Influencia da choiva aceda nos monumentos pétreos

1989/10/01 Unanue Arrillaga, Arantxa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Arkitektura

Moitos monumentos antigos han sufrido maiores danos nos últimos anos como consecuencia da choiva aceda que durante miles de anos.

O fenómeno da choiva aceda e as súas consecuencias son cada vez máis importantes nos últimos anos. A medida que aumenta o nivel de contaminación, este complexo problema ten consecuencias incontrolables ou incontrolables paira o noso mundo, aínda que moitas veces reversibles. Non hai solución sinxela, pero é necesario e urxente actuar antes de que sexa demasiado tarde ou, desgraciadamente, aínda que sexa tarde.

En moitas ocasións falouse e escrito sobre o impacto da choiva aceda na natureza (bosques, ...). Nesta ocasión falaremos dunha curiosa influencia: o que se fai aos monumentos de pedra, citando algúns exemplos ilustrativos. Pero primeiro imos ver en que consiste a choiva aceda.

Que é a choiva aceda?

Debido ao CO2 presente na atmosfera, a choiva é en si mesma lixeiramente aceda. As fontes de CO2 ou dióxido de carbono son naturais e antropogénicas (degradación da materia orgánica, combustión, ...). Cando se disolve na auga prodúcese a seguinte reacción:

Debido ao ácido carbónico producido, o pH da choiva natural é aproximadamente de 5,6 (pH = - log [H+]).

Doutra banda, nas zonas industriais e urbanas xéranse outros gases acedos, os máis importantes son os óxidos de xofre e nitróxeno, sendo os maiores contaminantes o SO2 (dióxido de xofre) e os NOx (óxidos de nitróxeno (IV) e (II)). A fonte natural de SO2 é a oxidación do SH2 (fonte biogénica) e a fonte antropogénica é, sobre todo, a combustión, sendo a importancia de ambas as fontes similares. En canto aos óxidos de NOx, aínda que conteñen una fonte natural, a máis importante é a antropogénica (especialmente a combustión).

O dióxido de xofre (SO2) pode oxirse ao óxido de xofre (VIN) (SO3), reacción que se produce grazas ao osíxeno e ozono presentes no aire e catalizado por certas sustancias metálicas presentes nas partículas contaminantes do aire. Ao disolverse o trióxido de xofre (ou óxido de xofre) na auga, pode transformarse en ácido sulfúrico pola reacción:

O pH da choiva depende da concentración de SO3 (inversamente proporcional), e prodúcese principalmente en zonas urbanas de alto tráfico e en zonas industriais, como se mencionou anteriormente. O pH do aire cambia cando chove. Inicialmente a concentración de SO3 é máxima (pH máis baixo). Púidose medir o valor de pH=3, o que supón un incremento do 100% da concentración de protones respecto da choiva normal.

Pódense escribir reaccións similares paira os óxidos de nitróxeno, pero como se explicará máis adiante, o maior impacto sobre os monumentos de pedra é o H2SO4.

Paira finalizar esta entrada pódese dicir que o problema da deposición aceda non só aparece en choiva. Na actualidade distínguense dous partes: por unha banda, a deposición seca, é dicir, partículas e gases (aerosois, metais, SO4, SO2, ...) e doutra banda, a deposición húmida, na que ademais da choiva pódense introducir neve, rocío, néboa e saraiba. A influencia destes últimos non é lenta, xa que nas minchas púidose medir pH = 1.

Con que materiais construíronse os monumentos?

A choiva aceda provocou grandes danos nos seus monumentos.

As rocas máis comunmente utilizadas son mármore, calcaria, arenisca e granito.

O mármore é una pedra calcaria formada por cristalinos de calcita, forma mineral termodinámicamente estable. O mármore é una pedra metamórfica que, a altas temperaturas e presións, sofre un proceso de recristalización converténdose nunha roca sedimentaria (chamada calcaria). Químicamente, o mármore e a calcaria son iguais, pero morfológicamente diferéncianse na medida e porosidad dos cristais. Os cristalitos da calcaria son máis pequenos, polo que o mármore é máis poroso.

A pedra arenisca utilízase máis paira a construción de edificios que en monumentos. Esta pedra é una pedra sedimentaria formada por areas. A sedimentación destes grans de area pódese producir en roca de cuarzo ou calcaria.

O granito está composto principalmente por tres minerais: cuarzo, mica e feldespato. Os grans de granito son xeralmente bastante grandes e o seu porosidad é moi pequena, polo que este material utilízase con frecuencia paira protexer as partes baixas dos edificios da humidade.

Influencia da choiva aceda nas pedras

Os monumentos máis vulnerables pola choiva aceda son os de pedra calcaria: mármore, calcaria e arenisca calcaria. A choiva aceda non afecta a areniscas puras nin granitos.

A reacción entre unha pedra calcaria e a choiva aceda pódese expresar de forma simplificada como:

Os mecanismos que controlan a disolución da calcita dependen de certas condicións: pH, fluxo hidrodinámico, etc. O rango máis interesante de pH neste tema é 4-6, controlado por transporte e cinética superficial.

Cabe destacar que o dano causado pola disolución química do carbonato cálcico é sobre todo un fenómeno superficial. Por iso, os relevos traballados sobre as superficies poden quedar fortemente deteriorados pola disolución superficial, non afectando á estrutura inferior do mármore.

O problema da deterioración dos monumentos non reside unicamente na disolución da calcita. Na ecuación anterior obsérvase que o carbonato cálcico nas pedras reacciona coa aparición do sulfato cálcico. O composto cristalizable en forma de dihidrato de sal é: CaSO4. 2 H2O (yeso). O yeso é bastante soluble en auga. Por tanto, só se acumula en superficies que non teñen fluxo de auga directa e reaccionaron.

Por iso, os edificios de pedra calcaria e os estados de mármore presentan una capa de yeso en zonas protexidas da choiva. Debido ao aire contaminado (po, partículas de carbón, ...) esta capa de yeso se ennegrece. Tras anos nesta zona, as pedras calcarias presentan un marcado aspecto branco-negro, branco en zonas onde a choiva limpa regularmente o yeso e negro en zonas onde a choiva non pode limpalo, onde a capa escura de yeso pegou una deposición seca.

Como se mencionou anteriormente, a choiva aceda non reacciona sobre superficies arenosas e graníticas. Con todo, a deposición seca pégase creando unha cor negra uniforme.

Os monumentos do noso pobo tamén se atopan en perigo de choiva aceda, sobre todo na costa. Museo San Telmo de San Sebastián.

Os sales solubles de sulfato e nitrato (xeradas na reacción entre a choiva aceda e as pedras calcarias) disólvense no mesmo auga de choiva. Esta solución é absorbida pola pedra mediante un mecanismo capilar. Cando a pedra sécase estes sales cristalízanse neste sistema poroso. A presión xerada neste proceso é suficiente paira romper mecanicamente a matriz da pedra. Por tanto, a porosidad de pedra controla a cantidade de solución que se pode interiorizar e, en definitiva, o tempo de duración da mesma. O dano causado por esta acción mecánica pode ser máis serio que a simple solución química da pedra.

Algúns exemplos

O Concello de Schenectady (N.E.), edificio histórico, foi construído en 1930 co mellor mármore de Vermont (equivalente ao mármore de Carrara en Italia). Caeu case pola choiva aceda. A estrutura do edificio debilitouse debido á yeso do mármore.

En Pequín (China) hai monumentos de mármore de 500 anos que contan a historia do imperio. Até fai 40 anos podíanse ler as inscricións e hoxe non se poden ler. Isto significa que o dano se produciu sobre todo nos últimos anos.

Nas columnas de mármore dos emperadores romanos Marcus Aurelius e Traianus pódese observar un fenómeno curioso, como se mencionou anteriormente. Os bajorrelieves tratados nas columnas representan as conquistas destes emperadores. Nalgúns lugares, estas columnas soportan directamente sobre elas o fluxo de auga de choiva e o dano descrito varía enormemente en función dos factores que controlan a solución química do mármore. Noutros lugares, debido á protección dos edificios circundantes, a superficie permanece en bo estado, aínda que a columna foi construída con 1800 anos de antelación.

Conclusións

A deterioración das pedras calcarias prodúcese principalmente mediante dous mecanismos.

1. Solución química de calcita
2. O dano mecánico causado pola recristalización dos sales solubles xeradas en disolución nos poros da pedra.

O primeiro mecanismo é importante cando se trata de preservar detalles superficiais en esculturas. O segundo mecanismo, con todo, pode ter una gran influencia na deterioración estrutural da pedra. É difícil distinguir a influencia de cada mecanismo na deterioración dun estado ou monumento.