Zwartverkleuring van koperen pigmenten in muurschilderingen: invloed van de fresco-techniek en de chemische samenstelling van de pigmenten

Wanneer heldere oude muren donker worden

Bezoekers van historische kerken en villa’s staan vaak versteld van de intense blauwen en groenen die eeuwen geleden op muren zijn geschilderd—om later te ontdekken dat veel van deze kleuren zijn vervaagd of bijna zwart zijn geworden. Dit artikel onderzoekt waarom sommige kopergedragen pigmenten die fresco’s ooit hun levendige tinten gaven geleidelijk donkerder worden, terwijl andere opvallend stabiel blijven. Inzicht in deze langzame transformatie helpt restauratoren om onvervangbare muurschilderingen te beschermen voordat hun kleuren voorgoed verloren gaan.

Waarom kopertinten zo populair waren

Duizenden jaren lang gebruikten kunstenaars rond het Middellandse Zeegebied kopermineralen om opvallende blauwen en groenen op pleisterwanden te maken. Natuurlijke stenen zoals azuriet (diep blauw) en malachiet (groen), kunstmatig bereide varianten genoemd verditer, het beroemde glasachtige pigment Egyptisch blauw en het groenachtige mineraal chrysocholla speelden allen een hoofdrol. Later voegde een synthetische koperen acetaat, bekend als groenroest (verdigris), briljante, translucente groenen toe. Deze pigmenten werden vaak aangebracht met de fresco-techniek, waarbij kleur op verse, nog vochtige kalkpleister wordt aangebracht zodat verf en wand samen uitharden tot één oppervlak.

Verse pleister: een lastige omgeving voor pigmenten

Bij echte fresco worden pigmenten met water gemengd en op een natte kalkmortel gelegd die sterk alkalisch is en veel vocht bevat. Terwijl de pleister droogt, reageert deze met kooldioxide in de lucht, waarbij kalk verandert in calciumcarbonaat en de verf wordt verankerd. De auteurs bootsten dit proces na met acht verschillende koperen pigmenten aangebracht op modelmuursecties en volgden de kleurveranderingen gedurende 28 dagen en opnieuw na een jaar. Ze vergeleken bovendien wat ze met het blote oog zagen met een reeks technieken—microscopie, röntgenmethoden, infraroodlicht en oppervlakgevoelige röntgen-foto-elektronenspectroscopie—om te bepalen welke chemische en structurele veranderingen overeenkwamen met de verzwarting.

Welke pigmenten donkeren—en hoe

De resultaten lieten zien dat chemie sterk meespeelt. Kopercarbonaten (azuriet en malachiet, zowel natuurlijk als synthetisch) werden het meest zwart en vertoonden geperforeerde deeltjes en “reactiehalos” waar het pigment het alkalische pleister raakte. Groenroest gedroeg zich anders: in plaats van een stevige verflagen te vormen werd het poederig en vlekkerig, met kleuren variërend van blauw tot bruingzwart. Daarentegen gaven de kopersilicaten een gemengd beeld. Egyptisch blauw bleef opmerkelijk stabiel—nog steeds blauw en beschermd door een compacte kalklaag—terwijl chrysocholla slechts een lichte donkerwording vertoonde, voornamelijk waar kleine onzuiverheden met veel koper, kobalt of ijzer aanwezig waren. Deze bevindingen suggereren dat niet alleen het hoofdpigment, maar ook mineralogische onzuiverheden en de deeltjesgrootte bepalen hoe snel en hoe ernstig kleuren verschuiven.

Verborgen donkermakers: verder dan het gebruikelijke zwarte oxide

Een langgebruikte verklaring voor verzwarting in dergelijke schilderingen is de vorming van tenoriet, een zwart koperoxide. De studie vond deze verbinding in sommige tests op basis van azuriet, maar niet vaak genoeg om alle visuele verzwarting te verklaren. In plaats daarvan toonden oppervlakteanalyses een toename van koper in lagere oxidatietoestanden—vormen van koper die chemisch meer “gereduceerd” zijn dan het oorspronkelijke pigment. Deze gereduceerde kopersoorten, vaak slecht kristallijn of bijna amorf, kunnen zeer donkere, lichtabsorberende oppervlaktelagen creëren die standaard kristallografische instrumenten ontgaan. De auteurs zagen ook aanwijzingen dat koolstof uit de omgevingslucht—roetdeeltjes, vluchtige organische moleculen en andere koolstofhoudende verontreinigingen—tijdens het drogen in de pleister wordt gevangen en deze reductie van koper kan bevorderen, vooral onder vochtige, alkalische omstandigheden.

Wat dit betekent voor het behoud van beschilderde muren

Kort gezegd toont de studie aan dat verzwarting van kopergedragen fresco-pigmenten niet door één enkele, eenvoudige reactie wordt veroorzaakt. Het ontstaat door een combinatie van vocht, sterke alkaliteit, de exacte pigmentchemie, kleine minerale onzuiverheden en subtiele veranderingen in de elektronische toestand van koper. Carbonaat- en acetaat-koperpigmenten blijken bijzonder kwetsbaar, terwijl silicaten zoals Egyptisch blauw veel robuuster zijn. Voor restauratoren betekent dit dat het correct identificeren van het type koperen pigment—en de herkomst ervan—richtlijnen kan geven voor reiniging, behandelingen en klimaatbeheersing. Het vermijden van sterk alkalische producten en het beperken van blootstelling aan verontreinigende stoffen en koolstofrijk stof kan helpen het donkeringsproces te vertragen, waardoor historische blauwen en groenen een betere kans hebben om toekomstige generaties te bereiken.

Bronvermelding: Jiménez-Desmond, D., Arizzi, A., Ricci, C. et al. Blackening of copper pigments in wall paintings: impact of the fresco technique and the chemical composition of the pigments. npj Herit. Sci. 14, 190 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02461-3

Trefwoorden: fresco-muurschilderingen, koperen pigmenten, kleurverzwarving, kunstbehoud, Egyptisch blauw