Entrevista a María Ángeles Villegas, científica titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
14 de marzo de 2011
¿Qué tipo de materiales pueden verse amenazados por un ambiente contaminado?
Muchos de los materiales con interés histórico y patrimonial son muy sensibles a los ambientes contaminados. Yo diría que la mayoría de ellos: papel y sus derivados (pergamino, papiro...); materiales textiles, metales y aleaciones, vidrios o porcelanas. Y también los orgánicos, por supuesto, como los cueros o los pigmentos en las capas pictóricas.
¿Y qué tipo de agresiones puede amenazar una obra de arte?
La humedad relativa del aire combinada con una serie de contaminantes gaseosos de características ácidas que se encuentran en éste habitualmente, sobre todo en zonas urbanas o industriales. La combinación del agua con esos óxidos da lugar a ácidos fuertes como el ácido sulfúrico.
¿La lluvia ácida?
Sí, se forma cuando se combina la humedad ambiental con el CO2. Entonces se forman pequeñas gotículas de ácido sulfúrico que, depositadas en la superficie de los materiales, dan lugar a reacciones químicas de degradación y destrucción del material. Esto ocurre incluso con materiales aparentemente resistentes como la piedra y el vidrio.
En ocasiones, el enemigo está en casa...
Su equipo ha desarrollado el primer dispositivo del mundo capaz de medir el pH en el aire. ¿Por qué es tan importante su control?
Un pH bajo o ácido supone una gran concentración de iones H+, que son los que catalizan muchas de las reacciones de degradación. El pH del aire en una zona rural o no contaminada de aire puro, con poco tráfico rodado o combustiones y humos suele rondar entre 6,5 y 7, es decir, un valor neutro.
El primer sensor de acidez ambiental
Hasta ahora nadie había sido capaz de crear un dispositivo que pudiera medir la acidez del aire. El pH, desde un punto de vista químico, es un concepto en disolución. Se asocia a un líquido, a moléculas de agua o de algún disolvente.“Yo amplié este concepto, y consideré el aire como una disolución muy, muy diluida de agua (humedad relativa). Así que me propuse desarrollar un dispositivo capaz de captar el pH que contienen las microgotas de agua presentes en el aire”, explica Villegas. El problema radicaba en diseñar algo que fuera sensible a algo tan sutil.
La patente que acaba de presentar el CSIC, juntamente con la Universidad Politécnica de Madrid, incluye un prototipo de telemedida, además del sensor, que parte de otra investigación que Villegas ya patentó en 2006, tras 8 años de trabajo. La científica ha confirmado el interés de una empresa en desarrollar la patente con la finalidad de aplicarla en la conservación del patrimonio construido.
Cómo funciona
El sensor de acidez ambiental consta de una película muy delgada de 100 a 300 nanómetros de espesor depositada encima de un porta de vidrio común. Esta capa, la sensible y sensora del dispositivo, cambia de color si cambia la acidez en el ambiente.
Este sensor puede adaptarse según las necesidades. “No es lo mismo un dispositivo para controlar la acidez del interior de una vitrina de manuscritos en un museo, que el que podría precisar la salida de la tobera de una chimenea en una industria”, explica la doctora. Estos dispositivos pueden instalarse en las diferentes salas de un museo, en palacios, bibliotecas e, incluso, en espacios exteriores. A veces es difícil para el ojo humano apreciar un cambio en el color del sensor. Por ello, el CSIC ha desarrollado un prototipo, un pequeño equipo de telemedida que detecta cuantitativamente estas variaciones de color. “Es capaz de transformar el cambio de color del sensor por pequeño o imperceptible que resulte a la vista en una señal eléctrica, que puede transmitirse inalámbricamente a un PC”. Así, el sensor podría alertar de las posibles alteraciones de acidez a través de señales acústicas o avisando a través de un SMS.
¿Y en la gran ciudad?
En Madrid, por ejemplo, el pH varía mucho según la zona. En el centro de la ciudad podemos tener unos valores de 5 ó 5,5. Sin embargo, en un pequeño pueblo de la sierra de Madrid, a escasos 30 kilómetros de la Puerta del Sol, este dato puede alcanzar 6,8.
Y esa acidez entra en los edificios...
Si un museo, por ejemplo, no cuenta con sistemas de filtración de aire o con un control especial de ventilaciones, ese aire de la calle entra. Lo respiramos las mismas personas.
Las humedades del Palacio Wilanów
El Palacio Wilanów de Varsovia es una construcción barroca, considerada como ‘El Versalles polaco’ y uno de los edificios históricos más importantes y emblemáticos del país. El equipo de la doctora Villegas lleva un año monitorizando el interior de este palacio de la capital polaca, bañada por el caudaloso río Vístula. La científica del CSIC sostiene que allí las humedades son muy elevadas. “En Madrid tenemos una humedad relativa media del 40 ó 50% e, incluso, del 30 ó 35 en verano. En Varsovia, lo mínimo es un 60%”. O secan el aire que entra en el museo o controlan la ventilación con aire de la calle con una serie de filtros. La acidez se forma por la combinación de la humedad y las especies ácidas contaminantes del aire. Si rebajamos la primera, minimizamos el riesgo. Si purificamos el aire, es decir, si eliminamos estas especies, también”.
¿Qué ocurre cuando el sensor advierte de una acidez elevada?
Una vez determinado el pH del ambiente corresponde al encargado de la conservación de las obras, bien sean esculturas, libros, cuadros, lámparas, piezas ornamentales, lámparas, vidrieras o todo un edificio, tomar medidas para paliar sus efectos. Una de las primeras acciones es controlar la humedad de esa sala o del edificio, siempre y cuando no se resienta la conservación de las materiales expuestos.
¿Y para controlar la humedad no existen ya los hidrómetros?
Un hidrómetro mide la humedad que hay en el ambiente, pero no ofrece información sobre las especies ácidas contaminantes que podrían, mezcladas con esa humedad, producir agresiones en los materiales.
¿Qué otras aplicaciones podría tener este sensor?
La química y la conservación del patrimonio histórico
La doctora María Ángeles Villegas, licenciada en Química Inorgánica, es científica titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) desde 1990. Estuvo 17 años destinada en el Instituto de Cerámica y Vidrio, y 7 años en el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas. Desde el mes de julio de 2007, desarrolla su trabajo de investigación en el Instituto de Historia, concretamente en el Centro de Ciencias Humanas y Sociales, en un equipo multidisciplinar que integra a químicos, ingenieros y arqueólogos, que centra su atención en la preservación y conservación de nuestro patrimonio.
Así, su equipo ha estudiado las vidrieras de la catedral de León, de Vitoria y de Sevilla, de la Cartuja de Miraflores y del Monasterio de San Juan de los Reyes de Toledo, entre otras edificaciones, así como el comportamiento y estado de los metales de la estación de ferrocarril de Aranjuez y de Atocha. “Los materiales sufren problemas serios de degradación e, incluso, de corrosión, en el caso de los metales. Por ello, es muy importante establecer los mecanismos físico-químicos de esa corrosión porque si los conocemos, sabremos cómo frenar su deterioro”, explica la doctora.
Programa Geomateriales
El equipo de Villegas participa en el programa Geomateriales de la Comunidad de Madrid, coordinado por Rafael Fort, dedicado al estudio de la conservación del patrimonio construido.
