Biodeterioro

En este trabajo se describen los tipos de deterioro causado por algas, cianobacterias y otros organismos cuya presencia supone un grave riesgo para monumentos y otras obras artísticas, este trabajo está centrado en fuentes monumentales. Se aborda el deterioro estético con la formación de pátinas, la acumulación de óxidos de hierro y carotenoides que provocan importantes cambios cromáticos; también el deterioro físico y químico (biológico) por excreción de ácidos orgánicos, agentes quelantes, modificación de pH, etc. Se estudian los agentes de biodeterioro agrupados en cinco biotipos en función de su capacidad de provocar deterioro, se cataloga a los diferentes tipos de organismos, los factores y mecanismos que lo provocan y se recopila información detallada de cada uno de los diferentes tipos de daños que producen.

Bolívar-Galiano, F., y Sánchez-Castillo, P. (1998). Biodeterioro del patrimonio artístico por cianobacterias, algas verdes y diatomeas. Boletín PH, Vol. 24, 52-63.

Esta investigación está basada en el estudio del biodeterioro de los materiales de edificios del Patrimonio Cultural de Andalucía y la evaluación de la incidencia de los tratamientos para combatirlos. Los edificios están formados tanto por materiales inorgánicos (ladrillo, piedra, pintura mural) como orgánicos (madera, cuero) que pueden sufrir biodeterioro provocando cambios en sus propiedades físicas, químicas y estéticas. El objetivo general es crear una metodología para el estudio del biodeterioro de los materiales y establecer una manera de intervenir usando tratamientos biocidas eficaces y compatibles con los materiales. Para ello, se caracterizan los materiales originales de las obras en estudio para determinar su susceptibilidad al biodeterioro y a los tratamientos biocidas. Por otro lado, mediante estudios microbiológicos y botánicos se determinan las especies biológicas que están deteriorando los materiales. También se llevó a cabo la evaluación de la efectividad de los biocidas y su grado de compatibilidad con los materiales originales de los edificios. Se han utilizado diferentes técnicas de análisis como: microscopía estereoscópica, óptica y electrónica de barrido con microanálisis elemental mediante energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX); difracción de rayos X (DRX); técnicas de cultivo y técnicas de biología molecular; espectroscopia UV-visible; y determinación de propiedades físicas y mecánicas: colorimetría, porosidad, velocidad de transmisión de ultrasonidos y dureza superficial. Los biocidas se seleccionaron según los organismos detectados en los diferentes materiales de los edificios. En los pétreos y cerámicos se usan sales de amonio cuaternario como alguicidas y liquenicidas (Preventol Ri80, New Des 50, Biotin T y Biotin R). Para los orgánicos y las pinturas, se usaron fungicidas como voriconazol, tiabendazol, nanopartículas de óxido de cobre, nanopartículas de óxido de zinc y nanopartículas de dióxido de titanio.

Samareño Puerto, M. (2018). El biodeterioro en edificios del patrimonio cultural: metodología de evaluación de tratamientos biocidas. Tesis Doctoral. Universidad de Sevilla, Sevilla.

Este trabajo presenta una interesante introducción donde se exponen los elementos fundamentales en el complejo proceso de biodeterioro de pinturas sobre lienzos, desde la naturaleza del soporte, los materiales (colas animales, yesos) y las condiciones ambientales, seguido de la descripción de los diferentes métodos analíticos para conocer la naturaleza de los materiales y la descripción de los mecanismos implicados en biodeterioro. Finalmente, hace referencia a las técnicas empleadas en el conocimiento de la comunidad microbiana. Concretamente en este trabajo, se comparan los resultados utilizando técnicas dependientes e independientes de cultivo para investigar la comunidad microbiana de bacterias y hongos que colonizaba una pintura al óleo sobre lienzo con signos visibles de biodeterioro, los resultados muestran diferencias relevantes. Los microorganismos que exhibían actividades enzimáticas relacionadas con los procesos de deterioro fueron seleccionados para evaluar su potencial biodeterioro sobre soportes que simulaban las diferentes capas y procesos del lienzo; se escogió a Arthrobacter sp. y a Penicillium sp. como bacteria y hongo representativos. Para concluir con la aplicación de técnicas novedosas como FTIR, la técnica analítica más importante para el estudio del patrimonio y SEM-EDS, sobre las “pinturas simuladas” para determinar su potencial susceptibilidad al biodeterioro. Las observaciones revelaron que ni Arthrobacter sp. ni Penicillium sp. solos pudieron inducir cambios químicos en los diversos materiales, y solo fue cuando se inocularon juntos que se pudo observar un efecto dañino en estos materiales.

López-Miras, M.M., Martín-Sánchez, I., Yebra-Rodríguez, A., Romero-Noguera, J., Bolívar, F., Ettenauer, J., Sterflinger, K., y Piñar, G. (2013). Contribution of the Microbial Communities Detected on an Oil Painting on Canvas to Its Biodeterioration. PloS One, 8 (11), e80198.

Se trata de un trabajo dirigido a especialistas donde se destaca y reconoce el papel de los microorganismos en la corrosión del hierro en condiciones anóxicas y ambientes ricos en sulfatos. Desde su descubrimiento hace casi un siglo, la corrosión microbiana (MIC) ha suscitado un gran interés debido al impacto económico negativo que tiene hoy en día en nuestra economía. En situaciones anóxicas, y con elevadas concentraciones de sulfato, las bacterias sulfato reductoras (SRB) son los principales agentes responsables de la alteración, se describen los cinco linajes filogenéticos y el papel del FeS en la corrosión del hierro, así como la importancia de los diferentes procesos de corrosión conocidos como EMIC y CMIC.

Enning, D., y Garrelfs, J. (2014). Corrosion of iron by Sulfate-Reducing Bacteria: New Views of an Old Problem. Applied and Environmental Microbiology, 80 (4), 1226-1236.

Este interesante trabajo presenta los resultados de la investigación llevada a cabo durante los años 2016 y 2017 en cuatro monumentos de piedra en distintas localizaciones geográficas. Se determinó, por una parte, la composición de la microbiota utilizando 16S rDNA y los genes ITS. Los microorganismos predominantes fueron cianobacterias y ascomicetos. Este trabajo además identifica, a través de predicciones funcionales, rutas metabólicas específicas y microbiota asociada al biodeterioro. Se utilizaron técnicas de cultivo para aislar microorganismos implicados en carbonatogénesis y biodeterioro, así como técnicas microscópicas SEM-EDS, difracción de rayos X y fluorescencia para identificar cristales de CaCO3. Se valora finalmente, la precipitación de CaCO3 inducido por la microbiota como una aproximación a la conservación.

Li, Q., Zhang, B., Jang, X., y Ge, Q. (2018). Deterioration-Associated Microbiome of Stone Monuments: Structure, Variation, and Assembly. Applied and Environmental Microbiology, 84, e2680-17.

Los materiales de construcción derivados de fuentes renovables o recicladas están siendo demandados en los últimos años y estos materiales pueden ser alterados por hongos causando serios problemas de salud. En este estudio, se pretende determinar y comparar el crecimiento de hongos en materiales para la construcción, ecológicos y no ecológicos. Conociendo esta información, se pueden evaluar de manera más adecuada los riesgos potenciales para la salud. En el experimento, se inocularon piezas ecológicas y no ecológicas de tejas, paneles compuestos, paneles de yeso y suelos con una mezcla compleja de hongos. Los materiales se saturaron con agua y se incubaron durante dos meses en ambiente controlado. Los microbiomas fúngicos fueron evaluados por ampliación por PCR de las regiones ITS, la conclusión fue que la riqueza y diversidad de los microbiomas no eran muy diferentes en cada par de piezas según sean ecológicas o no ecológicas. No obstante, sí se encontraron diferencias en los géneros dominantes en cada tipo de material. Por ejemplo, el género Aspergillus tuvo la mayor abundancia en tejas (tanto ecológicas como no ecológicas) y en tableros ecológicos; sin embargo, Penicillium dominaba las muestras de suelos, también tanto ecológicos como no ecológicos y Phialophora dominaba los paneles de yeso ecológicos mientras que los no ecológicos estaban dominados por Myrothecium. Como conclusión se puede extraer que los materiales, sin importar su origen de fabricación, pueden generar microbiomas dominados por géneros de hongos cuyas especies tienen diferentes potenciales de riesgo para la salud.

Coombs, K., Vesper S., Green, B. J., Yermakov, M., y Reponen, T. (2017). Fungal Microbiomes Associated with Green and Non-Green Building Materials. International Biodeterioration and Biodegradation, 125, 251–257.

Este trabajo, es un ejemplo del proceso de estudio y análisis del biodeterioro de vidrieras medievales. Este deterioro fue atribuido anteriormente a procesos físico-químicos y desde principios del siglo XX, a través del desarrollo de metodologías adecuadas, relacionado con agentes biológicos y hoy en día, un proceso bien conocido. Para la protección y conservación, es absolutamente necesario el conocimiento del proceso de corrosión. Se investigaron las vidrieras de dos iglesias históricas catalanas en clima mediterráneo; el biodeterioro en ambas, se manifestó en forma de pátinas anaranjadas, picaduras (pitting) y precipitación mineral. Mediante diversas técnicas (SEM-EDS) y herramientas moleculares basadas en la amplificación por PCR de las regiones 16S rRNA e ITS y análisis por DGGE. Se ha puesto de manifiesto la presencia de una comunidad bacteriana más diversa que la de hongos. Dentro de las bacterias encontradas, los análisis revelaron comunidades bacterianas complejas de los filos Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes y Actinobacteria. En cuanto a los hongos, los dominantes fueron algunas especies de Cladosporium y Phoma. Por lo que, tanto las actinobacterias como los hongos detectados pueden ser responsables de las bio-picaduras (biopitting) observadas. Además, algunas de las bacterias detectadas, son capaces de precipitar minerales y la secuencia parece similar a bacterias vinculadas a monumentos de piedra deteriorados. Por lo tanto, el biodeterioro de las vidrieras y la piedra presentan, al menos en el área mediterránea, un patrón común.

Piñar, G., García-Vallés, M., Gimeno-Torrente, D., Fernández-Turiel, J. L. (2013). Microscopic, chemical, and molecular-biological investigation of the decayed medieval stained window glasses of two Catalonian churches. International Biodeterioration and Biodegradation, 84, 388-400.