Studio pilota su membrane sostenibili antimicrobiche a base di chitosano per la conservazione della pietra: efficacia di composti naturali su calcari barocchi del sud-est della Sicilia

Salvare la pietra storica dagli invasori silenziosi

Chiese storiche, palazzi e piazze del Sud Europa spesso brillano di calcare chiaro, ma da vicino le loro superfici possono essere striate da film scuri di batteri e altri minuscoli organismi. I conservatori hanno a lungo combattuto queste macchie «vive» con sostanze chimiche aggressive che possono nuocere alle persone, all’ambiente e talvolta alla pietra stessa. Questo studio esplora un modo più delicato e mirato per tenere lontani i microbi usando sottili fogli temporanei realizzati con materiali naturali.

Perché i microbi sono un problema per la pietra

Il calcare è ampiamente usato nei monumenti perché è facile da lavorare e disponibile localmente, ma la sua natura porosa lo rende vulnerabile ai danni. Acqua, inquinamento e escursioni termiche contribuiscono tutti, tuttavia gli organismi microscopici sono particolarmente problematici. Batteri, alghe, funghi e licheni possono insediarsi in pori e asperità, formando pellicole e croste colorate che indeboliscono lentamente la pietra. Nella Val di Noto, in Sicilia, i cui centri barocchi sono nella lista del Patrimonio Mondiale dell’UNESCO, tre calcari locali sono particolarmente esposti a questo tipo di attacco biologico lento.

Dalle sostanze chimiche aggressive ad aiuti naturali

I conservatori si sono tradizionalmente affidati a biocidi chimici potenti, compresi alcoli e sali sintetici, per rimuovere questi crescendi. Questi prodotti funzionano, ma possono persistere nell’ambiente, irritare gli operatori e persino favorire lo sviluppo di resistenze microbiche. In risposta a normative europee più stringenti e a una crescente consapevolezza di questi rischi, i ricercatori si rivolgono a sostanze di origine vegetale come gli oli essenziali. Composti come il timolo dal timo e il limonene dalle scorze di agrumi possono alterare le membrane microbiche, ma si degradano più facilmente e sono generalmente meno nocivi se usati con attenzione. La sfida è che evaporano rapidamente, perciò il loro effetto sulle superfici lapidee tende a essere di breve durata.

Un «cerotto» naturale rimovibile per la pietra

Il team dietro questo studio ha progettato un sistema di rilascio basato sul chitosano, un biopolimero ricavato dai gusci dei crostacei. Hanno realizzato membrane sottili di chitosano e miscelato al loro interno timolo o limonene a diverse concentrazioni. Questi fogli flessibili sono pensati per essere applicati sulle superfici lapidee per un tempo limitato, agendo come un cerotto che mantiene i composti naturali vicino ai microbi evitando nel contempo di inzuppare eccessivamente la pietra. Dopo il trattamento, la membrana viene rimossa a strappo, senza lasciare un rivestimento permanente. I ricercatori hanno prima verificato, con tecniche di laboratorio, che timolo e limonene fossero stati effettivamente incorporati nel chitosano e che le membrane avessero spessore, struttura superficiale e comportamento di bagnabilità adeguati per l’uso sulla pietra.

Testare cosa funziona sui microbi e sulla pietra reale

I ricercatori hanno quindi testato quanto bene le membrane arrestassero la crescita di Escherichia coli, un batterio di laboratorio standard usato qui come modello iniziale prudente per i microbi colonizzanti la pietra. Le lastre di solo chitosano non avevano effetto, ma l’aggiunta di limonene ha prodotto una modesta zona antibatterica che aumentava con la dose. Il timolo è risultato molto più attivo: membrane con il 4% e il 6% di timolo hanno creato ampie zone chiare attorno a sé e hanno mantenuto questo effetto fino a due mesi, nonostante la natura volatile del composto. Il team è poi andato oltre applicando le membrane a piccoli blocchi dei tre calcari siciliani artificialmente inoculati con E. coli. Anche qui, le membrane ricche di timolo, soprattutto al 6%, hanno completamente soppresso la crescita batterica su tutti i tipi di pietra, mentre il limonene ha funzionato solo in alcuni casi e a concentrazioni più elevate. La texture e la porosità della pietra hanno influenzato l’efficacia del trattamento, sottolineando che non esiste una ricetta unica adatta a ogni monumento.

Cosa significa per la conservazione futura

Per i non specialisti, il messaggio chiave è che potrebbe essere possibile proteggere gli edifici in pietra più amati con fogli temporanei e rimovibili caricati di principi antimicrobici di origine vegetale, invece di affidarsi a sostanze chimiche aggressive. Questo studio pilota non pretende di aver trovato la formula perfetta, né sostituisce le prove accuratamente condotte in sito che i monumenti reali richiedono. Mostra, tuttavia, che membrane di chitosano arricchite con timolo possono fornire un effetto antibatterico controllato e duraturo, rimanendo rimovibili e potenzialmente più rispettose sia della pietra sia dell’ambiente. Con ulteriori ottimizzazioni e test su siti del patrimonio reali e sulle loro comunità microbiche native, tali membrane potrebbero diventare un utile complemento agli strumenti del conservatore per tutelare il nostro patrimonio lapideo comune.

Citazione: Cirone, M., Galiano, F., Bellizzi, D. et al. Pilot study on sustainable antimicrobial chitosan-membranes for stone conservation: efficacy of natural compounds on baroque limestones from southeastern Sicily. npj Herit. Sci. 14, 302 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02468-w

Parole chiave: conservazione della pietra, patrimonio culturale, membrana di chitosano, oli essenziali, trattamento antimicrobico