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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2011.tde-12042011-141234
Document
Author
Full name
Thiago Sevilhano Puglieri
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Faria, Dalva Lucia Araujo de (President)
Oliveira, Luiz Fernando Cappa de
Rossi, Liane Marcia
Title in Portuguese
Investigação de efeitos sinérgicos na degradação de bens culturais: papel de íons metálicos na degradação de gorduras e na geração de formiatos
Keywords in Portuguese
Conservação preventiva
Corrosão de Pb
Degradação de gordura
Espectroscopia Raman
Forense
Formaldeído
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve por objetivo compreender o papel de íons metálicos na degradação de gordura vegetal e animal, assim como na geração de formiatos. Nesse contexto foram investigados: 1) o papel de formaldeído na corrosão de peças de chumbo e a possibilidade de CO2 ser reduzido a ácido fórmico (ou formiato) por íons metálicos presentes em vidro; 2) o papel de íons metálicos na degradação de gordura animal e vegetal, desde que um grande número de pigmentos são minerais e tais gorduras foram frequentemente utilizadas em pinturas. Espectroscopia Raman foi a principal técnica empregada nas investigações, nas quais também foram usadas FTIR, difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura, refletância no visível e análise elementar (C e H). Os resultados obtidos indicaram que formaldeído é agressivo a Pb mesmo na ausência de oxidantes como H2O2 e formiatos foram detectados como produto de corrosão para concentrações de aldeído tão baixa quanto 100 ppb (100% de umidade relativa). As concentrações investigadas de H2CO foram 100 ppb, 500 ppb, 1,2 ppm, 44 ppm e 1,6x102 ppm e para todas essas foram observadas bandas de carbonato e de formiato, embora em muitos casos os espectros não foram simplesmente a soma das contribuições das bandas de Pb(HCO2)2 e PbCO3, revelando um complexo equilíbrio envolvendo as concentrações de H2CO, CO2 e H2O. O efeito de umidade relativa (54%, 75% e 100%) foi estudado e formiato foi detectado mesmo em umidade relativa de 54%. Os mesmos produtos de corrosão foram observados quando cupons de Pb e PbO foram expostos a formaldeído, evidenciando o papel da camada de óxido na oxidação de formaldeído a formiato. Quando o efeito de Fe(III) foi considerado, câmaras climáticas foram usadas e o efeito de íons metálicos foi investigado na presença e ausência de luz. Linoleato de metila, gordura vegetal e animal foram mantidos por 8 dias sob condições controladas e as mudanças na composição foram acompanhadas por espectroscopia Raman e FTIR. As amostras mostraram ser sensíveis tanto a luz quanto a Fe(III), no entanto, problemas com as duplicatas não permitiram que conclusões pudessem ser obtidas dos experimentos. Como uma etapa preliminar no intuito de estender os estudos de degradação de gorduras à química forense, um desenho de suposta autoria de Tarsila do Amaral que teria sido feito na década de 1920, foi analisado por microscopia Raman. Ftalocianina azul (ftalocianina de cobre) foi encontrada como componente dos traços verdes e desde que esse pigmento começou a ser comercializado em 1937, pelo menos a data assinalada ao desenho não é correta.
Title in English
Synergic effects on the degradation of cultural heritage objects: role of metal ions on fat degradation and on formates formation
Keywords in English
Fat degradation
Forensic
Formaldehyde
Pb corrosion
Preventive conservation
Raman spectroscopy
Abstract in English
The present work aimed at the understanding of the role played by metal ions on the degradation of vegetal and animal fats and on formates formation. The following issues were addressed: 1) the effect of formaldehyde on the corrosion of Pb objects and the possibility of CO2 reduction to formic acid (or formate) by the metal ions present in glass framework; 2) the effect of metal ions on the degradation of vegetal and animal fats, since a large number of pigments are minerals and such fats were often used as paint binders in the past. Raman microscopy was the main technique employed in the investigations which also used FTIR, XRD, SEM, UV-VIS absorption and elemental analysis (C and H). The obtained results indicated that formaldehyde is harmful towards Pb even in the absence of oxidants such as H2O2 and formates were detected among the corrosion products for aldehyde concentrations as low as 100 ppb (100% relative humidity). The investigated H2CO concentrations were 100 ppb, 500 ppb, 1,2 ppm, 44 ppm and 1,6x102 ppm for all of them bands assigned to carbonates and formate were observed, although in most cases the spectra were not simply the sum of Pb(HCO2)2 and PbCO3 contributions revealing a quite complex equilibria involving H2CO, CO2 and H2O concentrations. The effect of relative humidity (54%, 75% and 100%) was studied and formate was detected even at 54% RH. The same corrosion products were observed when both Pb cupons and PbO were exposed to formaldehyde thus making clear the role played by the oxide layer in the formaldehyde to formate oxidation. When the effect of Fe(III) was considered, a home made environmental chamber was used and the effect of the metal ions was investigated in the presence and absence of light. Methyl linoleato, vegetal and animal fats were kept by 8 days under controlled conditions and the changes on composition were followed by Raman and FTIR spectroscopies. The samples proved to be sensitive to both light and Fe(III), however, problems with the replicates so far don't allow any conclusion to be driven from the experiments. As a preliminary step in the attempt to extend the fat degradation study to forensic, a draw supposedly authored by Tarsila do Amaral in the 1920 decade was investigated by Raman microscopy. Phthalocyanine Blue (copper phthalocyanine) was found as a component of the green traces and since phthalocynines trade started in 1937, at least the date assigned to the draw is not correct
 
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Publishing Date
2011-06-13
 
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