Voorspelling van schade­risico van muurschilderingen met klei- en aarden pleistersubstraten tijdens het drogen

Waarom oude tempelschilderingen om binnenlucht geven

In musea en historische tempels kunnen zelfs kleine veranderingen in de binneluchtvochtigheid geliefde muurschilderingen langzaam doen barsten. Deze studie richt zich op beroemde boeddhistische muurschilderingen uit de Horyu-ji-tempel in Japan en stelt een praktische vraag: hoe snel, en in welke mate, kan de lucht rond deze kwetsbare werken worden uitgedroogd zonder nieuwe schade te veroorzaken? Door een gedetailleerd computermodel te bouwen van de gelaagde klei- en pleisterondergrond van de schilderingen, onderzoeken de auteurs veiligere manieren om de vochtigheid te beheersen terwijl onnodig energieverbruik wordt vermeden.

Oude kunst gemaakt van ademende aarde

De muurschilderingen van Horyu-ji zijn aangebracht op panelen die uit meerdere op elkaar gestapelde lagen bestaan: een midden- en bovenlaag van aarden pleister, een witte kleilaag die helpt dat de verf hecht, en de dunne pigmentlaag zelf. Deze materialen zijn poreus en gedragen zich als een spons: ze zwellen als ze vocht opnemen en krimpen als ze drogen. Omdat elke laag anders reageert, kunnen veranderingen in de luchtvochtigheid interne vervormingen en spanningen veroorzaken die uiteindelijk het oppervlak laten scheuren. Sommige originele panelen vertonen al verticale scheuren, vooral in de buurt van hun midden, wat de zorg wekt dat toekomstige vochtverschillen de schade kunnen verergeren.

Een virtuele tweeling van een kwetsbare schildering

Om dit probleem te onderzoeken zonder op de originelen te experimenteren bouwden de onderzoekers een numerieke “virtuele tweeling” van een typisch paneel. Ze beelden de muurschildering in dwarsdoorsnede af en combineerden twee geavanceerde modeltypes: één die volgt hoe warmte en vocht zich door poreuze materialen verplaatsen in de loop van de tijd, en een ander die veranderingen in vocht koppelt aan mechanische spanning en vervorming binnen die materialen. Met gegevens van zorgvuldig voorbereide proefmonsters van de witte klei en pleister voedden ze het model met realistische materiaaleigenschappen, zoals stijfheid, sterkte, porositeit en hoe deze eigenschappen veranderen met vochtigheid en samenstelling. Het model geeft een schadelijksheids­maat, een getal tussen nul en één dat de voorspelde trekspanning vergelijkt met de treksterkte van het materiaal.

Waar en wanneer scheuren het meest waarschijnlijk zijn

Simulaties toonden aan dat tijdens het drogen de hoogste trekspanningen ontstaan nabij het vooroppervlak van de witte kleilaag, vooral rond het midden van de schildering. Als de lucht rond de schildering uitdroogt verliest het near-surface gebied als eerste vocht en begint het te krimpen, terwijl het nog vochtige interieur deze beweging tegengaat. Die beperking concentreert de spanning dicht bij het oppervlak. Het team onderzocht ook hoe het exacte recept van de witte klei — de mix van pottenbakkersklei, plantaardige vezels en rijstmeel — de kwetsbaarheid beïnvloedt. Over veel combinaties heen identificeerden ze een specifieke samenstelling met relatief veel vezels en rijst die het grootste schaderisico opleverde, en ze gebruikten deze “worst-case” compositie om onderschatting van mogelijke schade aan de echte schilderingen te vermijden.

Hoeveel drogen is te veel, en hoe snel?

De auteurs testten vervolgens verschillende vochtigheidsscenario’s. Ze vergeleken abrupte dalingen in relatieve vochtigheid over één seconde met langzamere, geleidelijke veranderingen die tot zes uur duurden. Zelfs een zeer grote plotselinge verandering — van 90 procent naar 10 procent relatieve vochtigheid — duwde het gesimuleerde schaderisico bij hun niet-verouderde materialen niet boven de drempel voor het ontstaan van scheuren. Het model onderschat echter waarschijnlijk het werkelijke risico voor de eeuwenoude originelen, die mogelijk al verzwakt zijn door eerdere schade en langdurige veroudering. Betrouwbaarder is het model als hulpmiddel om omstandigheden te vergelijken. Het toonde aan dat voor een matige vochtigheidsdaling van 70 naar 50 procent het spreiden van de verandering over zes uur een lager schaderisico gaf dan een kleine, snelle daling van 70 naar 65 procent die huidige museumrichtlijnen voor de meeste objecten als onschadelijk beschouwen.

Voorzichtige veranderingen houden geschiedenis veiliger

Voor niet‑specialisten is de kernboodschap eenvoudig: muurschilderingen gemaakt van gelaagde klei en aarden pleister zijn bijzonder gevoelig voor hoe snel de omringende lucht droogt, niet alleen voor het uiteindelijke vochtigheidsniveau. Langzaam, gecontroleerd drogen laat vocht en spanningen binnen de lagen uitbalanceren, wat de kans op nieuwe scheuren vermindert. Hoewel meer werk nodig is om veroudering en bestaande schade in de echte Horyu-ji‑schilderingen mee te nemen, biedt deze modelleringsaanpak conservatoren een op wetenschap gebaseerde manier om milieustrategieën te vergelijken en vochtigheidsinstellingen te kiezen die zowel kostbaar kunstwerk beschermen als energieverslindende klimaatbeheersing beperken.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: conservatie van muurschilderingen, vochtbeheersing, cultureel erfgoed, aarden pleister, numerieke modellering