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Laboratorio Beni Culturali

Il Beni culturali è ospitato nei locali della UOS di Firenze dell’IGG.

Il Laboratorio

La conoscenza materica, unitamente allo sviluppo di metodologie avanzate per la conservazione e il restauro dei manufatti storico-architettonici e artistici, costituisce uno strumento fondamentale per la tutela e la valorizzazione del patrimonio culturale.

L’analisi dei materiali fornisce informazioni essenziali riguardanti la natura e la provenienza delle materie prime, le tecniche esecutive impiegate, l’eventuale presenza di interventi conservativi pregressi e i processi di degrado in atto o potenziali. Tali dati rappresentano una base conoscitiva imprescindibile per orientare in modo consapevole e mirato le future operazioni di restauro.

Le metodologie di conservazione si fondano prevalentemente sull’applicazione di prodotti specifici, selezionati per garantire compatibilità con i materiali del manufatto, durabilità ed efficacia. Questi includono agenti protettivi, finalizzati a contrastare l’azione degli agenti atmosferici e ambientali, e prodotti consolidanti o aggreganti superficiali, volti a migliorare le proprietà meccaniche e la coesione dei materiali costitutivi.

Le metodologie di restauro, invece, si basano sull’impiego di prodotti, metodologie e tecnologie che garantiscano il rispetto materico ed estetico del manufatto. Un esempio significativo è la pulitura delle superfici, dove la selettività e controllabilità dell’operazione sono requisiti fondamentali per garantire l’integrità del materiale originale.

Il Laboratorio Beni Culturali, attivo dal 2013, opera sia nell’ambito della progettazione e dello sviluppo di nuovi composti e formulati per la conservazione ed il restauro, sia nella caratterizzazione chimica, mineralogica e fisica di superfici lapidee e pittoriche, integrando competenze interdisciplinari per affrontare in modo sistematico le problematiche conservative.

A partire dal 2020, le attività di ricerca si sono progressivamente orientate verso la messa a punto di nuovi prodotti/formulazioni ecocompatibili ed ecosostenibili, concepiti per garantire la tutela della salute degli operatori e la riduzione dell’impatto ambientale, senza compromettere gli elevati standard di efficacia richiesti negli interventi di conservazione e restauro.

Strumenti

Spettrometro FTIR Perkin Elmer Spectrum 2

Camera UV – Q-LAB – Xenon Test Chamber – Model Xe-1

Agitatori/riscaldatori

Stufa Memmert

Cella per la misura della permeabilità al vapore (“bicchierino”) di rocce, malte e ceramiche

Apparecchiature per la misura dell’assorbimento di acqua in rocce e altri sistemi porosi (metodo dell’assorbimento capillare e metodo della “pipetta”)

Sistema per la realizzazione di vuoto/azoto in reazioni chimiche sensibili all’ossigeno e all’umidità

Sistema per la simulazione di pioggia su superfici lapidee (test di dilavamento)
Pompe da vuoto di vario tipo
Spettrometro FT-IR e prelievo di micro-campioni sotto stero-microscopio per l’analisi spettrometrica FTIR in cella di diamante
Xenon Test Chamber per la valutazione della stabilità all’irraggiamento UV degli agenti protettivi e consolidanti
Sistema di invecchiamento artificiale di provini di roccia mediante simulazione della pioggia

Personale e Contatti

Il personale del laboratorio Beni Culturali è composto da:

Contatti:

  • Dott.ssa Mara Camaiti: 055 2757558
  • Dott.ssa Jacopo Cabassi: 0552757482

Metodi e Applicazioni

I principali metodi utilizzati sono:

  • Progettazione e sviluppo di nuovi composti e formulati per la pulitura, il consolidamento e la protezione di pietre naturale e artificiali
  • Progettazione e formulazione di nuovi compositi per la conservazione di manufatti lapidei
  • Determinazione della permeabilità al vapore di sistemi porosi (UNI-EN 15803:2010)
  • Determinazione dell’assorbimento di acqua mediante il metodo di assorbimento capillare (UNI EN 15801:2010 ) o della “pipetta” (Normal 44/93)
  • Determinazione della porosità all’acqua di campioni di materiale poroso (rocce, malte, ceramiche) di qualunque forma geometrica mediante imbibizione sottovuoto.
  • Test di invecchiamento accelerato in camera climatica mediante cicli di irraggiamento UV
  • Test di invecchiamento accelerato delle superfici mediante simulazione di dilavamento meteorico controllato
  • Preparazione di sezioni lucide trasversali di strati pittorici per osservazioni allo stereo microscopio e indagini SEM-EDS
  • Caratterizzazione chimica e/o mineralogica, mediante FTIR, di nuovi prodotti di sintesi o di formulazione, di composti di neoformazione su manufatti lapidei, di pigmenti e leganti in manufatti pittorici
Test dell’assorbimento di acqua in rocce mediante metodo della “pipetta”
Sintesi di nuovi composti in atmosfera controllata (sotto azoto)
Test assorbimento capillare di acqua in sistemi porosi

Applicazioni:

  • Protezione di manufatti lapidei
  • Consolidamento superficiale di rocce degradate
  • Pulitura di superfici lapidee e metalliche
  • Valutazione dello stato di conservazione di manufatti lapidei
  • Valutazione della durabilità di trattamenti conservativi
  • Indagini archeometriche

Progetti e Interessi Scientifici

PROGETTI

  • 2025 – ECOPROSS – Sviluppo di formulati innovativi ed ecocompatibili con proprietà superidrofobiche e self-cleaning per la protezione di manufatti lapidei, PR Toscana FSE+2021/2027 – Attività 4.a.5 – Bandi RICERCA24 (Bando in ambito culturale), co-finanziato da Regione Toscana, CUP B13C24002540005
  • 2024 – NANOSOLID – Sviluppo e validazione di un prodotto innovativo, non tossico ed eco-compatibile per il consolidamento di manufatti lapidei, finanziato da Regione Toscana nell’ambito di PR FESR 2021 OP1 OS1 Azione 1.1.4 “Ricerca e sviluppo per le imprese anche in raggruppamento con organismi di ricerca” – Bando n.2 Progetti di ricerca e sviluppo per le MPMI e Midcap – CUP-ST 27717.29122023.043001215.
  • 2022 – DOTTORATO PON – RICERCA E INNOVAZIONE 2014/2020, AZIONE IV.5, orientato alle tematiche green: studio, caratterizzazione di nuovi formulati ecocompatibili ed ecosostenibili per la pulitura, consolidamento e protezione delle superfici lapidee.
  • 2020 – NanoPro – Nuovi nanomateriali per la protezione dei manufatti lapidei: sintesi e caratterizzazione di un nuovo nanocomposto idoneo alla protezione di materiali lapidei di interesse culturale ed industriale, finanziato da Costanter SpA
  • 2018 – NANOCONSLAP – Nanomateriali e nanocompositi per una conservazione innovativa e sostenibile di manufatti lapidei, co-finanziato da Regione Toscana nell’ambito di PR Toscana POR-FSE 2014-2020 – programma di intervento “ARCO – CNR” CUP “B56J17001330004.
  • 2016 – Individuazione di agenti consolidanti per il restauro del marmo di Carrara della Facciata della Chiesa di Santa Maria di Nazareth (degli Scalzi) – Venezia, finanziato dalla Provincia Veneta dei Carmelitani Scalzi (Verona)
  • 2016 – Indagini archeometriche varie, tra cui: a) indagini spettrometriche FTIR e SEM-EDS per l’identificazione dei materiali costitutivi e di degrado delle tessere decorate provenienti dal V Minareth di Herat (Afganistan); b) indagini spettrometriche FTIR per l’identificazione di pigmenti e leganti in campioni pittorici provenienti da vari dipinti di Giovanni Santi; c) indagini spettrometriche FTIR per l’identificazione di pigmenti, additivi e leganti in campioni pittorici provenienti da dipinti murali di alcune tombe di Paestum; d) indagini spettrometriche FTIR per l’identificazione di pigmenti, leganti e prodotti di alterazione in campioni policromi provenienti dalle finestre a bifora del Palazzo del Bargello a Firenze.

Interessi Scientifici

  • Progettazione e sviluppo di nuovi materiali/formulazioni ecocompatibili o ecosostenibili per il restauro e la conservazione di manufatti di interesse storico architettonico e artistico
  • Modellazione della durabilità di trattamenti conservativi su manufatti lapidei
  • Indagini archeometriche finalizzate alla conoscenza dei materiali costitutivi, dei prodotti di alterazione o di precedenti interventi di restauro

Pubblicazioni

  • Cao, Y.; Wang, C.; Feng, W.; Camaiti, M. TiO2-Based Protective Coatings for Buildings and Monuments. In Nanostructured TiO2: Synthesis, Photocatalytic Properties, and Applications; Pan, J.H., Lee, L.W.I., Bahnemann, D.W., Eds.; John Wiley & Sons-VCH: Weinheim, Germany, 2026; Chapter 21; pp. 497–514. ISBN 9783527354177.
  • Vespignani, L.; Villano, G.; Bucci, M.; Cecchetti, A.; Camaiti, M.; Salvini, A. Novel Formulations for the Protection of Wooden Artifacts. Polym. Degrad. Stab. 2026, 246, 111934. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2026.111934.
  • Chen, H.; Cao, Y.; Wang, C.; Tie, F.; Dong, W.; Camaiti, M.; Baglioni, P. Superhydrophobic Surfaces for the Sustainable Maintenance of Building Materials and Stone Built-Heritage: The Challenges, Opportunities and Perspectives. Adv. Colloid Interface Sci. 2025, 335, 103343. https://doi.org/10.1016/j.cis.2024.103343.
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IGG); Università di Firenze; Costanter S.p.A. Stone Surface Cleaning Hydrogel Formulation. European Patent Application No. 25183587.2, filed 18 June 2025.
  • Amadori, M.L.; Poldi, G.; Holakooei, P.; Ferrucci, F.; Cruciani, G.; Andreotti, A.; Camaiti, M.; Mengacci, V. Pseudoboleite as an Alteration Product of Azurite in the Painted Stone of the Mullioned Windows of the Bargello Palace (Florence). J. Cult. Herit. 2025, 75, 267–278. https://doi.org/10.1016/j.culher.2025.07.023.
  • Zhang, Y.; Eveno, M.; Gallier, F.; Lattuati-Derieux, A.; Lubin-Germain, N.; Camaiti, M.; Salvini, A. Partially Fluorinated Derivatives as a Powerful Tool for the Restoration of Blanched Easel Paintings. Prog. Org. Coat. 2025, 207, 109375. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109375.
  • Romiti, C.; Donatelli, E.; Paggini, F.; Vaselli, O.; Camaiti, M. Superhydrophobic and Self-Cleaning Coatings: Novel Advances in Stone Cultural Heritage Conservation. In Florence Heri-Tech 2024: The Future of Heritage Science and Technologies; Springer Nature: Cham, Switzerland, 2025. https://doi.org/10.1007/978-3-031-87068-2_11.
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IGG); Università di Firenze; Costanter S.p.A. Formulazione Idrogel Pulente di Superfici Lapidee. Italian Patent Application No. 102024000015475, filed 4 July 2024.
  • Cao, Y.; Salvini, A.; Camaiti, M. Multi-Functional TiO2-Based Nanocomposite Coating with Durable Superhydrophobicity and Enhanced Photocatalytic and Antimicrobial Properties for the Sustainable Maintenance of Building Stones. Constr. Build. Mater. 2023, 404, 133139. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133139.
  • Amadori, M.L.; Poldi, G.; Camaiti, M.; Frezzato, F.; Casoli, A.; Germinario, G.; Monni, E.; Pedulli, C.; Mengacci, V. Giovanni Santi’s Late 15th Century Paintings: Microscopic, Spectroscopic and Chromatographic Investigations on Pigments, Powdered Glass and Binding Media. Appl. Sci. 2023, 13, 9739. https://doi.org/10.3390/app13179739.
  • Zhang, Y.; Eveno, M.; Gallier, F.; Camaiti, M.; Lattuati-Derieux, A.; Salvini, A.; Lubin-Germain, N. Synthesis of Novel Partially Perfluorinated C-Glycosides and Their Application in Blanching Easel Painting Restoration. J. Cult. Herit. 2023, 62, 193–500. https://doi.org/10.1016/j.culher.2023.06.019.
  • Cao, Y.; Camaiti, M.; Endrizzi, M.; Forti, G.; Vergani, E.; Forti, I. Enhanced Consolidation Efficacy and Durability of Highly Porous Calcareous Building Stones Enabled by Nanosilica-Based Treatments. Sci. China Technol. Sci. 2023, 66, 2197–2212. https://doi.org/10.1007/s11431-022-2343-y.
  • Camaiti, M.; Bortolotti, V.; Cao, Y.; Papacchini, A.; Salvini, A.; Brizi, L. High Efficiency Fluorinated Oligo(ethylenesuccinamide) Coating for Stone. Coatings 2021, 11, 452. https://doi.org/10.3390/coatings11040452.
  • Cao, Y.; Salvini, A.; Camaiti, M. One-Step Fabrication of Robust and Durable Superamphiphobic, Self-Cleaning Surface for Outdoor and in Situ Application on Various Building Substrates. J. Colloid Interface Sci. 2021, 591, 239–252. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.02.001.
  • Amadori, M.L.; Costantini, I.; Madariaga Mota, J.M.; Valentini, L.; Ferrucci, F.; Mengacci, V.; Camaiti, M. Calcium Antimonate: A New Discovery in Colour Palette of Paestum Wall Paintings. Microchem. J. 2021, 168, 106401. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106401.
  • Forti, I.; Rocca, I.; D’Acunto, G.; Camaiti, M. Rilievo, Sperimentazione e Monitoraggio Programmato per la Tutela e Conservazione della Facciata della Chiesa degli Scalzi a Venezia. In Proceedings of the 5th Biennial of Architectural and Urban Restoration (BRAU5), 15 April–4 May 2021; CICOP Italia Onlus: Florence, Italy, 2021; pp. 553–567. ISBN 978-88-943862-2-6.
  • Brizi, L.; Bortolotti, V.; Marmotti, G.; Camaiti, M. Identification of Complex Structures of Paintings on Canvas by NMR: Correlation between NMR Profile and Stratigraphy. Magn. Reson. Chem. 2020, 58, 889–901. https://doi.org/10.1002/mrc.5034.
  • Brizi, L.; Camaiti, M.; Bortolotti, V.; Fantazzini, P.; Blümich, B.; Haber-Pohlmeier, S. One- and Two-Dimensional NMR Studies for Cultural Heritage: Evaluation of Consolidants. Micropor. Mesopor. Mater. 2018, 269, 186–190. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.04.026.
  • Ciofini, D.; Striova, J.; Camaiti, M.; Siano, S. Photo-Oxidative Kinetics of Solvent- and Oil-Based Terpenoid Varnishes. Polym. Degrad. Stab. 2016, 123, 47–61. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2015.11.002.