1996) Stone Conservation: An Overview of
Current Research. The Getty Conservation Institute, Los
Angeles).
En tales condiciones, el deterioro es tanto más
acusado cuando el material empleado es de naturaleza calcárea:
calizas, areniscas calcáreas, travertinos, mármoles, morteros de
cal y cemento Portland, constituidos en todo o en parte por
carbonato cálcico, ya que la calcita (CaCO_{3}), el mineral
mayoritario, es muy inestable en medios ácidos disolviéndose
fácilmente y ocasionando un incremento de la porosidad del
material, que ve mermadas sus propiedades mecánicas y acaba
destruyéndose al perder el cemento calcáreo que unía sus componentes
minerales.
En las últimas décadas se ha tomado conciencia
de la importancia de este tipo de problemas, ya que en un gran
número de ocasiones se ha observado cómo piezas claves del
patrimonio arquitectónico se degradan. Además de la pérdida
irreparable de elementos del patrimonio arquitectónico y
escultórico, la alteración y degradación de rocas ornamentales,
morteros y cementos, tiene una dimensión económica de gran
importancia. Sirvan como ejemplo las cifras de gasto en el Reino
Unido. Sólo en limpieza de rocas ornamentales en edificios de
centros urbanos de gastaron más de 160 millones de libras
esterlinas en 1992 (Rodriguez- Gallego, M.,
Rodriguez-Navarro, C.,
Jiménez-López, C. and
Gonzalez-Muñoz, M.T. (2004) Preservation of
ornamental stone by bacterial biomineralisation. Roc Maquina, vol.
55, pp. 12-15). Por ello, han sido continuos los
esfuerzos para intentar poner remedio a este problema, utilizando
materiales protectores y consolidantes que frenen la progresiva
degradación de la piedra o el material de uso en construcción o en
escultura.
Los "tratamientos convencionales"
utilizados durante las últimas décadas han sido tanto inorgánicos
como orgánicos (Price, C.A. (1996) Op. cit.). La aplicación
de silicatos solubles o esteres de sílice con o sin aditivos
orgánicos hidrofugantes (silicato de etilo, silicatos sódico,
potásico, o de litio), si bien dilatada en el tiempo (ver por
ejemplo patentes US1607760 y US6187851) ha dado muy pobres
resultados en el tratamiento de materiales calcáreos dada la falta
de unión entre los carbonatos de la piedra o material tratado y la
sílice del tratamiento. Además, los silicatos alcalinos generan
sales muy nocivas para las rocas ornamentales (Lazzarini, L. and
Tabasso, M. (1980) II Restauro della Pietra. CEDAM, Padova). Por
otro lado este tipo de tratamientos son irreversibles, es decir, una
vez aplicados no es posible eliminarlos sin destruir todo el
material tratado, en el caso de que en el futuro se desarrollase un
método de tratamiento mas adecuado, lo que resulta inconveniente en
la conservación del patrimonio histórico. Entre los tratamientos
puramente inorgánicos, se han empleado hidróxidos tales como
soluciones de Ca(OH)_{2}, llamada "agua de
cal", que si bien genera un precipitado químicamente compatible
con el material calcáreo tratado, no llega a producir ningún efecto
protector o consolidante detectable cuando es aplicada in
situ (Price, C.A. (1996) Op. cit.). Si se han descrito
efectos mas positivos al efectuar dicho tratamiento en un
contenedor por inmersión total de un objeto calcáreo (US4479503).
Sin embargo, este método es impracticable en elementos de gran
tamaño o en edificios.
También se han utilizado otros productos como
materiales meramente protectores (p. ej., US6224944; EP0192494;
US4764431; US20030050367A1), que si bien actúan eficazmente como
hidrofugantes, no suelen conferir ningún tipo de
consolidación/cementación al sustrato descohesionado. En otros casos
como tratamiento superficial se ha aplicado ácido hidrocarboxílico
que no generan una consolidación apreciable, ya que genera una capa
de conversión del sustrato calcáreo (US6292905).
Por otro lado se han utilizado resinas orgánicas
de muy diverso tipo y composición (p. ej., epoxi y acrílicas), y
diversos polímeros orgánicos (Lazzarini and Tabasso (1980) II
restauro delta pietra. Cedam Papua. Italy. Op. cit.),
generalmente con pobres resultados, cuando no perjudiciales, al
provocar una aceleración de la alteración (Clifton, J.R. (1980)
Stone Consolidanting Material: A Status Report. In: Conservation of
Historic Stone Buildings and Monuments. Washington D.C.: Dept. of
Commerce, National Bureau of Standards). Además, este tipo de
tratamientos suelen aplicarse utilizando grandes cantidades de
disolventes orgánicos, siendo por tanto contaminantes y poco
ecológicos.
Un intento de utilización de tratamientos para
la protección y consolidación de rocas ornamentales y materiales de
construcción calcáreos, más concordantes en su naturaleza y
propiedades con dichos materiales, ha dirigido recientemente la
atención de los científicos hacia los biomateriales, esto es:
minerales, generalmente carbonatos, producidos por los seres vivos,
frecuentemente microorganismos. Se han utilizado proteínas
extraídas de Mitilus edulis como matriz para la
biomineralización de carbonatos en rocas ornamentales (Tiano, P.
(1995) Stone reinforcement by calcite crystal precipitation
induced by organic matrix macromolecules, Studies in
Conservation vol. 40, pp. 171-176). Sin embargo
mediante este método no se ha llegado eficazmente a generar cemento
carbonatado de efecto consolidante o protector. Además, la
extracción de la proteína de Mitilus edulis en cantidades
adecuadas para un proceso de aplicación en edificios históricos, no
es factible técnicamente en la actualidad.
Por otro lado, y en la línea de la aplicación de
procesos de biomineralización en el tratamiento de piedras
ornamentales calcáreas, se han utilizado bacterias del genero
Bacillus, Pseudomonas y Proteus (EP0388304;
FR8903517), pero los resultados han sido bastante modestos. El
espesor de la capa regenerada es sólo de unos pocos micrómetros.
Además estas bacterias no son totalmente inocuas. Por otro lado,
los medios de cultivo utilizados contienen NaCl,
Na_{2}CO_{3}.H_{2}O, nitratos (nitrato cálcico como fuente de
Ca) y sulfatos (sulfato amónico), compuestos que podrían ser
potencialmente peligrosos como fuente de sales (problemas de
alteración por cristalización de sales) (Price, C.A. (1996) Op.
cit.). Además, incluyen azucares y/o polisacáridos (glucosa),
que podrían potenciar el crecimiento de microbiota acidogénica (p.
ej., hongos) en los materiales tratados. Por ultimo, es necesario
preparar un cultivo bacteriano antes de la aplicación del
tratamiento, lo que puede ser complicado y laborioso, requiriendo
de especialistas y laboratorios adecuados (microbiólogos).
Una variante de este método se propone en la
patente UK2208867 y contempla el tratamiento superficial de un
material de construcción con soluciones nutritivas que promueven el
crecimiento de algas, líquenes y bacterias para obtener una
superficie que adquiera en poco tiempo una pátina biológica.
El objetivo de la presente invención consiste en
un producto y método que activa la microbiota que habita de forma
natural los materiales de construcción, de manera que se induzca la
formación de un cemento de carbonato cálcico, con aplicaciones a la
protección y consolidación in situ de estos materiales. Como
consecuencia de su aplicación se consigue la activación, entre los
microorganismos que habitan en el material, de aquellos que reúnen
una serie de características favorables para el proceso de
carbonatogénesis. El nuevo cemento de carbonato cálcico formado es
compatible con el material, respeta su porosidad y mejora su grado
de consolidación. El procedimiento descrito en esta invención se
puede usar tanto en la restauración de material pétreo deteriorado
como en la protección de nuevo material que reemplace a piezas
deterioradas, y en materiales para nueva construcción. Su uso está
destinado a materiales de construcción, principalmente minerales.
Los resultados son particularmente notables en el caso de materiales
calcáreos.
Esta invención presenta una serie de ventajas
respecto a los productos/métodos usados y comercializados en la
actualidad. Entre otras cabe destacar:
- 1.
- Promueve la formación de un cemento compatible con el material tratado, que lo consolida en profundidad respetando su sistema poroso.
- 2.
- No se introduce ningún microorganismo externo y/o extraño al entorno.
- 3.
- Mayor simplificación y reducción de costes derivados de no tener que trabajar con microorganismos. Ello implica no necesitar de un laboratorio especializado en Microbiología ni personal cualificado en esta materia.
- 4.
- Otras ventajas están relacionadas con el tipo de solución a emplear, en comparación con las utilizadas en otros casos: i) carece de nutrientes que en la práctica de la aplicación pudieran dar lugar al desarrollo de microorganismos productores de ácidos que ejercerían efectos nocivos de disolución sobre el material calcáreo tratado y ii) al no contener sulfatos y ni cloruros se limita el riesgo de precipitación de sales solubles que podrían ocasionar daños debidos a procesos de cristalización en los poros del material tratado.
La invención consiste en un producto capaz de
activar la microbiota carbonatogénica que habita en materiales de
construcción, de manera que se induzca la precipitación de
carbonato cálcico, compatible con el material original y que
incremente el grado de consolidación del material tratado.
El producto consiste en una solución
orgánica-inorgánica que reúne las siguientes
características:
- 1)
- contener aminoácidos
- 2)
- no contener carbohidratos
- 3)
- contener como única fuente de calcio acetato cálcico.
- 4)
- contener como únicas otras sales posibles: carbonatos y tampón fosfato.
El producto se prepara mezclando los diferentes
componentes y añadiéndole agua. Se deja decantar y se aplica a la
superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado
(riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de
celulosa y/o carta japonesa y aplicación en superficie, entre
otras).
El producto objeto de la invención es una
solución que comprende una fuente de aminoácidos como única fuente
de carbono y nitrógeno, acetato cálcico como fuente de calcio y
carbono, carbonatos y/o tampón fosfato como únicas otras sales y su
pH debe estar comprendido entre 7.5 y 8.5.
Entre las fuentes de aminoácidos se
utilizan:
- \bullet
- hidrolizado, preferentemente enzimático, de caseína
- \bullet
- hidrolizados de proteínas de origen animal
- \bullet
- hidrolizados de proteínas de origen vegetal.
La fuente de calcio preferente es acetato
cálcico ya que así se evita la permanencia cualquier resto aniónico
que pudiera generar sales no deseadas. Alternativamente podría
utilizarse bicarbonato cálcico. Sin embargo, su baja solubilidad no
lo hace idóneo.
El producto propuesto contiene entre un 0.1 y un
5% de hidrolizado proteico, entre un 0.1 y un 5% de
Ca(CH_{3}COO)_{2}, entre 0.1, un 0.5% de
carbonato, puede contener de 5 a 15 mM tampón fosfato, agua
destilada y posee un pH entre 7.5 y 8.5.
Estas cantidades por litro de agua equivalen a
entre 1 y 50 g de hidrolizado proteico, entre 1 y 50 g de
Ca(CH_{3}
COO)_{2}, entre 1 y 50 g de carbonato, puede contener ente 0.7 y 3 g de sal de fosfato, quedando su pH en un rango entre 7.5 y 8.5.
COO)_{2}, entre 1 y 50 g de carbonato, puede contener ente 0.7 y 3 g de sal de fosfato, quedando su pH en un rango entre 7.5 y 8.5.
Existen numerosos estudios que ponen de
manifiesto la presencia de variedad de microorganismos que habitan
en los materiales de construcción, tanto en los que han sido
degradados por la acción de fenómenos
físico-químicos o biológicos como en las nuevas
piezas que aún no han sido sometidas a degradación ambiental y
sustituyen a las antiguas en intervenciones de conservación (Urzi,
C., M. Garcia-Valles, M. Vendrell and A. Pernice.
1999. Biomineralization processes on rock and monument surfaces
observed in field and laboratory conditions. Geomicrobiol. J. 16:
39-54.).
Entre esos microorganismos que habitan las
piedras y materiales calcáreos a tratar se encuentran
frecuentemente hongos, algas, líquenes, bacterias fotosintéticas,
actinomicetos, bacterias quimiolitotrofas y quimiorganotrofas. De
entre todos esos microorganismos, sólo algunos pueden potenciar,
como producto de su actividad metabólica, la formación de un
cemento de carbonato cálcico que sea compatible con el material
calcáreo. Entre ellos, caben destacar las bacterias
quimiorganotrofas, aunque también algunas algas y fotobacterias. El
desarrollo de microorganismos fotótrofos no es deseable porque
podrían producir pigmentación de la piedra que se trata. Tampoco lo
es el crecimiento de hongos, debido a su rápida colonización de la
superficie de la piedra que impediría el proceso de consolidación y
el peligro consiguiente de producción de ácidos. También es
necesario evitar el desarrollo de microorganismos quimiolitotrofos
que pueden producir ácidos y dañar el material. Estos ácidos, por
un lado, pueden disolver, por lo menos parcialmente, el material a
tratar y, por otro lado, pueden crear condiciones favorables para
el desarrollo de microorganismos indeseables. Por ello, dicho
material deberá ser tratado con una solución y mediante un
procedimiento que favorezca el desarrollo de microorganismos
quimioorganotrofos con capacidad carbonatogénica frente a los
demás. El desarrollo de estos microorganismos se favorece
introduciendo en la solución un componente orgánico como única
fuente de carbono y nitrógeno. Esta fuente orgánica se refiere
exclusivamente a una mezcla de aminoácidos con lo que se evita el
problema derivado de la producción de ácidos como fruto del
metabolismo de los azúcares. Por lo tanto, es crucial que la
solución orgánica-inorgánica no contenga
carbohidratos como fuente de carbono. Por otro lado, se han de
buscar las condiciones que favorezcan la precipitación de carbonato
cálcico. Así, la alcalinización del sistema favorece dicha
precipitación. Esta alcalinización se consigue como consecuencia de
la desaminación oxidativa de los aminoácidos que genera amoniaco
extracelular elevando el pH del medio conforme a la siguiente
reacción química:
NH_{3(g)} + H_{2}O
\hskip0,2cm \Leftrightarrow \hskip0,2cm
NH_{4}^{+}_{(aq)} +
OH^{-}_{(aq)}
\newpage
Esta subida del pH de la solución provoca, por
tanto, una alcalinización del medio conforme a la reacción:
CO_{2(g)} +
H_{2}O_{(I)} \hskip0,2cm \Leftrightarrow \hskip0,2cm
H_{2}CO_{3(aq)} \hskip0,2cm \Leftrightarrow
\hskip0,2cm HCO_{3}^{-}_{(aq)} + H^{+}_{(aq)}
\hskip0,2cm \Leftrightarrow \hskip0,2cm
CO_{3}^{2-}_{(aq)} +
2H^{+}_{(aq)}
En presencia de calcio, se produce la
precipitación de carbonato cálcico, de acuerdo con la siguiente
reacción:
Ca^{2+}_{(aq)} +
CO_{3}^{2-}_{(aq)} \hskip0,2cm \Leftrightarrow
\hskip0,2cm
CaCO_{3(s)}
Si la fuente de calcio introducida en la
solución es acetato cálcico, el acetato forma el par
acético/acetato que actúa tamponando la solución e impidiendo
bajadas de pH que pudieran detener el proceso de precipitación de
carbonato cálcico e incluso disolver el carbonato previamente
formado o el del propio material tratado. Es importante que el
producto propuesto no contenga otras sales salvo carbonatos y/o
tampón fosfato (como cloruros, sulfatos, nitratos...) que generan
una bajada de pH y actúan en sentido opuesto al correcto
funcionamiento del tampón acético/acetato.
Concretando, la aplicación de la solución antes
indicada activará la microbiota que habita de forma natural en el
material, de manera particular las bacterias que sean
quimiorganotrofas capaces de usar los aminoácidos como fuente de
carbono y nitrógeno. Estas bacterias con capaces de crear, como
fruto de su metabolismo, unas condiciones favorables para la
precipitación de carbonato cálcico. Este procedimiento de
activación de la microbiota natural de los materiales presenta la
ventaja fundamental de no introducir ningún microorganismo externo
al entorno del material a tratar, evitando, por tanto, las
desventajas a corto y largo plazo que ello pudiera generar.
Por tanto, la presente invención es un método
para la protección y consolidación de materiales de construcción y
ornamentales que comprende las siguientes etapas:
- a.
- Mezcla de aminoácidos, una fuente de calcio, sales carbonatos y tampón fosfato
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de celulosa y/o de carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras).
- e.
- Mantenimiento a una temperatura entre 18 y 30ºC durante todo el tratamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, es útil que, tras la aplicación del
producto el material se protege de fuentes luminosas entre 24 y 48
h.
En particular, la fuente de aminoácidos puede
ser un hidrolizado de caseína., un hidrolizado enzimático de
caseína., un hidrolizado de proteínas (en particular, de origen
vegetal), la fuente de calcio es acetato cálcico.
Una forma de aplicación del método comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Preparación de una mezcla que consiste en entre un 0.1 y un 5% de hidrolizado de caseína, entre un 0.1 y un 5% de Ca(CH_{2}COO)_{2}, entre un 0.1 y un 0.5% de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito apósito de pulpa de celulosa y/o de carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras)
- e.
- Mantenimiento a una temperatura entre 18 y 30ºC durante todo el tratamiento
\vskip1.000000\baselineskip
Dentro de las posibilidades, se recomienda que
la mezcla de partida consista en un 1% hidrolizado de caseína, un
1% Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, y un 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O.
Otra forma de aplicación del método se haría de
forma similar, pero utilizando una menzcla que contiene entre un
0.1 y un 5% hidrolizado de caseína, entre un 0.1% y un 5%
Ca(CH_{3}COO)_{2} entre un 0.1% y un 0.5% de
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, entre un 0.01 y un 0.2% de
tampón fosfato.
\newpage
En este caso es recomendable mezclar un 1%
hidrolizado de caseína, un 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, un 0.14% de tampón fosfato.
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, un 0.14% de tampón fosfato.
En todos todos los casos, es recomendable que
tras la aplicación del producto el material se proteja de fuentes
luminosas entre 24 y 48 h.
Junto al método de aplicación, también es objeto
de esta invención el propio producto para la protección y
consolidación de materiales de construcción y ornamentales, soluble
en agua destilada, que comprenda entre un 0.1 y un 5% de
hidrolizado de caseína, entre un 0.1 y un 5% de
Ca(CH_{3}COO)_{2}, entre un 0.1 y un 0.5% de
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O y posea un pH entre 7.5 y 8.5,
preferentemente 8.
Es recomendable que comprenda un 1% hidrolizado
de caseína, un 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2
H_{2}O, agua destilada y posea pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
H_{2}O, agua destilada y posea pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
Otra versión similar, y preferible, del producto
objeto de la invención para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales, soluble en agua
destilada, comprende entre un 0.1 y un 5% hidrolizado de caseína,
entre un 0.1% y un 5% Ca(CH_{3}COO)_{2} entre un
0.1% y un 0.5% de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, entre un 0.01
y un 0.2% de tampón fosfato en agua destilada y tiene un pH entre
7.5 y 8.5, preferentemente 8.
En particular, es recomendable que su
composición comprenda un 1% hidrolizado de caseína, un 1%
Ca(CH_{3}
COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2% K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, 0.14% de tampón fosfato en agua destilada y tiene pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2% K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, 0.14% de tampón fosfato en agua destilada y tiene pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
De cara a su elaboración, el producto para la
protección y consolidación de materiales de construcción y
ornamentales posee la siguiente composición, por cada litro de agua
destilada:
- a.
- 10 g hidrolizado de caseína
- b.
- 10 g de Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O
- c.
- 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O
O bien se podría fabricar el producto con la
siguiente composición, por cada litro de agua destilada:
- a.
- 10 g hidrolizado de caseína,
- b.
- 10 g de Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O,
- c.
- 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O,
- d.
- 1.4 g de KH_{2}PO
Composición de la solución 1 (w/v): 1%
hidrolizado de caseína, 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, en agua destilada, pH 8.
En cada litro de agua destilada las cantidades
utilizadas son: 10 g de hidrolizado de caseína, 10 g de
Ca(CH_{3}
COO)_{2}\cdot4H_{2}O, 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O.
COO)_{2}\cdot4H_{2}O, 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O.
Procedimiento de aplicación: Se prepararon
varios matraces Erlenmeyer de 250 mL conteniendo 100 mL de solución
1 esterilizada previamente. Se introdujo una lámina de calcarenita
en cada matraz. Los matraces se incubaron a 57 rpm a 28ºC durante
30 días.
Procedimiento de aplicación: Se prepararon
varios matraces Erlenmeyer de 250 mL conteniendo 100 mL de solución
1 esterilizada previamente . Se introdujo una lámina de calcarenita
en cada matraz. Los matraces se incubaron a 57 rpm a 28ºC durante
30 días.
Se usó la solución 1 y calcarenita alterada
procedente de un pináculo de la catedral de Granada deteriorado y
recientemente sustituido en un procedo de restauración. El
procedimiento experimental es el mismo que el del modo de
realización 1.
Se usó solución 1 y calcarenita alterada similar
a la utilizada en el modo de realización 2.
Procedimiento de aplicación: Láminas de piedra
se calcarenita alterada se introducen en vertical en una placa
Petri que contiene 20 mL de solución 1. El sistema se tapa para
mantener condiciones de oscuridad. La piedra se riega 1 vez al día
por un periodo de 7 días con 5 mL de solución 1. Durante el
tratamiento de consolidación la temperatura oscila entre 18 y
30ºC.
Composición de la solución 2 (w/v): 1%
hidrolizado de caseína, 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, 10 mM tampón fosfato en agua
destilada, pH 8.
La composición de la solución 2 por cada litro
de agua destilada sería: 10 g hidrolizado de caseína, 10 g de
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, 2 g de
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, 1.4 g de KH_{2}PO_{4}, y
tiene un pH 8.
Se usó la piedra de calcarenita de cantera
indicada en el modo de realización 1 y el mismo método de
tratamiento:
Se prepararon varios matraces Erlenmeyer de 250
mL conteniendo 100 mL de solución 2 esterilizada previamente. Se
introdujo una lámina de calcarenita en cada matraz. Los matraces se
incubaron a 57 rpm a 28ºC durante 30 dias.
Se usó la solución 2.
La piedra de calcarenita y el procedimiento
experimental utilizado son similares a los descritos en el modo de
realización 1:
Se prepararon varios matraces Erlenmeyer de 250
mL conteniendo 100 mL de solución 2 esterilizada previamente. Se
introdujo una lámina de calcarenita en cada matraz. Los matraces se
incubaron a 57 rpm a 28ºC durante 30 días.
Los resultados de estas pruebas muestran que las
soluciones empleadas fueron capaces de activar parte de la
microbiota presente en la piedra. La activación de estas bacterias
produjo una alcalinización del medio que resultó en una
precipitación masiva de carbonato cálcico, tal y como se ve en las
figuras 1a y 1b. El nuevo cemento formado consiste en carbonato
cálcico, en sus variedades calcita y/o vaterita, dependiendo de la
solución usada. Este cemento es perfectamente compatible con la
piedra original y respeta el sistema poroso de la piedra (Tabla 1).
La piedra calcarenita tratada de esta manera está en todos los casos
más compactada que la piedra original, ya que presenta una mayor
resistencia al stress mecánico, tal y como se demuestra por una
menor pérdida de peso frente a un tratamiento por ultrasonidos que
la piedra original (Tabla 1). El nuevo cemento creado se enraiza en
la piedra original hasta una profundidad que varía entre 1 y 5 mm
según la solución y piedra usada.
Los resultados obtenidos presentan las
siguientes ventajas con los obtenidos por los tratamientos
comercializados en la actualidad:
Mayor formación de nuevo cemento de carbonato
cálcico
Mayor compactación de la piedra original
Compactación en mayor profundidad
Figura 1.- Evolución del pH y concentración de
calcio, Ca_{T(aq)}, en la solución en la que está inmersa
la piedra tratada. a) Solución 1 y b) Solución 2. Aumentos de pH
son causados por la alcalinización resultante del metabolismo de la
microbiota que habita la piedra, activada por la aplicación de la
solución. Descensos en la concentración de calcio indican
precipitación de carbonato cálcico.
Claims (18)
1. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales que comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Mezcla de aminoácidos, una fuente de calcio, sales carbonatos y tampón fosfato
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de celulosa y/o de carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras).
- e.
- Mantenimiento a una temperatura entre 18 y 30ºC durante todo el tratamiento.
2. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 1 en
el que tras la aplicación del producto el material se protege de
fuentes luminosas entre 24 y 48 h.
3. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 1 6
2 caracterizado porque la fuente de aminoácidos es un
hidrolizado de caseína.
4. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 1 ó
2 caracterizado porque la fuente de aminoácidos es un
hidrolizado enzimático de caseína.
5. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 1 ó
2 caracterizado porque la fuente de aminoácidos es un
hidrolizado de proteínas.
6. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 5
caracterizado porque la fuente de aminoácidos es un
hidrolizados de proteínas de origen vegetal.
7. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la fuente de
calcio es acetato cálcico.
8. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales que comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Preparación de una mezcla que consiste en entre un 0.1 y un 5% de hidrolizado de caseína, entre un 0.1 y un 5% de Ca(CH_{3}COO)_{2}, entre un 0.1 y un 0.5% de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito apósito de pulpa de celulosa y/o de carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras)
- e.
- Mantenimiento a una temperatura entre 18 y 30ºC durante todo el tratamiento.
9. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales que comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Mezcla de un 1% hidrolizado de caseína, un 1% Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2% K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de celulosa y/o carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras).
10. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales que comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Mezcla de entre un 0.1 y un 5% hidrolizado de caseína, entre un 0.1% y un 5% Ca(CH_{3}COO)_{2} entre un 0.1% y un 0.5% de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, entre un 0.01 y un 0.2% de tampón fosfato.
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de celulosa y/o carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras).
11. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales que comprende las
siguientes etapas:
- a.
- Mezcla de un 1% hidrolizado de caseína, un 1% Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2% K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, un 0.14% de tampón fosfato.
- b.
- Disolución de la mezcla en agua destilada hasta alcanzar un pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8
- c.
- Decantación del fluido resultante
- d.
- Aplicación sobre la superficie del material a tratar mediante un sistema adecuado (riego por goteo, pincel, spray, imbibición en apósito de pulpa de celulosa y/o carta japonesa y aplicación en superficie, entre otras).
12. Método para la protección y consolidación de
materiales de construcción y ornamentales según reivindicación 1 en
el que tras la aplicación del producto el material se protege de
fuentes luminosas entre 24 y 48 h.
13. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales, soluble en agua
destilada, que comprende entre un 0.1 y un 5% de hidrolizado de
caseína, entre un 0.1 y un 5% de
Ca(CH_{3}COO)_{2}., entre un 0.1 y un 0.5% de
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O y posee un pH entre 7.5 y 8.5,
preferentemente 8.
14. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales, soluble en agua
destilada, que comprende un 1% hidrolizado de caseína, un 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, agua destilada y posee pH entre
7.5 y 8.5, preferentemente 8.
15. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales, soluble en agua
destilada, que comprende entre un 0.1 y un 5% hidrolizado de
caseína, entre un 0.1% y un 5% Ca(CH_{3}COO)_{2}
entre un 0.1% y un 0.5% de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, entre
un 0.01 y un 0.2% de tampón fosfato en agua destilada y tiene un pH
entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
16. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales, soluble en agua
destilada, que comprende un 1% hidrolizado de caseína, un 1%
Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O, un 0.2%
K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O, 0.14% de tampón fosfato en agua
destilada y tiene pH entre 7.5 y 8.5, preferentemente 8.
17. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales cuya composición, por
cada litro de agua destilada es
- a.
- 10 g hidrolizado de caseína
- b.
- 10 g de Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O
- c.
- 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O
18. Producto para la protección y consolidación
de materiales de construcción y ornamentales cuya composición, por
cada litro de agua destilada es
- a.
- 10 g hidrolizado de caseína,
- b.
- 10 g de Ca(CH_{3}COO)_{2}\cdot4H_{2}O,
- c.
- 2 g de K_{2}CO_{3}\cdot1/2H_{2}O,
- d.
- 1.4 g de KH_{2}PO.
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