ENEA - Confindustria Servizi Innovativi e Tecnologici

ENEA – Tecnologie per il
Patrimonio Culturale
Innovazione tecnologica, sostenibilità e
valorizzazione del patrimonio culturale
Piattaforma Italiana Cultural Heritage
MIUR - Roma, 5 maggio 2011
1
Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo
sviluppo economico sostenibile (ENEA)
L’ENEA svolge attività di
ricerca scientifica e sviluppo
tecnologico avvalendosi di
competenze ad ampio spettro
e di avanzate infrastrutture
impiantistiche e strumentali
dislocate presso:
 nove Centri di Ricerca
 cinque Laboratori di Ricerca
 uffici territoriali
 un ufficio di rappresentanza
a Bruxelles
2
ENEA per il Patrimonio Culturale
Ricercatori coinvolti: 137
Centri di Ricerca interessati: 8
Unità / Laboratori : 37
Interventi effettuati: più di 1.000
Esperienza nel settore: oltre 20 anni
Brevetti depositati: 11
Aree di Intervento e Infrastrutture
Stakeholder
Amministrazione statale
Regioni, Enti locali …
Enti di Ricerca
Settori Affini
Turismo
Università
Edilizia
Energia
Imprese
Ambiente
Sistema per la governance
Network multidisciplinare di laboratori
Diagnostica Caratterizz.
avanzata strutturale
per la
e
conservaz. prevenzione
ed il
rischi
restauro
naturali
Uso
Sostenibile
e Gestione
dei Rischi
Ambientali
e Antropici
Formazione
Information
e
Communic.
Aggiornam.
Technology
Profession.
Tecnologie turismo culturale
Sistemi
Sistemi
Realtà. Intelligenza
Virtuale Artificiale
Risorse Umane
Piattaforme Tecnologiche
Sistemi per la
fruizione dei
Beni Culturali
Sistemi per la
fruizione dei
Beni Ambientali
Ricadute
da
settori
affini
Patrimonio Culturale: il modello di business e le
macro-attività ENEA
Modello di business del Patrimonio Culturale (MiBAC)
Conoscenza
Conservazione
Sviluppo
Sostenibile
Fruizione
Piattaforme tecnologiche avanzate
Formazione / Aggiornamento professionale
Trasferimento
Tecnologico
Ricerca
Consulenza
Servizi
Formazione
Metodologie
Tecnologie
Risorse Umane
Infrastrutture
Centri di Ricerca / Laboratori
Consorzi
ENEA per il Patrimonio Culturale
Conoscenza
Caratterizzazione strutturaleL’ambito
•
•
•
•
•
•
Rilievo laser
Diagnostica strutturale
Analisi modale
Monitoraggio strutturale
Prove dinamiche e pseudo-dinamiche
Valutazione della sicurezza e criteri di verifica
Esempi di tecnologie
 Caratterizzazione
sismica
 Endoscopia
 Gammagrafia
 Georadar
 Invecchiamento in
camera climatica
Sensori in fibra
ottica
Radar
Radar satellitare
Laser-scan
Radar a scansione,
laser
Radar subacqueo
Fluorescenza
indotta da laser
(LIF)
Laser
Induced
Breakdown
Spectroscopy (LIBS)
Conservazione
Diagnostica avanzata per il restauro
L’ambito
•
•
•
•
•
•
Indagini sulla struttura delle opere
Caratterizzazione dei materiali utilizzati
Comprensione della tecnica costruttiva
Studi sulla genesi delle opere
Determinazione dello stato di conservazione
Individuazione dei fattori di danno e comprensione
delle correlazioni causa-effetto.
Esempi di tecnologie








Analisi elementale
Analisi superfici
Colorimetria
Diffrazione x
Endoscopia
Fluorescenza x
Gammagrafia
Georadar
Interferometria
Irraggiamento
Gamma
Laser-scan
Radar
Radar satellitare
Radioscopia
Riflettografia I.R.
Spettrometria
di
massa
Spettrometria x
Spettrofotometria
Termografia
Ultrasuoni
Sviluppo Sostenibile
Uso sostenibile e gestione dei
rischi ambientali ed antropici
L’ambito
• Processi di dispersione e trasformazione chimica degli
inquinanti atmosferici
• Caratterizzazione fisica del particolato per opere
conservate in musei e gallerie, e per opere all’aperto
• Analisi chimiche
• Analisi climatiche
Esempi di tecnologie
 Analisi
microbiologiche
 Modelli
di
dispersione
degli inquinanti
atmosferici
 Modelli
di
deposizione di
inquinanti
 Monitoraggio
micro- e macroclimatico
 Monitoraggio
strutturale
 Osservazione
del territorio
 Radar satellitare
 Ricostruzione di
immagini 2D e 3D
 Rivestimenti a film
sottile su vetro
 Sistemi Informativi
Territoriali
Piattaforme Tecnologiche e Fruizione
Piattaforma Tecnologica ICTL’ambito
e GRID Computazionale
•
•
•
•
•
•
Condivisione su web di risorse HW e SW e di strumenti
informatici presenti nei laboratori virtuali
Ricostruzione virtuale dell’aspetto originale di un bene
Analisi e monitoraggio dello stato di conservazione
Accesso remoto ai dati e ai modelli 3D in alta risoluzione
Accesso intelligente all’informazione culturale
Formazione a distanza e diffusione della conoscenza
Esempi di tecnologie




GRID Computing 
Calcolo scientifico 
Modellazione

Visualizzazione

Virtuale

 Intelligenza

Artificiale
 Archivi documentali
Web semantico
Ontologie
Grafica Remota 3D
Laser Scanner 3D
Sistemi Informativi
Territoriali
 Realtà Aumentata
 Piattaforma per l’elearning
e
la
comunicazione
a
distanza
 Trattamento
digitale
delle
immagini
Formazione
Percorsi formativi blended-learning
L’ambito
•
•
•
Long Life Learning per la Pubblica Amministrazione.
Corsi e master erogati in ambito accademico
Apprendimento collaborativo
Esempi di tecnologie
 Authoring
System
 Communication
Platform
 Tecnologie
innovative per la
diffusione sicura
dei contenuti
 Content
Management
System
 Grid Computing
 Tecnologie
fruizione
on
demand
 Learning
Management
System
 Digital
Right
Management
 Tecnologie
avanzate
di
comunicazione
Nel seguito sono descritti alcuni recenti esempi
di tecnologie applicate dall’ENEA al Patrimonio Culturale
Per approfondire
le attività di ricerca ENEA
per il Patrimonio Culturale
Sito istituzionale: www.enea.it
ENEA Web TV
Canale tematico Beni Culturali
Portale tematico: http://patrimonioculturale.enea.it
11
Campagna di monitoraggio eseguita con
RGB Imaging Topological Radar
L’RGB-ITR è uno scanner laser 3D a modulazione
di ampiezza in grado di fornire oltre
l’informazione strutturale anche quella
colorimetrica, grazie all’uso di tre sorgenti laser
(rosso, verde, blu)
L’uso dello RGB-ITR consente:
• Diagnosi remota non invasiva fino a 30m
(strutturale e colorimetrica)
• Catalogazione di beni artistici con modelli 3D
completi e foto laser
• Navigazione di modelli 3D per scopi didattici
Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD
C. R. ENEA Frascati
12
Disinfezione / Disinfestazione del patrimonio bibliografico documentale mediante irraggiamento γ
Effetti dell’attacco di biodeteriogeni su carta
fotografica a sviluppo ILFORD-ILFOBROM 2.1P
lucida trattata con raggi γ
La sperimentazione ha evidenziato che la carta
fotografica in esame, se sottoposta ad una dose
di irraggiamento pari a 3 kGy, non mostra
modifiche fondamentali tali da favorire lo
sviluppo del microfungo Penicillium
chrysogenum o la erosione da parte dell’insetto
corrodente Blaptica dubia.
Valutazione degli effetti dell’irraggiamento γ
sulla stabilità cromatica di stampe fotografiche
(gelatina a colori KODAK degli anni 2000 e
gelatine b/n colorite manualmente degli anni
1920)
La valutazione delle coordinate cromatiche L*,
a*, b* del CIE L*a*b*system (ISO 7724-1) non
hanno evidenziato differenze significative tra i
campioni non trattati e quelli trattati anche con
dosi di 10kGy.
Unità Tecnica: ENEA – UTTMAT
Impianto di irraggiamento Calliope.
Vista della cella di irraggiamento e della rastrelliera contenenti
le sorgenti di 60Co, in primo piano la piattaforma per il
posizionamento dei campioni
C. R. ENEA Casaccia
13
PROTOCENTER: Applicazione di tecnologie CAD/CAM
ProtoCenter: applicazione di tecnologie cad/cam a supporto del restauro e della
valorizzazione del patrimonio culturale
Le attività del laboratorio ProtoCenter per I beni culturali prevedono:
 Progettazione di interventi di restauro virtuale senza impatto sull’originale
 Ricostruzione di copie virtuali in sostituzione dell’originale quando questo si trova
in precarie condizioni di conservazione
 Completamento di collezioni dislocate in luoghi diversi o per le quali non sono più
disponibili gli originali
 Proporre in collaborazione con gli esteri nuove interpretazioni dell’opera o del
reperto offrendo ricostruzioni virtuali 3D
 Favorire la fruizione e la valorizzazione del patrimonio culturale sia attraverso i
mezzi di comunicazione digitale propri dell’ICT, sia mediante la creazione di
bookshop all’interno dell’istituzione museale
Unità Tecnica: ENEA – UTT
C. R. ENEA Bologna
14
Spettrometro portatile per imaging multispettrale
applicato all’analisi di Beni Culturali
La spettroscopia d’immagine iperspettrale si sta
affermando come una delle tecniche principali
nell’analisi e riproduzione delle opere d’arte.
Gli strumenti realmente spettrofotometrici, oggi
esistenti, sono però essenzialmente da
laboratorio
 Lo scopo dell’attività è quello di costruire uno
strumento che misuri il “fattore di riflessione
spettrale” e sia allo stesso tempo accurato e
portatile per misure in-situ
 il principio di funzionamento di tale
strumento è basato su un filtro variabile di
dimensioni ridotte che ne costituisce l’unica
parte in movimento rispetto al rivelatore
Image-matrix sensor
Filtro a
sinistra
Filtro a
destra
Direzione di movimento del filtro variabile
Partners: ENEA, CNR-INO, Università di Parma
Unità Tecnica: ENEA – UTTMATT
C. R. ENEA Casaccia
15
Riqualificazione di edifici vincolati nel
Centro Storico di Vittorio Veneto
Sono state svolte indagini diagnostiche (Georadar, Soniche e
Placometriche Endoscopiche Termografiche) per il recupero
architettonico, energetico-ambientale degli edifici con
soluzioni innovative
 Conservare e valorizzare gli edifici e gli ambienti storici (leggi
di tutela);
 Migliorare il comfort e la sicurezza degli ambienti (utenza
debole);
 Ottimizzare le prestazioni energetiche degli involucri
Palazzo Todesco
QUARTIERE - Serravalle
Unità Tecnica: ENEA – UTEE
C. R. ENEA Casaccia
16
United Nations ECE Intern. Co-operative Programme
on effects on Materials including Culturale Heritage
ICP Materials ha cominciato il lavoro nel 1985.
LìItalia (Enea) partecipa il Programma dal suo inizio con 4
stazioni di monitoraggio ed esposizione: ENEA C.R.
Casaccia (Main station), Roma (ISS), Milano (ARPA
Lombardia), Venezia (ARPA Veneto).
Dal 2001 presso ENEA è stato creato il Centro per lo stock
dei materiali a rischio nell’ambito del Culturale Heritage.
Dal 2005 l’ENEA (Italia) ha la Co-Chiarmanship del
Programma insieme alla KIMAB (Svezia).
Nelle mappe sono riportati i livelli della corrosione del
arenaria (sopra)
e rame (sotto) sull’intero territorio
nazionale sulla base dei dati del modello EMEP, usando le
relazioni Dose/Effetto sviluppate dall’ICP Materials.
Sulle mappe sono dislocati 94 000 monumenti schedati dalla
Mappa del Rischio del Patrimonio Culturale Italiano
dell’Istituto Centrale per il Restauro.
I risultati sono estremamente importanti per la valutazione
delle misure da adottare a livello locale per la tutela del CH
nazionale.
Unità Tecnica: ENEA – UTTAMB
C. R. ENEA Casaccia
17
Laboratorio Metodologie Diagnostiche
Il Laboratorio Metodologie Diagnostiche sviluppa
metodologie per controlli non distruttivi, per tecniche
microanalitiche, per l’analisi delle caratteristiche
termodinamiche dei materiali e per la correlazione con gli
aspetti comportamentali.
 In questo ambito l’attività svolta per la conservazione del
patrimonio artistico ha visto, nel corso di quasi trenta anni,
la realizzazione di centinaia di interventi su beni storico
artistici che hanno visto l’applicazione principalmente di
tecniche non distruttive o microdistruttive.
La possibilità di applicare in maniera integrata diverse
tecnologie ha permesso in particolare per i materiali pittorici
di giungere alla conoscenza dei materiali costitutivi, delle
neoformazioni, dei prodotti di restauro e delle tecniche
pittoriche.
I più recenti interventi sono stati realizzati su tele e tavole
pittoriche.
Unità Tecnica: ENEA – UTTMAT
C. R. ENEA Casaccia
18
Sviluppo di sistemi di monitoraggio strutturale e di
parametri ambientali basati su tecnologia in fibra ottica
Sensori in fibra ottica
Minima invasività/visibilità:
 Piccole dimensioni con cablaggio in serie di
numerosi sensori su cavetto di piccolo
diametro, con possibilità di impiego di ‘fibra
nuda’ (fibra ottica a vista, priva di cavetto
protettivo)
 Semplice cablaggio di reti di sensori
distribuiti su grandi superfici
Sensori ottici ‘intrinseci’:
 Assenza di alimentazione elettrica al punto
di misura
Alta affidabilità per monitoraggi permanenti:
 Assenza di drift termico
 Resistenza agli agenti atmosferici
Sensore inscritto nel
corpo della fibra ottica
Mura Aureliane (Roma)
Fessurimetro in fibra
ottica presso Torre L3
Bartolomeo Colleoni (Venezia)
Monitoraggio permanente di frattura con sensore in ‘fibra nuda’
Sensore
(‘fibra
nuda’)
Scuola Grande S. Rocco (Venezia)
Monitoraggio di subsidenza al porticato con sensori in fibra ottica
Monitoraggio strutturale ed ambientale:
Deformazioni statiche e dinamiche
Movimenti relativi
Temperatura
Umidità
Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD
C. R. ENEA Frascati
19
Piattaforma Tecnologica per il Patrimonio Culturale
La creazione di reti di archivi e di Laboratori
Virtuali, attraverso l’infrastruttura ENEA-GRID
computazionale, permette l’accesso diretto su
web a basi di dati distribuite sul territorio.
I dati condivisi si riferiscono agli interventi
effettuati per:
La modellazione, la simulazione e le
ricostruzioni virtuali 3D di beni anche non più
esistenti
Ambiti
di applicazione:
 La prevenzione
di fenomeni di degrado e dei
Aree
e
scavi
archeologici
danneggiamenti non visibili a occhio nudo

Edifici
e aree urbane
La
ricostruzione
dell’aspetto originale di beni

Manufatti
L’estrapolazione di informazioni sui materiali
La catalogazione e la diffusione di documenti
digitalizzati e di informazioni di contesto.
Laser Scanner 3D
Aree urbane e manufatti
Touch screen su 3D
Aree e scavi archeologici
Unità Tecnica: ENEA – UTICT
C. R. ENEA Bologna
20
Micro-biotecnologie per la conservazione e il restauro
del Patrimonio Culturale
Un’opera d’arte o un monumento, o qualunque oggetto di interesse storico-artistico (di seguito
denominati “bene”), possono essere considerati e studiati come un ecosistema.
La caratterizzazione microbiologica è utile in quanto:
Permette di ottenere una mappatura dei microrganismi che hanno colonizzato il bene nel tempo, in assenza di
qualsiasi intervento di conservazione o restauro
 Pone le basi per lo sviluppo di un protocollo di monitoraggio che permetta di seguire la velocità della colonizzazione
microbica e Il cambiamento della popolazione microbica in funzione della composizione del substrato, delle condizioni
ambientali e del restauro.
Rappresenta un punto iniziale importante per qualsiasi intervento di restauro, permettendo una ragionevole
previsione di come la comunità microbica si possa sviluppare.
Il potenziale metabolico dei microrganismi rinvenuti può inoltre essere sfruttato per sviluppare nuove tecniche di
restauro bio-based, caratterizzate da una maggiore compatibilità con i materiali, basso impatto ambientale per gli
operatori e per l’opera e bassi costi. Lo sviluppo di tali tecniche, in alternativa o complementari alle tecniche
convenzionali, è particolarmente auspicabile per problematiche di restauro rimaste irrisolte.
CASO STUDIO: Indagine microbiologica nella tomba etrusca della Mercareccia (necropoli di Tarquinia)
Biodeterioramento
Bio-restauro: bioconsolidamento e biopulitura
Isolamento di ceppi batterici e
fungini finora mai riportati in
relazione al patrimonio artistico,
successivamente utilizzati per Cristalli di calcite
Rimozione di resina sintetica
sviluppare nuovi approcci al
precipitati da
da lastre calcografiche
restauro:
batteri
Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD
Rimozione di
Rimozione di colla
animale da carta gommalacca da
provino di dipinto
antica
21
murale
C. R. ENEA Casaccia
21
MAR VASTO – Valutazione del rischio a Valparaíso (Cile)
Il progetto "MAR VASTO – Valutazione del rischio a Valparaíso", coordinato dall’ENEA, con la partecipazione di
partner Italiani e il supporto di autorità locali, è stato finanziato dal Banco InterAmericano di Sviluppo-IDB.
Valparaíso rappresenta un caso emblematico di crescita, all'interno di un contesto ambientale molto particolare, di un
porto dell'Oceano Pacifico strategico per il commercio marittimo (in particolare nei secoli XIX e XX), fino al declino
successivo all’apertura del Canale di Panama (1914). Valparaíso racconta, infatti, la storia infinita di una stretta interazione
tra la società e l’ambiente, mediante la stratificazione di numerosi e differenti livelli urbani e architettonici, talvolta colpiti
da catastrofi e sempre in pericolo. Certamente la città è soggetta a molteplici disastri naturali (terremoti, tsunami, frane,
ecc.) e antropici (specialmente incendi spontanei o indotti dall’uomo). Queste caratteristiche rendono Valparaíso un caso
di studio paradigmatico per la mitigazione della pericolosità e i fattori di rischio devono essere valutati con attenzione
prima di qualsiasi intervento di restauro da pianificarsi in futuro. Gli scopi principali del progetto per la Città di Valparaíso
(Cile), dichiarata patrimonio dell'umanità dall'UNESCO nel 2003, sono stati i seguenti:
•valutare l'impatto dei principali disastri naturali e antropici (terremoti, tsunami, frane e incendi);
•fornire analisi architettonico/urbanistiche e di vulnerabilità per un settore pilota del Cerro Cordillera, quartiere storico
parzialmente compreso nell’area UNESCO;
•fornire un rilievo e un’analisi di vulnerabilità per tre chiese monumentali (La Matríz, San Francisco del Barón, Las
Hermanítas de la Divina Providencia) costituite da materiali diversi (muratura, cemento armato, legno e adobe) e situate
in differenti siti della città;
•sviluppare un archivio digitale GIS, ben organizzato, facile da usare e implementare nel futuro, con la presenza di mappe
e scenari di rischio;
•suggerire linee guida e proposte per interventi futuri.
I risultati del progetto sono stati ottenuti mediante missioni in sito a Valparaiso e attività sviluppate in Italia. L’idea dietro
questo archivio è stata quella di andare oltre i confini della semplice memorizzazione di dati per avere un potente
strumento modulare di conservazione e gestione delle opere in totale sicurezza. Il cuore della tecnologia è l’acquisizione
digitale ad alta risoluzione delle immagini di differenti tipi di opere come fotografie, dipinti, sculture, manifesti, disegni e
molto altro. A tali oggetti vengono associati diversi tipi di informazioni: descrittive, economiche, bibliografiche,
conservative e relative ai restauri. Il sistema lavora totalmente offline per mantenere la massima velocità di gestione e la
massima sicurezza sui dati e può essere gestito da una sola persona o da più persone in un network.
Può avere una uscita anche su un sito Web, dove sarà il gestore a decidere quali dati inviare evitando quelli critici.
http://www.marvasto.bologna.enea.it
Unità Tecnica: ENEA – UTSISM
C. R. ENEA Bologna
la città
l’area di studio
alcuni degli
studi eseguiti
22
Multipurpose digital archive
Un software di gestione di archivi di grande dimensione legato
alla continua evoluzione tecnologica.
L’idea dietro questo archivio è stata quella di andare oltre i confini della
semplice memorizzazione di dati per avere un potente strumento
modulare di conservazione e gestione delle opere in totale sicurezza.
Il sistema lavora totalmente offline per mantenere la massima velocità di
gestione e la massima sicurezza sui dati e può essere gestito anche da
una sola persona .
Può avere una uscita su un sito Web, dove sarà il gestore a decidere quali
dati inviare online evitando quelli critici.
La struttura modulare dell’archivio permette l’interfacciamento con tutto
quello che offre la moderna tecnologia. Molte sono le possibiltà, tra le
quali:
•archiviare grandi collezioni con diversi tipologie di opere;
•pianificare mostre;
•creare cataloghi personalizzati;
•creare libri d’arte interfacciandosi con Adobe InDesign;
•gestire la parte economica;
•gestire la conservazione e il restauro dell’opera;
•proteggere la proprietà dell’immagine su Internet utilizzando un timbro
digitale;
•gestire un sito web in totale sicurezza;
•salvare e modificare le ricerche effettuate;
•lavorare con l’intero archivio offline anche sui nuovi smartphone come
iPhone e tavolette come iPad.
Un archivio flessibile e modulare adatto alle attuali tecnologie ma aperto a
tutto quello che la tecnologia potrà offrire in futuro sempre con l’obiettivo
di salvaguardare e preservare l’opera nel migliore dei modi ai fini della
conservazione e del restauro.
struttura del software
immagini con filigrana
digitale
esempi di uscite
la scheda è su web
un clic per inviare una
scheda con testo e
immagini su Web
sito Web online
per iPhone
Unità Tecnica: ENEA – UTSISM
libro in Adobe
InDesign
C. R. ENEA Bologna
la scheda nel database
archivio
offline su
iPhone o iPad
le informazioni dal
web in tempo reale
Spettroscopia THz per l'indagine scientifica delle
opere d'arte
Analisi di un dipinto a base di pigmenti naturali e oro parzialmente coperto da gesso. Campioni di K.
Fukunaga – NICT, Tokyo
Dimostrazione
della
capacità del THz di vedere
sotto strati di gesso: si
confronta
l’immagine
visibile con quella rilevata al
THz in trasmissione (NICT) e
in riflessione (ENEA). Si noti
che
il
contrasto
dell’immagine è addirittura
migliore sotto il gesso (che
funziona come coating
antiriflesso).
Il contrasto è maggiore
nella zona coperta dal
gesso!
Immagine Visibile
Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD
Immagine THz
in trasmissione
@ 0.6 – 2.6 THz
NICT - Japan
C. R. ENEA Frascati
Immagine THz in
riflessione @ 0.15 THz
ENEA Compact FEL
Dettaglio nel tratteggio
rosso
24
ENEA – Tecnologie per il
Patrimonio Culturale
Innovazione tecnologica, sostenibilità e
valorizzazione del patrimonio culturale
Presentazione Antonio Di Lorenzo (ENEA-UTICT), contributi di:
Marianna Adamo
Michele Caponero
Stefan Doytchinov
Stylani Fanou
Gian Piero Gallerano
Massimiliano Guarneri
Maurizio Indirli
Lorenzo Moretti
Franca Persia
Sergio Petronilli
Angela Piegari
Samuele Pierattini
Anna Rosa Sprocati
Piattaforma Italiana Cultural Heritage
MIUR - Roma, 5 maggio 2011
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