Predizione del rischio di danno degli affreschi su supporti in argilla e intonaco terroso durante l’essiccazione

Perché agli affreschi dei templi antichi interessa l’aria interna

Nei musei e nei templi storici, anche piccoli cambiamenti dell’umidità interna possono lentamente causare fessurazioni negli affreschi preziosi. Questo studio si concentra sui famosi murali buddisti del Tempio Horyu-ji in Giappone e pone una domanda pratica: quanto rapidamente, e in che misura, l’aria intorno a queste opere fragili può asciugarsi senza provocare nuovi danni? Costruendo un modello al computer dettagliato degli strati di argilla e intonaco che compongono il supporto, gli autori esplorano modi più sicuri per controllare l’umidità evitando sprechi energetici inutili.

Arte antica fatta di terra che ‘respira’

Gli affreschi di Horyu-ji sono montati su pannelli costituiti da più strati sovrapposti: uno strato medio e uno superiore di intonaco terroso, uno strato bianco di argilla che favorisce l’adesione della pittura e il sottile strato pigmentato. Questi materiali sono porosi e si comportano un po’ come una spugna: si rigonfiano quando assorbono umidità e si restringono quando si asciugano. Poiché ogni strato risponde in modo diverso, le variazioni dell’umidità dell’aria possono generare deformazioni e tensioni interne che alla fine possono provocare crepe in superficie. Alcuni pannelli originali mostrano già crepe verticali, specialmente vicino al centro, suscitando preoccupazione che futuri sbalzi di umidità possano aggravare il danno.

Un gemello virtuale di un dipinto fragile

Per indagare il problema senza sperimentare sugli originali, i ricercatori hanno costruito un “gemello virtuale” numerico di un pannello tipico. Hanno rappresentato l’affresco in sezione e combinato due tipi avanzati di modelli: uno che traccia come calore e umidità si muovono attraverso materiali porosi nel tempo, e un altro che collega le variazioni di umidità a tensioni e deformazioni meccaniche all’interno di quei materiali. Utilizzando dati provenienti da campioni preparati con cura dello strato bianco e degli intonaci, hanno alimentato il modello con proprietà materiali realistiche, come rigidezza, resistenza, porosità e la dipendenza di queste proprietà dall’umidità e dalla composizione. Il modello produce un grado di rischio di danno, un numero tra zero e uno che confronta la tensione di trazione prevista con la resistenza a trazione del materiale.

Dove e quando è più probabile che si formino crepe

Le simulazioni hanno mostrato che durante l’essiccazione le tensioni di trazione più elevate si sviluppano vicino alla superficie anteriore dello strato di argilla bianca, soprattutto attorno al centro del dipinto. Man mano che l’aria intorno al dipinto si asciuga, la regione prossima alla superficie perde umidità e comincia a restringersi per prima, mentre l’interno ancora umido resiste a questo movimento. Questa opposizione concentra la trazione vicino alla superficie. Il team ha anche esplorato come la ricetta esatta dell’argilla bianca — la miscela di argilla da ceramica, fibre vegetali e farina di riso — influisce sulla vulnerabilità. Tra molte combinazioni, hanno identificato una miscela specifica con contenuto relativamente alto di fibre e riso che ha prodotto il rischio di danno maggiore, e hanno usato questa composizione ‘peggiore’ per evitare di sottostimare il danno possibile agli affreschi reali.

Quanto asciugare è troppo, e quanto velocemente?

Gli autori hanno quindi testato diversi scenari di umidità. Hanno confrontato cali bruschi di umidità relativa avvenuti in un secondo con cambiamenti più lenti e graduali della durata fino a sei ore. Anche un cambiamento molto ampio e improvviso — dal 90% al 10% di umidità relativa — non ha fatto superare nel modello il rischio di danno oltre la soglia di innesco di crepe nei materiali non invecchiati. Tuttavia, il modello probabilmente sottostima il rischio reale per gli originali secolari, che possono essere già indeboliti da danni passati e dall’invecchiamento a lungo termine. Più utilmente, il modello funziona come strumento comparativo: ha mostrato che per un calo moderato dell’umidità dal 70 al 50%, distribuire la variazione su sei ore produce un rischio di danno inferiore rispetto a una piccola, rapida diminuzione dal 70 al 65% che le attuali linee guida museali considerano innocua per la maggior parte degli oggetti.

Cambiamenti graduali preservano meglio la storia

Per i non specialisti, il messaggio principale è semplice: gli affreschi costituiti da strati di argilla e intonaco terroso sono particolarmente sensibili alla velocità con cui l’aria circostante si asciuga, non solo al livello finale di umidità. Un’essiccazione lenta e controllata permette a umidità e tensioni di compensarsi tra gli strati, riducendo la probabilità di nuove crepe. Pur necessitando di ulteriori studi per tener conto dell’invecchiamento e dei danni preesistenti nei reali affreschi di Horyu-ji, questo approccio di modellazione fornisce ai conservatori un metodo basato sulla scienza per confrontare strategie ambientali e scegliere impostazioni di umidità che proteggano il patrimonio inestimabile limitando al contempo il consumo energetico per il condizionamento ambientale.

Citazione: Ishikawa, K., Ogura, D., Iba, C. et al. Damage risk prediction of wall paintings with clay and earthen plaster substrates during drying. npj Herit. Sci. 14, 156 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02408-8

Parole chiave: conservazione degli affreschi, controllo dell’umidità, patrimonio culturale, intonaco terroso, modellazione numerica