ENEA – Tecnologie per il Patrimonio Culturale

Innovazione tecnologica, sostenibilità e valorizzazione del patrimonio culturale

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Piattaforma Italiana Cultural HeritageMIUR - Roma, 5 maggio 2011

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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:

Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA)

nove Centri di Ricerca cinque Laboratori di Ricerca uffici territoriali un ufficio di rappresentanza

a Bruxelles

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

ENEA per il Patrimonio Culturale

Piattaforme Tecnologiche

Risorse Umane

Diagnostica

avanzata

per la

conservaz.

ed il

restauro

Caratterizz.

strutturale

e

prevenzione

rischi

naturali

Uso

Sostenibile

e Gestione

dei Rischi

Ambientali

e Antropici

Information

Communic.

Technology

Formazione

e

Aggiornam.

Profession.

Network multidisciplinare di laboratori

Sistemi

Realtà.

Virtuale

Sistemi

Intelligenza

ArtificialeSistemi per la

fruizione dei

Beni Ambientali

Sistemi per la

fruizione dei

Beni Culturali

Tecnologie turismo culturale

Ricadute

da

settori

affini

Sistema per la governance

Aree di Intervento e Infrastrutture

Stakeholder

Amministrazione statale

Regioni, Enti locali … Università

ImpreseEnti di Ricerca

Settori Affini

Edilizia

Ambiente

Turismo

Energia

Conoscenza Conservazione Fruizione SviluppoSostenibile

Piattaforme tecnologiche avanzate

Formazione / Aggiornamento professionale

Patrimonio Culturale: il modello di business e le macro-attività ENEA

Modello di business del Patrimonio Culturale (MiBAC)

ENEA per il Patrimonio Culturale

Centri di Ricerca / Laboratori Consorzi

Risorse Umane

Metodologie Tecnologie

TrasferimentoTecnologico

Ricerca Consulenza Servizi Formazione

Infrastrutture

Conoscenza

L’ambito

Esempi di tecnologie

Caratterizzazione strutturale

• Rilievo laser

• Diagnostica strutturale

• Analisi modale

• Monitoraggio strutturale

• Prove dinamiche e pseudo-dinamiche

• Valutazione della sicurezza e criteri di verifica

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

L’ambito

Esempi di tecnologie

Diagnostica avanzata per il restauro

• 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.

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

L’ambito

Esempi di tecnologie

Uso sostenibile e gestione dei rischi ambientali ed antropici

• 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

Analisi

microbiologiche

Modelli di

dispersione

degli inquinanti

atmosferici

Modelli di

deposizione di

inquinanti

Monitoraggio

micro- e macro-

climatico

Monitoraggio

strutturale

Osservazione

del territorio

Radar satellitare

Ricostruzione di

immagini 2D e 3D

Rivestimenti a film

sottile su vetro

Sistemi Informativi

Territoriali

L’ambito

Esempi di tecnologie

Piattaforma Tecnologica ICT 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

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’e-

learning e la

comunicazione a

distanza

Trattamento

digitale delle

immagini

Piattaforme Tecnologiche e Fruizione

L’ambito

Esempi di tecnologie

Percorsi formativi blended-learning

• Long Life Learning per la Pubblica Amministrazione.

• Corsi e master erogati in ambito accademico

• Apprendimento collaborativo

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

Formazione

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Nel seguito sono descritti alcuni recenti esempi di tecnologie applicate dall’ENEA al Patrimonio Culturale

Sito istituzionale: www.enea.it

Portale tematico: http://patrimonioculturale.enea.it

ENEA Web TV Canale tematico Beni Culturali

Per approfondire le attività di ricerca ENEA

per il Patrimonio Culturale

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Campagna di monitoraggio eseguita conRGB Imaging Topological Radar

Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD C. R. ENEA Frascati

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

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)

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Impianto di irraggiamento Calliope.Vista della cella di irraggiamento e della rastrelliera contenenti

le sorgenti di 60Co, in primo piano la piattaforma per ilposizionamento dei campioni

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 Penicilliumchrysogenum o la erosione da parte dell’insetto corrodente Blaptica dubia.

Effetti dell’attacco di biodeteriogeni su carta fotografica a sviluppo ILFORD-ILFOBROM 2.1P lucida trattata con raggi γ

Valutazione degli effetti dell’irraggiamento γsulla 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.

Disinfezione / Disinfestazione del patrimonio bibliografico -documentale mediante irraggiamento γ

Unità Tecnica: ENEA – UTTMAT C. R. ENEA Casaccia

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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 dibookshop all’interno dell’istituzione museale

Unità Tecnica: ENEA – UTT C. R. ENEA Bologna

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

Lo scopo dell’attività è quello di costruire unostrumento che misuri il “fattore di riflessionespettrale” e sia allo stesso tempo accurato e portatile per misure in-situ

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Spettrometro portatile per imaging multispettraleapplicato all’analisi di Beni Culturali

Partners: ENEA, CNR-INO, Università di Parma

Direzione di movimento del filtro variabile

Image-matrix sensor

Filtro a sinistra

Filtro a destra

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

Unità Tecnica: ENEA – UTTMATT C. R. ENEA Casaccia

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Riqualificazione di edifici vincolati nel Centro Storico di Vittorio Veneto

Palazzo Todesco

QUARTIERE - Serravalle

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

Unità Tecnica: ENEA – UTEE C. R. ENEA Casaccia

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United Nations ECE Intern. Co-operative Programmeon effects on Materials including Culturale Heritage

ICP Materials ha cominciato il lavoro nel 1985.LìItalia (Enea) partecipa il Programma dal suo inizio con 4stazioni di monitoraggio ed esposizione: ENEA C.R.Casaccia (Main station), Roma (ISS), Milano (ARPALombardia), Venezia (ARPA Veneto).

Dal 2001 presso ENEA è stato creato il Centro per lo stockdei materiali a rischio nell’ambito del Culturale Heritage.

Dal 2005 l’ENEA (Italia) ha la Co-Chiarmanship delProgramma insieme alla KIMAB (Svezia).

Nelle mappe sono riportati i livelli della corrosione delarenaria (sopra) e rame (sotto) sull’intero territorionazionale sulla base dei dati del modello EMEP, usando lerelazioni Dose/Effetto sviluppate dall’ICP Materials.

Sulle mappe sono dislocati 94 000 monumenti schedati dallaMappa del Rischio del Patrimonio Culturale Italianodell’Istituto Centrale per il Restauro.

I risultati sono estremamente importanti per la valutazionedelle misure da adottare a livello locale per la tutela del CHnazionale.

Unità Tecnica: ENEA – UTTAMB C. R. ENEA Casaccia

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Laboratorio Metodologie Diagnostiche

Il Laboratorio Metodologie Diagnostiche sviluppametodologie per controlli non distruttivi, per tecnichemicroanalitiche, per l’analisi delle caratteristichetermodinamiche dei materiali e per la correlazione con gliaspetti comportamentali.

In questo ambito l’attività svolta per la conservazione delpatrimonio artistico ha visto, nel corso di quasi trenta anni,la realizzazione di centinaia di interventi su beni storicoartistici che hanno visto l’applicazione principalmente ditecniche non distruttive o microdistruttive.

Unità Tecnica: ENEA – UTTMAT C. R. ENEA Casaccia

La possibilità di applicare in maniera integrata diversetecnologie ha permesso in particolare per i materiali pittoricidi giungere alla conoscenza dei materiali costitutivi, delleneoformazioni, dei prodotti di restauro e delle tecnichepittoriche.I più recenti interventi sono stati realizzati su tele e tavolepittoriche.

Sviluppo di sistemi di monitoraggio strutturale e di parametri ambientali basati su tecnologia in fibra ottica

Sensore inscritto nel

corpo della fibra ottica

Sensori in fibra ottica

Minima invasività/visibilità: Piccole dimensioni con cablaggio in serie dinumerosi sensori su cavetto di piccolodiametro, con possibilità di impiego di ‘fibranuda’ (fibra ottica a vista, priva di cavettoprotettivo) Semplice cablaggio di reti di sensoridistribuiti su grandi superfici

Sensori ottici ‘intrinseci’: Assenza di alimentazione elettrica al puntodi misura

Alta affidabilità per monitoraggi permanenti: Assenza di drift termico Resistenza agli agenti atmosferici

Monitoraggio strutturale ed ambientale:Deformazioni statiche e dinamicheMovimenti relativiTemperaturaUmidità

Mura Aureliane (Roma) Fessurimetro in fibra

ottica presso Torre L3

Sensore(‘fibra nuda’)

Bartolomeo Colleoni (Venezia)Monitoraggio permanente di frattura con sensore in ‘fibra nuda’

Scuola Grande S. Rocco (Venezia) Monitoraggio di subsidenza al porticato con sensori in fibra ottica

Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD C. R. ENEA Frascati19

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Piattaforma Tecnologica per il Patrimonio Culturale

Unità Tecnica: ENEA – UTICT C. R. ENEA Bologna

Ambiti di applicazione: Aree e scavi archeologici Edifici e aree urbaneManufatti

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 La prevenzione di fenomeni di degrado e dei danneggiamenti non visibili a occhio nudoLa ricostruzione dell’aspetto originale di beniL’estrapolazione di informazioni sui materialiLa catalogazione e la diffusione di documenti digitalizzati e di informazioni di contesto.

Aree e scavi archeologici

Aree urbane e manufattiLaser Scanner 3D

Touch screen su 3D

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Micro-biotecnologie per la conservazione e il restauro del Patrimonio Culturale

Isolamento di ceppi batterici efungini finora mai riportati inrelazione al patrimonio artistico,successivamente utilizzati persviluppare nuovi approcci alrestauro:

Bio-restauro: bioconsolidamento e biopulitura

Cristalli di calciteprecipitati da

batteri

Biodeterioramento

CASO STUDIO: Indagine microbiologica nella tomba etrusca della Mercareccia (necropoli di Tarquinia)

Rimozione di resina sintetica da lastre calcografiche

Rimozione di colla animale da carta

antica

Rimozione di gommalacca da

provino di dipinto murale

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.

Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD C. R. ENEA Casaccia21

MAR VASTO – Valutazione del rischio a Valparaíso (Cile)

la città

l’area di studio

alcuni degli studi eseguiti

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 emolto 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 Bologna22

Multipurpose digital archive

struttura del software

libro in Adobe InDesign

immagini con filigrana digitale

esempi di uscite

un clic per inviare una scheda con testo e immagini su Web

la scheda è su web

la scheda nel databasele informazioni dal web in tempo reale

sito Web online per iPhone

archivio offline su iPhone o iPad

Un software di gestione di archivi di grande dimensione legatoalla continua evoluzione tecnologica.

L’idea dietro questo archivio è stata quella di andare oltre i confini dellasemplice memorizzazione di dati per avere un potente strumentomodulare di conservazione e gestione delle opere in totale sicurezza.Il sistema lavora totalmente offline per mantenere la massima velocità digestione e la massima sicurezza sui dati e può essere gestito anche dauna sola persona .Può avere una uscita su un sito Web, dove sarà il gestore a decidere qualidati 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 timbrodigitale;•gestire un sito web in totale sicurezza;•salvare e modificare le ricerche effettuate;•lavorare con l’intero archivio offline anche sui nuovi smartphone comeiPhone e tavolette come iPad.Un archivio flessibile e modulare adatto alle attuali tecnologie ma aperto atutto quello che la tecnologia potrà offrire in futuro sempre con l’obiettivodi salvaguardare e preservare l’opera nel migliore dei modi ai fini dellaconservazione e del restauro.

Unità Tecnica: ENEA – UTSISM C. R. ENEA Bologna

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Immagine THz

in trasmissione

@ 0.6 – 2.6 THz

NICT - Japan

Immagine Visibile

Immagine THz in riflessione @ 0.15 THz

ENEA Compact FEL

Dettaglio nel tratteggio rosso

Il contrasto è maggiore nella zona coperta dal gesso!

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 dellacapacità del THz di vederesotto strati di gesso: siconfronta l’immaginevisibile con quella rilevata alTHz in trasmissione (NICT) ein riflessione (ENEA). Si notiche il contrastodell’immagine è addiritturamigliore sotto il gesso (chefunziona come coatingantiriflesso).

Unità Tecnica: ENEA – UTAPRAD C. R. ENEA Frascati

ENEA – Tecnologie per il Patrimonio Culturale

Innovazione tecnologica, sostenibilità e valorizzazione del patrimonio culturale

Piattaforma Italiana Cultural HeritageMIUR - Roma, 5 maggio 2011

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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