Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

La contaminación en objetos del patrimonio histórico

Archivo: Ciencias Aplicadas

Dr. Jorge Uruchurtu Chavarín / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Ingeniaría y Ciencias Aplicadas-Universidad Autónoma del Estado de Morelos

La contaminación es casi tan antigua como el hombre, siendo resultado de sus actividades económicas y sociales. El problema es particularmente importante en relación al deterioro de materiales de construcción y de edificios del patrimonio histórico, arqueológico y cultural; en especial la piedra natural expuesta a la intemperie que se ve afectada por los contaminantes presentes en la atmósfera. La contaminación tiene un efecto directo o indirecto en los materiales reduciendo su vida activa, dañándolos y desfigurándolos, ennegreciendo sus superficies y dándoles una apariencia desagradable. Esto es especialmente importante en los edificios y objetos de interés histórico-arquitectónico ya que esto degrada o destruye la herencia cultural y el sentido de continuidad de los pueblos y ciudades.
De forma general, el impacto debido a la lluvia ácida en estructuras se divide en tres partes: a) impacto en materiales naturales como calizas y areniscas; b) en materiales hechos por el hombre como son los metales y c) el impacto en monumentos históricos y sitios arqueo1ógicos. El deterioro puede ocurrir debido a la disolución y/o fractura de la piedra. Las piedras calizas y areniscas contienen carbonatos que reaccionan con el ácido sulfúrico del agua de lluvia y las disuelven. Los metales son corroídos por las substancias agresivas presentes en la atmósfera y en el agua de lluvia.
            De Oxford a Atenas, muchas antigüedades, edificios, pinturas y estatuas han sido destruidas por la contaminación atmosférica. Es emblemático el caso del obelisco de Cleopatra, con una antigüedad de 3 mil años y que cuando fue transportado de Alejandría a Londres en 1878, sufrió un mayor deterioro expuesto a la atmósfera londinense, que el sufrido previamente en Egipto.
Desde siempre la atmósfera ha contenido una cierta cantidad de contaminantes provenientes de fuentes naturales. Estas fuentes están constituidas principalmente por partículas de tierra en suspensión, sales, bacterias, semillas y esporas, actividad volcánica, entre otras. En las ciudades y zonas industriales, el hombre genera una gran cantidad y diversidad de contaminantes debido a la actividad industrial, el transporte y los servicios; siendo la contaminación de dos tipos: partículas y gases. Aún en atmósferas puras, los materiales pueden verse afectados por la humedad, la lluvia o las heladas. La piedra o el concreto pueden que¬brarse al absorber agua.
           La contaminación atmosférica puede dañar los materiales por 5 mecanismos, que son: erosión, depósito y remoción, ataque químico directo, ataque químico indirecto y corrosión electroquímica.
Ningún material resiste indefinidamente la acción de los agentes atmosféricos como humedad, temperatura, lluvia, luz solar y el viento. Sin embargo, en la actualidad la contaminación atmosférica es el factor más importante del deterioro o envejecimiento prematuro de los materiales de construcción. Los contaminantes principales en el proceso de deterioro son los gases como el bióxido de carbono y los compuestos ácidos del azufre y los productos sólidos de la combustión como el hollín.
           Los efectos de la contaminación atmosférica relacionados con el envejecimiento de los materiales de construcción dependen en gran medida del contenido de carbonatos.
La piedra caliza y los mármoles consisten esencialmente de carbonato de calcio el cual reacciona con el bióxido de azufre para formar sulfato de calcio. Las calizas de magnesio reaccionan con el bióxido de azufre formando sulfato de calcio y sulfato de magnesio, los cuales son solubles en agua.
El carbonato de calcio es poco soluble en agua pura, pero en presencia del bióxido de carbono disuelto en agua de lluvia, su solubilidad aumenta dando como resultado la remoción de material calcáreo. Debido a que esta solución es inestable, al evaporarse el agua el carbonato de calcio removido y disuelto en agua de lluvia; se deposita en otra parte de la superficie de los edificios de piedra caliza y/o mármoles.

Las superficies de mármol y piedra caliza, expuestas libremente a la intemperie, son erosionadas por la lluvia aún en atmósferas libres de contaminantes. En atmósferas contaminadas, la erosión es más pronunciada en las superficies lavadas por la lluvia. Esto no es de gran importancia a menos que se trate de esculturas o bajo-relieves. La erosión continua previene que el hollín se adhiera a la superficie expuesta y ésta se mantiene razonablemente limpia. Las superficies cubiertas o a la sombra, acumulan hollín que forma un recubrimiento que contrasta con las superficies limpias expuestas a la intemperie. Cualquier escurrimiento produce zonas de limpieza que contrastan con el resto de la superficie oscura, además de formar depósitos debajo de cornisas y relieves. Estos depósitos, consistentes de material de carbón y sulfato o carbonato de calcio pueden alcanzar grandes proporciones.
          Las piedras areniscas y el granito, no siendo solubles en agua, tienden a ennegrecerse sobre toda la superficie en atmósferas contaminadas por humos. Esto hace que las superficies expuestas a la intemperie y las zonas mas cubiertas no muestren mucho contraste en su apariencia como las superficies de piedras calizas. Los depósitos acumulados se unen con materia silícea presente en los materiales formando compuestos poco solubles que son difíciles de remover. Sin embargo, el poco silicio presente en solución parece actuar como cemento en los productos sólidos de la combustión como el hollín, al adherirse éstos a la superficie. Los efectos dañinos del bióxido de azufre en la piedra se mani¬fiestan en forma de escamas o costras, o de desintegración general de la su¬perficie. La reacción química entre el bióxido de azufre (o sulfato de amonio) en aire y lluvia y los carbonatos presen¬tes en la piedra lleva a la formación de sulfato de calcio y sulfato de magnesio.
El bióxido de azufre incrementa la acidez del agua de lluvia y acentúa la erosión de las superficies expuestas a la intemperie. Además, induce la cristalización de los sulfatos formados, causando el envejecimiento prematuro y deterioro de los materiales. La cristalización del sulfato de magnesio en los poros de la piedra causa desintegración por la acumulación de las sales. El sulfato de calcio, aunque menos soluble, produce efectos parecidos y además su deposición en la superficie de la piedra forma una capa dura que se transforma en costras que eventualmente se desprenden de la su¬perficie, dejándola suave y arenosa, permitiendo un continuo desmoronamiento.
           Los mármoles, calizas y piedras areniscas calcáreas también están expuestos a los efectos del bióxido de azufre. Esto se debe a que dependen para su cohesión de la pequeña cantidad de carbonatos que sirven para cementar los granos de silicio. Aun los materiales inmunes al ataque directo del bióxido de azufre pueden dañarse si se utilizan en combinación con piedra caliza que absorba sulfatos, o agua de lluvia que acaree cierta cantidad de sulfato de calcio que se acumule en la superficie de la piedra formando desagradables costras.
Otro efecto importante es el llamado biodeterioro, que es el daño físico o químico efectuado por diferentes tipos de organismos en objetos, monumentos o edificios que pertenecen al patrimonio cultural. Dentro de los procesos de biodeterioro intervienen bacterias quimiolitotróficas, las cuales son capaces de obtener la energía necesaria para su supervivencia a partir de la materia inorgánica; hongos, algas, líquenes, musgos y plantas superiores. Entre las bacterias también se pueden mencionar: las tiobacterias, las silicobacterias y las bacterias nitrificantes. Estas últimas son capaces de metabolizar y transformar los nitratos en nitritos, los sulfatos en sulfuros; produciéndose en presencia de agua: ácido nítrico y nitroso y sus sales de amonio, ácido sulfhídrico, etc., que afectan a los materiales.


El Dr. Jorge Uruchurtu Chavarín es ingeniero en comunicaciones y electrónica por el Instituto Politécnico Nacional. Cuenta con la maestría en contaminación y medio ambiente por la Universidad de Manchester. Tiene el doctorado en corrosión por la misma Institución. Es investigador nivel II del Sistema Nacional de Investigación además de ser profesor investigador del CIICAp-UAEM. Actualmente trabaja en un proyecto de aplicación de inhibidores o recubrimientos “inteligentes”, para el control de la corrosión en varillas de acero embebidas en concreto. Esta colaboración fue publicada previamente en el periódico La Unión de Morelos y puede consultarse en el portal de Internet www.acmor.org.mx.