Batteri e restauro

Chiara Alisi

Primo ricercatore, ENEA, Italia

Un breve viaggio nel Microverso

L’uso dei microrganismi nel restauro è il risultato di un percorso di ricerca nato per rispondere alle esigenze concrete dei restauratori, con l’obiettivo di delineare strategie di restauro più sostenibili. Strategie che sostituiscano prodotti chimici tossici per gli operatori, aggressivi per i materiali e dannosi per l’ambiente, con microrganismi e prodotti naturali innocui, selettivi e compatibili con l’opera d’arte.

Per affacciarsi a questa storia è utile compiere un breve viaggio nel Microverso, il mondo dei microrganismi, primi abitanti della Terra — e forse dell’Universo. Capire da dove vengono, dove vivono e cosa fanno in natura aiuta a comprendere perché possano essere così utili anche nel restauro e, soprattutto, a maneggiarli con consapevolezza e tranquillità.

Osservando l’orologio bio-geologico del Pianeta, i microrganismi ne occupano quasi interamente il quadrante temporale: sono stati la prima forma di vita a colonizzare la Terra e l’unica per oltre due miliardi e mezzo di anni. Durante questo lunghissimo periodo hanno preparato la crosta terrestre e l’atmosfera ad accogliere forme di vita sempre più complesse, fino all’essere umano, che in confronto occupa solo uno spicchio infinitesimale di quell’orologio.

L’evoluzione microbica è avvenuta in stretta relazione con le trasformazioni della geosfera: i microrganismi hanno modificato la chimica degli oceani, dei continenti e dell’atmosfera, così come i cambiamenti ambientali continuano tuttora a plasmare le comunità microbiche. Possiamo affermare senza dubbio che i microrganismi svolgono un ruolo primario nei cicli biogeochimici che sostengono la vita sulla Terra, in particolare nel riciclo degli elementi (1).

Ogni struttura vivente è associata ai microrganismi; il nostro corpo ne ospita un numero superiore a quello delle nostre stesse cellule. Solo una piccolissima frazione è nociva: la grande maggioranza rende possibile la vita così come la conosciamo. Gli studi sul microbioma umano, ad esempio, hanno svelato sorprendenti correlazioni tra flora intestinale e attività cerebrale.

Negli ultimi decenni, grazie alla tecnologia ci sono stati grandi passi avanti nella conoscenza della biodiversità microbica, e nonostante questo è ancora oggi valida la stima che solo circa l’1% delle specie microbiche presenti in un determinato ambiente sia coltivabile con le tecniche colturali tradizionali attualmente disponibili, un fenomeno noto come “great plate count anomaly” (2): tutto il resto è noto solo grazie alle analisi genomiche, che oggi possono essere indagate grazie a tecnologie di AI e “Big Data mining”. La biomassa microbica è una vera e propria miniera metabolica, difficile da esplorare ma ricchissima di potenzialità. Infatti, da ogni matrice ambientale — miniere, suoli contaminati, fanghi industriali — possono essere estratti batteri “speciali”, selezionati non per caso ma per le loro precise capacità metaboliche. È proprio qui che ha origine il legame tra microbiologia e restauro.

Il problema del sarcofago di Lorenzo de’ Medici, Duca di Urbino

Al termine del complesso restauro della Sagrestia Nuova di Michelangelo, durato sette anni, rimaneva un nodo irrisolto: una patina bruna, spessa e disomogenea, che deturpava il sarcofago di Lorenzo duca d’Urbino. Nel corso dei secoli il problema era stato affrontato con metodi tradizionali e in alcuni casi molto drastici— saponi, spugne, pomice, persino acidi — senza successo (3).

La patina aveva origine in un evento tragico: nel 1537, alla morte violenta di Alessandro de’ Medici, il corpo fu deposto frettolosamente nel sarcofago senza preparazione adeguata alla sepoltura. I liquidi organici della decomposizione penetrarono nel marmo, innescando processi chimici complessi che, nel tempo, produssero un deposito tenace e alterante (Figura 1).

Non si poteva accettare che quella macchia scura restasse come una nota stonata nell’armonia restituita all’opera dal restauro, ma nemmeno si poteva intervenire con prodotti rischiosi per gli operatori o per il delicato marmo michelangiolesco. La sfida era trovare una soluzione efficace, selettiva e rispettosa della materia. La strada individuata dai restauratori è stata quella della biopulitura che, come si è visto nella puntata precedente, rappresenta un approccio prudente e rigoroso, fondato sulla conoscenza scientifica e articolato in fasi successive di laboratorio e di cantiere (4). Le analisi diagnostiche (FTIR e microscopiche), eseguite dal CNR di Firenze, avevano evidenziato nella patina la presenza di proteine, fosfati, gesso, tracce di silicati e ossalato di calcio, riconducibili alla trasformazione dei residui organici. Queste informazioni hanno guidato la selezione dei ceppi batterici, scelti da una collezione per le loro specifiche capacità metaboliche.

Dopo test biochimici mirati, dieci ceppi sono stati selezionati per le prove in situ (Figura 2). In laboratorio, i batteri sono stati coltivati fino a raggiungere un’elevata densità cellulare e successivamente immobilizzati in Vanzan (un polisaccaride di origine microbica) e in Laponite (un’argilla a base di silicati), entrambi materiali usati nel restauro e compatibili con i batteri. Le colture sono state poi testate su tasselli di prova allestiti sul retro dell’altare della Sagrestia Nuova, includendo campioni di controllo privi di batteri.

Tre batteri, tre storie diverse

La valutazione dei risultati, affidata al consiglio scientifico del Museo, ha individuato tre ceppi particolarmente efficaci:

• Serratia ficaria SH7, isolato da una miniera abbandonata di blenda e galena in Sardegna
• Pseudomonas stutzeri CONC11, isolato dai fanghi di una conceria
• Rhodococcus pyridinivorans ZCONT, isolato da un suolo industriale co-contaminato da idrocarburi e metalli

Tre ambienti estremi, tre storie molto diverse, ma un denominatore comune: la capacità di metabolizzare selettivamente i composti presenti nella patina senza danneggiare il marmo.

La fase finale si è svolta in cantiere, applicando i tre ceppi in modo mirato nelle diverse aree del sarcofago, seguendo la mappa chimica dei depositi. Gli impacchi sono stati lasciati agire per una notte, rimossi e rinnovati per una seconda applicazione. Due giorni di lavoro umano e due notti di lavoro batterico hanno permesso di rimuovere una patina che persisteva da oltre cinquecento anni (Figura 3).

Il vero protagonista della pulitura è stato Serratia ficaria SH7. Cresciuto in un ambiente ostile, povero di nutrienti e ricco di metalli pesanti, questo ceppo si è rivelato una vera e propria “bomba metabolica”: capace di degradare rapidamente composti proteici, fosfatici e lipidici, senza alcuna interazione con il marmo. In sole 48 ore, la patina è stata rimossa in modo efficace e graduale, con un risultato visivo di grande qualità, successivamente confermato da indagini microscopiche. La biopulitura ha rispettato tutte le sue promesse: selettività, gradualità e rispetto della materia.

Senza nulla togliere ai batteri e al loro lavoro silenzioso, questa esperienza è stata soprattutto un esempio di interdisciplinarità virtuosa. Un dialogo continuo tra biologhe, restauratrici e storiche dell’arte, fatto di ascolto reciproco, linguaggi diversi e obiettivi condivisi.

È in questo spazio di incontro tra arte e scienza che nasce un possibile modello per il restauro del futuro: più consapevole, più sostenibile e profondamente rispettoso di un patrimonio che non è solo nostro, ma dell’umanità intera.

Verso la terza puntata

Il caso della Sagrestia Nuova dimostra come l’impiego mirato di microrganismi selezionati possa risolvere criticità conservative complesse, nel pieno rispetto dei materiali e delle opere. Ma la biotecnologia microbica applicata al restauro non si limita alla rimozione dello sporco storico dalle superfici lapidee. Nella prossima puntata vedremo come questa biotecnologia è stata adattata per la pulitura della superficie delicata e fragile di un quadro su tela di grandi dimensioni.

Figura 1. La patina da rimuovere sulla base del sarcofago di Lorenzo Duca di Urbino, con zone molto scure e spesse

Figura 2. Preparazione dei batteri per le prove in situ.

Figura 3. La base del sarcofago dopo la biopulitura.

Il Team: le restauratrici Daniela Manna e Marina Vincenti, le biologhe Anna Rosa Sprocati e Chiara Alisi

La Sagrestia Nuova dopo il restauro

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