Nanotehnologia Verde Biocidă în folosul Clădirilor de Patrimoiu din Piatră din Mediu Urban – Studiu de Caz din Oradea, România
Ilies, D.C.; Blaga, L.; Ilies, A.; Pereș, A.C.; Caciora, T.; Hassan, T.H.; Hodor, N.; Turza, A.; Taghiyari, H.R.; Barbu-Tudoran, L.; Ranjan Kumar Dahal ; Paula Dejeu ; Bahodirhon Safarov and Malik Akram Hossain – Green Biocidal Nanotechnology Use for Urban Stone-Built Heritage—Case Study from Oradea, Romania. Minerals 2023, 13, 1170. https://doi.org/10.3390/min13091170
Minerals 2023, 13(9), 1170; https://doi.org/10.3390/min13091170
This article belongs to the Special Issue Natural and Artificial Building Stones: Insights from Petrophysical Properties and Consolidation Procedures
Abstract
Heritage buildings clad with natural rock endure over time destruction caused by weathering mechanisms, pollution from urban areas, biodeterioration due to microorganisms, and also the anthropic factor. On the surface of the limestone samples taken from the ornamental natural rock with which the outside of Markovits-Mathéser house, Oradea, Romania, is clad, two species of fungi were inoculated in the laboratory: Aspergillus spp. and Cladosporium spp. Wollastonite was then applied, and from the imaging analysis, the inhibition of fungi by it is clearly observed (48 h after its application), which was also confirmed using the image segmentation method.
This research highlights the fact that there are good premises for aqueous suspension of wollastonite to have a biocidal character for Aspegillus spp. and Cladosporium spp., when applied on natural stone used in the construction of heritage buildings located in temperate climates due to its easy application, green and ecofriendly properties, and also low cost of acquisition and application.
Conclusions
Scanning electron microscope (SEM) and electron dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analyses of treated stone demonstrated the existence of nanocomposite structures containing elements. Polymers functionalised with an aqueous suspension of wollastonite can be used not only as potent biocides, but also for the consolidation of historic monuments and artifacts. The hydrophilicity of the aqueous suspension of wollastonite resulted in the absorption of water in the substrate, which in turn resulted in the drying out and surface breakage of the specimens. During the 48 h after the application of the gel, the research underlines that there are good pre-requisites for the aqueous suspension of wollastonite to have a biocidal effect on Aspegillus spp. and Cladosporium spp. when applied to natural stone in the construction of heritage buildings in temperate climates. Its application is easy using a brush, in a thin layer, being at the same time a green and ecofriendly potent biocide, with a price that is not very high.
The performance and protection of natural stone materials can be improved by nanotechnology, with its superhydrophobic and photocatalytic effects being emphasised especially in recent studies. Experiments should be continued over a long period of time, with intensified testing on the long-term impact of such applied materials (nanoparticles) and the protective properties imparted to natural ornamental rock in buildings, but also on the impact of nanoparticles on the environment and human health. The aging of works of art sometimes leads to the release of nanoparticles into the environment, therefore, future experiments should consider stabilising the nanoparticles on treated works of art, without influencing their integrity.
Rezumat
Clădirile de patrimoniu finisate cu rocă naturală suferă în timp (bio)deteriorări cauzate de intemperii, poluarea urbană, microorganisme și factorul antropic. Pe suprafața probelor de calcar prelevate din roca naturală ornamentală cu care este decorat exteriorul casei Markovits-Mathéser din Oradea, România, au fost inoculate în laborator două specii de mucegaiuri: Aspergillus spp. și Cladosporium spp., după care a fost aplicat gelul de wollastonit. Analiza imagistică evidențiază inhibarea celor două specii de mucegaiuri (la 48 de ore de la aplicare), confirmată și prin metoda de segmentare a imaginii.
Această cercetare evidențiază faptul că există premise bune ca suspensia apoasă de wollastonit să aibă un caracter biocid asupra speciilor de mucegiuri Aspegillus și Cladosporium ulterior aplicării pe piatra naturală de pe exteriorul clădirilor de patrimoniu situate în climat temperat, cu atât mai mult cu cât aplicărea acesteia este facilă, are proprietăți ecologice, iar costurile de achiziție și utilizare sunt reduse.
Concluzii
Analizele microscopului electronic cu scanare (SEM) și a spectroscopiei cu raze X cu dispersie electronică (EDX) ale pietrei tratate au demonstrat existența unor structuri nanocompozite care conțin elemente. Polimerii activați cu o suspensie apoasă de wollastonit pot fi utilizați nu numai ca biocide puternice, ci și pentru consolidarea monumentelor și artefactelor istorice. Hidrofilitatea suspensiei apoase de wollastonit a dus la absorbția apei în substrat, care, la rândul său, a dus la uscarea și ruperea suprafeței probelor. În cele 48 de ore de la aplicarea gelului, cercetările subliniază existența condițiilor adecvate în prealabil pentru ca suspensia apoasă de wollastonit să aibă un efect biocid asupra Aspegillus spp. și Cladosporium spp. când se aplică pe piatră naturală a clădirilor de patrimoniu din climat temperat. Aplicarea lui se face usor folosind o pensulă, în strat subțire, fiind în acelasi timp un biocid ecologic puternic, accesibil ca preț.
Performanța și protecția materialelor din piatră naturală pot fi îmbunătățite prin nanotehnologie, efectele sale superhidrofobe și fotocatalitice fiind subliniate în special în studiile recente. Experimentele ar trebui continuate pe o perioadă lungă de timp, cu teste intensificate privind impactul pe termen lung al unor astfel de materiale aplicate (nanoparticule) și proprietățile protectoare conferite rocii naturale ornamentale de pe clădiri, dar și asupra impactului nanoparticulelor asupra mediului și sănătatea umană. Operele de artă, în trecerea timpului, pot elibera nanoparticule în mediu, prin urmare, experimentele viitoare ar trebui să aibă în vedere stabilizarea nanoparticulelor de pe operele de artă tratate, fără a influența integritatea acestora.
Citeste articolul complet.
