Soluciones innovadoras de geopolímeros para la conservación del patrimonio cultural

Abstract

En las últimas décadas, la aplicación indiscriminada de materiales incompatibles en la restauración de estucos históricos ha provocado daños considerables al patrimonio cultural, comprometiendo la integridad de los sustratos originales y contraviniendo los principios fundamentales de la conservación. En respuesta a estos desafíos, el proyecto PhD tiene como objetivo desarrollar morteros innovadores basados en geopolímeros, materiales con base alumino-silicatada, diseñados específicamente para garantizar la compatibilidad fisicoquímica con los sustratos pétreos históricos. Esta investigación forma parte de una red internacional entre los grupos de investigación ACLabs (Universidad de Nápoles Federico II) y TEMA (Universidad Politécnica de Madrid), en asociación con la Superintendencia de Nápoles para vincular la innovación en laboratorio con la aplicación práctica, probando los materiales desarrollados en sitios reales para apoyar su adopción futura en prácticas de restauración operativas. El enfoque metodológico adoptado es multidisciplinario, integrando profesionales de los campos de la ingeniería de materiales y de la construcción, arquitectura y ciencia de la restauración. Las actividades experimentales incluyeron la caracterización fisicoquímica de materiales originales del Centro Histórico UNESCO de Nápoles y la formulación de nuevos morteros geopoliméricos obtenidos a partir de materias primas naturales (metacaolín) y materiales de desecho de excavación (tufo y ladrillo). Las pruebas de laboratorio incluyeron la absorción de agua, porosidad abierta, absorción capilar, resistencia mecánica, con especial atención a la compatibilidad entre los materiales desarrollados y los sustratos históricos. Los resultados preliminares confirman el potencial de los morteros geopoliméricos como una alternativa sostenible y eficaz para la restauración, ofreciendo un rendimiento comparable al de los materiales tradicionales y la ventaja de un impacto ambiental significativamente reducido. La investigación pretende contribuir a la innovación en el campo de la conservación del patrimonio cultural, promoviendo una transición hacia materiales y tecnologías más sostenibles, respetuosos con el patrimonio y orientados hacia la gestión circular de los recursos.

Over the past decades, the indiscriminate application of incompatible materials in the restoration of historic plasters has resulted in considerable damage to cultural heritage, compromising the integrity of original substrates and contravening the foundational principles of conservation, such as compatibility and reversibility. In response to these challenges, the PhD research project aims to develop innovative geopolymer-based binders, materials with an alumina-silicate base, specifically designed to ensure chemical-physical compatibility with historic stone substrates, while markedly reducing environmental impact compared to conventional restoration materials. This research is part of an international network that involves close collaboration between the research groups ACLabs (DICMaPI-University of Naples Federico II) and TEMA (Polytechnic University of Madrid), in partnership with the Superintendence of Archaeology, Fine Arts and Landscape for the Municipality of Naples. The objective is to bridge laboratory innovation and practical application, testing the developed materials on real sites to support their future adoption in operational restoration practices. The methodological approach adopted is multidisciplinary, integrating professionals from the fields of materials engineering, building engineering, architecture, and restoration science. The experimental activities involved the chemical-physical characterization of historical construction materials from the UNESCO-listed Historic Centre of Naples, as well as the formulation of new geopolymer binders obtained from natural raw materials (metakaolin) and excavation waste materials (tuff and cocciopesto). Laboratory tests include water absorption, open porosity, capillary absorption, mechanical strength, with particular attention to the compatibility between the developed materials and the historic substrates. Preliminary results confirm the potential of geopolymer binders as a sustainable and effective alternative for restoration, offering comparable performance to traditional materials and the advantage of a significantly reduced environmental impact. The project aims to contribute to innovation in the field of cultural heritage conservation, promoting a transition towards more sustainable materials and technologies, respectful of heritage and oriented towards circular resource management.