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Several pigments (malachite CuCO3?Cu(OH)2, azurite 2CuCO3?Cu(OH)2, yellow ochre (goethite ?-FeOOH, gypsum CaSO4?2H2O), St. John's white CaCO3 formed from slaked lime) and respective mural paintings specimens were subjected to the free-running Er:YAG laser radiation in order to study their damage thresholds, in a broad range of laser fluences, both in dry and wet conditions. The specimens' damage thresholds were evaluated by spectroscopic methods, colorimetric measurements and microscopic observation. The pigments containing -OH groups were found to be more sensitive than St. John's white; hence the most sensitive paint layers in dry conditions are those containing malachite, azurite (both 1.3 J/cm2) and yellow ochre (2.5 J/cm2) as compared to the ones containing St. John's white (15.2 J/cm2). The presence of wetting agents (w.a.) attenuated the pigments chemical alteration. The damage thresholds of all the paint layers, in presence of w.a., were found to be around 2.5 J/cm2. The alteration was caused by thermo-mechanical damage and by binding medium ablation of a fresco and a secco prepared specimens, respectively.

Il free-running Er:YAG laser (2.94 ?m, 250 ?s) è ormai conosciuto nel campo dei beni culturali grazie alla sua efficacia che ha portato alla realizzazione di importanti opere di restauro di dipinti, In questo lavoro sono presentati i risultati delle prove di pulitura di alcuni dipinti del ciclo di pitture murali del Camposanto Monumentale di Pisa con due sorgenti laser Er:YAG. Il ciclo di pitture murali, realizzato a partire dal tardo medioevo fino al primo rinascimento da famosi artisti quali Benozzo Gozzoli, Bonamico Buffalmacco, Taddeo Gaddi, è stato scelto come caso reale di applicazione di questa tecnica per la complessità dello stato conservativo delle superfici pittoriche. Sono infatti documentati numerosi interventi conservativi a partire dal XVI secolo, fino ad altri più recenti del XIX e XX secolo, che hanno applicato sulle superfici differenti prodotti al fine di fissare la pellicola pittorica e di ravvivarne i colori. Le recenti indagini diagnostiche hanno messo in evidenza materiali polisaccaridici, lipidici, proteici e sintetici. Inoltre fenomeni di deterioramento hanno spesso prodotto pellicole grigiastre composte essenzialmente da ossalati di calcio, gesso ma anche da anglesite (PbSO4). Per quest'ultima sostanza si ipotizza una genesi dovuta a corrosione da parte di condense acide delle colature di piombo metallico causate dalla fusione degli elementi di copertura del tetto, a seguito di un incendio sviluppatosi durante i bombardamenti della seconda guerra mondiale. Fino a questo momento una parte del ciclo pittorico è stata pulita con metodi tradizionali di tipo meccanico o con solventi, ma le difficoltà incontrate sono state molte e i risultati non sempre soddisfacenti. La messa a punto di un protocollo di pulitura di queste superfici policrome mediante la combinazione di metodi classici e laser rappresenta quindi una sfida. La presenza di azzurrite (2CuCO3oCu(OH)2) e malachite (CuCO3o Cu(OH)2), pigmenti particolarmente sensibili alla radiazione laser di 2.94 ?m, impone sia un controllo accurato della fluenza, sia l'impiego di agenti umettanti della superficie pittorica. Per questi pigmenti è infatti risultato necessario mantenere le fluenze operative al di sotto di determinati valori (1.3 J/cm2 per la malachite, 1.9 J/cm2 per l'azzurrite in caso di irraggiamento laser senza l'ausilio di solventi umettanti sulla superficie o 7 J/cm2 in presenza di acqua), al fine di evitare una loro trasformazione in tenorite (CuO) indotta dall'innalzamento della temperatura. Per le prove di rimozione di prodotti conservativi e della pellicola grigia sono state quindi utilizzate fluenze nell'intervallo di 1-2 J/cm2 in presenza o meno di differenti solventi. I risultati di tale sperimentazione sono stati valutati mediante osservazioni microscopiche e tecniche cromatografiche e spettroscopiche.