Om degradatie van kunstobjecten in kaart te brengen en te begrijpen moeten onderzoekers soms inzoomen tot op de vierkante micrometer. Een nieuwe infraroodtechniek geeft zelfs nóg meer detail.

Al bijna vijf eeuwen bevinden de gekleurde heiligenbeeldjes zich in Mechelen tussen allerhande relieken en andere objecten in een rijk versierde, paradijselijke tuin, die met beschilderde panelen kan worden afgesloten. In de zestiende eeuw maakten de Gasthuiszusters-Augustinessen deze retabelkasten, de zogenaamde Besloten Hofjes. Een unieke religieuze kunstvorm waarvoor de zusters uiteenlopende materialen als metaal, glas, been, koraal en amber gebruikten. Veel van die onderdelen hebben in de loop der eeuwen te lijden gehad onder materieel verval, maar juist de messing elementen, in de vorm van lovertjes en draden, leken de tand des tijds over het algemeen verrassend goed te hebben doorstaan. Het was daarom des te opvallender dat op sommige lovertjes en draden wel degelijk duidelijke corrosie was te zien.

Als onderdeel van een groter onderzoeksproject naar de vervaardiging en conservering van de Besloten Hofjes boog chemicus Andrea Marchetti, onderzoeker bij het A-Sense Lab van de Universiteit van Antwerpen, zich met zijn collega’s over het probleem. ‘De Hofjes hadden zich in de kloostercellen van de zusters altijd in hetzelfde binnenklimaat bevonden, maar toch was er een verschil in de staat van conservering’, zegt Marchetti. ‘Toen zijn we naar de micro-omgeving gaan kijken. We hadden een vermoeden dat de mogelijke oorzaak lag in het contact tussen de metalen delen en glas dat visueel gedegradeerd was. Dat glas zou dan de corrosie van het metaal hebben veroorzaakt.’ Om bewijs te vinden voor hun hypothese maakte het team, onder leiding van hoogleraar Karolien De Wael, gebruik van Optical Photothermal Infrared (O-PTIR), een analysetechniek die voorheen nog nauwelijks op cultureel erfgoed was toegepast. De resultaten publiceerden ze onlangs in het tijdschrift Science Advances.

Ongelijke verdeling

Kunstwerken zijn geen laboratoriummonsters, met een ideale verdeling van moleculen en elementen. Die zijn ongelijk verdeeld over het object, tot op de allerkleinste schaal. Met sommige, wat grovere analysetechnieken bestaat het risico dat onderzoekers net dat cruciale stukje informatie over het hoofd zien. Vooral driedimensionale objecten vormen voor de meeste technieken een enorme uitdaging. ‘O-PTIR biedt wat dat betreft enorme voordelen,’ aldus Marchetti. ‘Ten eerste hoef je de objecten die je wilt onderzoeken nauwelijks te prepareren en hoef je, als het object in de kamer van het instrument past, geen materiaal te onttrekken om te analyseren. Dat is voor veel andere technieken wel zo. Bovendien zou je van objecten als glazen kralen nooit goede dwarsdoorsnedes kunnen krijgen, zodat die eigenlijk niet op die manier te onderzoeken zijn.’

‘Je kunt de degradatie binnenin individuele houtcellen in kaart brengen’

Veel traditionele infraroodtechnieken hebben een maximale nauwkeurigheid van twintig tot dertig micrometer. Maar door een tweede, zichtbare laser aan de laser met het infraroodsignaal toe te voegen neemt de fijnmazigheid van de analyse enorm toe; op zijn meest nauwkeurig kan O-PTIR gebieden van een halve micrometer in kaart brengen. ‘In een ander onderzoek hebben we de mogelijkheden vergeleken met die van infrarood analyse in een synchrotron, een deeltjesversneller,’ vertelt Marchetti. ‘Met O-PTIR bleken we bepaalde chemische kernmerken te kunnen onderscheiden die veel slechter zichtbaar waren met het synchrotron-signaal. We konden zo pigmenten identificeren die we anders hadden gemist.’

Instabiel glas

De analyse wierp de gehoopte vruchten af: op zowel de glazen kralen als de metalen elementen die de onderzoekers sampelden troffen zij basisch koperformaat aan. ‘Dat is echt een betrouwbare marker,’ legt Marchetti uit. ‘Deze specifieke chemische verbinding kan alleen ontstaan door contact tussen gedegradeerd glas en metaal, weten we uit uitgebreide studies die naar dit fenomeen zijn gedaan. Chemisch instabiel glas, in de vochtige omgeving van het klooster, is dus vrijwel zeker de oorzaak van de aantasting van de metalen delen.’ Op basis van het onderzoek zijn de bewaaromstandigheden van de Hofjes in het museum inmiddels nog verder verbeterd.

Marchetti is enthousiast over de mogelijkheden die O-PTIR biedt. ‘Je kunt bijvoorbeeld zonder monsters te nemen gaan kijken naar de interactie tussen inkt en papier aan de randen van letters in manuscripten of op papyri. En je kunt de degradatie binnen in individuele houtcellen in kaart brengen.’ Een beperking is vooralsnog de grootte van de kamer waarin de te onderzoeken objecten geplaatst worden, maar in de toekomst lijkt op dat vlak meer mogelijk. Een heel schilderij zal er misschien niet zo snel inpassen, maar verder is met deze techniek volgens Marchetti ‘the sky the limit’.

Dit onderzoek werd gefinancierd door Belspo ArtGarden project ‘Art Technical Research and Preservation of Historical Mixed-Media Ensembles: ‘Enclosed Gardens’ en de Universiteit van Antwerpen.