La cristalización de sales solubles es el principal mecanismo de deterioro de los monumentos históricos realizados en piedra, hasta el punto de que “son responsables directos o indirectos del 90% de los problemas de conservación, y dan lugar a alteraciones como la arenización, alveolización y pérdidas de volumen de la piedra”, señala Félix Mateos, director de I+D de GEA Asesoría Geológica.
Con el fin de reducir el contenido en sales solubles de los materiales pétreos, y partiendo de areniscas y calizas, materiales frecuentes en el patrimonio, el equipo de GEA ha seleccionado dos cepas bacterianas capaces de degradar los dos tipos de sales más comunes: sulfatos y nitratos, e introducirlas en el interior de la roca. El trabajo se enmarca en el proyecto BACTEROSAL, financiado por el PCTI del Principado que gestiona FICYT.
“En las pruebas de laboratorio hemos conseguido introducir las bacterias hasta 15 cm en el interior de la roca y reducir en un 60% su contenido en sales. Estamos ante una desalinización importante, teniendo en cuenta que el grado de saturación en sales del sistema poroso de la roca condiciona su agresividad”, afirma Félix Mateos.
En cuanto a los actuales métodos de desalinización, “se limitan a actuar en los primeros milímetros de la roca, y la experiencia nos dice que si las sales no se eliminan en profundidad el tratamiento no sirve de nada, puesto que migran por el interior de los materiales constructivos y al cabo de pocas semanas vuelven a estar en la superficie”, explica Félix Mateos.
De entre los cientos de miles de bacterias presentes en la naturaleza los investigadores de GEA, en colaboración con un laboratorio de microbiología, buscaron y seleccionaron varias cepas de bacterias sulfato-reductoras, es decir: que eliminan las sales basadas en azufre, y bacterias nitrato-reductoras que transforman las sales de nitrato en nitrógeno.
En primer lugar, el equipo de GEA introdujo varias cepas seleccionadas en soluciones saturadas con sales solubles para controlar y observar variables como temperatura y caldo de cultivo óptimos, el ciclo de vida, el tiempo de supervivencia cuando dejaban de alimentarlas, así como el grado de consumo de sal y los residuos que liberaban. A continuación, los investigadores probaron distintos métodos para definir cuál era el más adecuado para introducir las bacterias dentro de la roca, y por último efectuaron pruebas en sillares de piedra a tamaño real.
Tras evaluar el grado de eliminación de sales, la profundidad de actuación de las bacterias, el tiempo necesario para la desalinización y la competencia con otras bacterias presentes en la roca, “definimos las cepas bacterianas más adecuadas y el método más efectivo para hacerlas llegar al interior de la roca”, dice Félix Mateos.
Tal y como explica el investigador, el método consiste en introducir las bacterias en un medio de cultivo que se pone en contacto con la roca y que actúa como “medio de transporte” al penetrar en el interior de la roca por capilaridad.
A continuación, se pasa a la fase de “alimentación”. Se trata de hacer llegar a las bacterias las raciones de nutrientes necesarias para que crezcan, se multipliquen y consuman las sales solubles albergadas en los poros de la piedra. “El principal reto es conseguir una penetración aún mayor, hasta 20 cm en la roca, y mantenerlas ahí dentro durante unos 15 días cumpliendo su función. Esto último es especialmente importante en el caso de una de las cepas seleccionadas, que es anaerobia. Y aunque tolera algo el oxígeno, si tiende a salir hacia el exterior de la piedra su actividad va mermando al encontrarse cantidades mayores de oxígeno”, afirma Félix Mateos.
Una vez que las bacterias han cumplido su función, los técnicos dejan de alimentarlas, con lo que a los pocos días desaparecen. “Los únicos residuos que liberan las bacterias durante su actividad son pequeñísimas cantidades de gases (nitrógeno e hidrógeno), que son liberados de la roca al exterior, y en algunas de las cepas estudiadas, pequeñas cantidades de precipitados de sulfuro de hierro”, destaca el director de I+D de la empresa.
En las próximas semanas el equipo de GEA iniciará las pruebas sobre el terreno de su sistema de desalinización. Será en la excolegiata de Santa María la Mayor, en Briviesca (Burgos), un monumento que presenta nitratos y sulfatos.
“Nuestro planteamiento es continuar con esta línea de investigación más allá del actual proyecto, y probar nuevos métodos que nos permitan profundizar aún más en la roca. También buscaremos bacterias que eliminen el tercer tipo de sales, más frecuentes en la costa, que son los cloruros”, concluye Félix Mateos.
Las sales disueltas en el agua se introducen en los materiales constructivos (piedras, ladrillos, adobes, cerámicas, morteros…), donde al cabo de un tiempo precipitan (pasan a estado sólido). Cuando la sal vuelve a entrar en contacto con el agua, se hidrata, aumenta notablemente su volumen y ejerce presión en los microporos que la contienen, causando pequeños daños que con el paso del tiempo y por un efecto de fatiga provocan que el material comience a degradarse. Normalmente el proceso se inicia como una leve arenización de la superficie, que se vuelve más receptiva a contener sales, con lo que el proceso se va realimentando.
Las pérdidas de volumen de la piedra debidas a la cristalización de las sales solubles pueden alcanzar los 5 o 7 cm, un “adelgazamiento” de la roca que, en palabras de Félix Mateos, “si es en un muro de sillería, las piezas se pueden sustituir, pero cuando esta pérdida se produce en esculturas o zonas ornamentadas el daño es irreparable”.
