Projekti / Programi
Razvoj multifunkcionalnih polisaharidnih kompozitnih nanodelcev za razkislinjenje,
izboljšanje trdnosti in preprečevanje mikrobiološkega napada zgodovinskih artefaktov na
osnovi celuloze
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.01.03 |
Biotehnika |
Gozdarstvo, lesarstvo in papirništvo |
Papirništvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| H314 |
Humanistične vede |
Zaščita in restavriranje umetnin |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Razkisanje, nanodelci, artefakti na osnovi celuloze, mehanske lastnosti, pH in alkalne rezerve, negorljivost in protimikrobne lastnosti.
Raziskovalci (18)
Organizacije (4)
Povzetek
Slovenska in evropska zgodovina, vse od leta 1830 naprej, ki je napisana na kisli arhivski material, počasi razpada. Mnoga unikatna besedila, ki so bila celo priča dogodkom kot je npr. druga svetovna vojna, se ireverzibilno izgubljajo zaradi uničenja materiala. Konservacijski ukrepi, ki so trenutno na voljo za preprečevanje te znatne izgube informacij, imajo mnoge slabosti kot so npr. krvavenje originalnih žigov, neenakomerna porazdelitev materiala za razkisanje, nizka mehanska trdnost in premajhna tvorba primernih alkalnih rezerv proti nadaljnji degradaciji papirja. Zatorej je potrebno zagotoviti novo metodo razkisanja, ki se lahko uporabi, brez predhodne selekcije, za bodisi posamezne liste papirja ali za vezane celulozne izdelke (npr. knjige) v slovenskih knjižnicah in arhivih. Takšna metoda je trenutno nujno potrebna in zaželena.
Projekt DeacidCellulose cilja na ohranjanje arhivskih materialov v boju proti njegovi kislosti, poslabšanju mehanskih lastnosti in mikrobne razgradnje, z uporabo najnovejšega razvoja v kemiji celuloze in nanotehnologije. Projekt bo razvil nove poti za razkisanje papirja s kombinacijo trenutno najboljših razpoložljivih konceptov, z znanjem o reakcijah hlapnih organskih topil in nanotehnologije. Nevodni proces topil združuje razkisanje, zaviralce gorenja in protimikrobne spojine, stabilizatorje ter sredstva za ojačitev, v enem samem postopku obdelave in bo apliciran na artefakte na osnovi celuloze s pomočjo enostavne metode prevlečenja s potopitvijo (˝dip-coating˝).
Projekt DeacidCellulose bo prinesel sledeče novosti:
Popolno nevtralizacijo kislin in kontrolirano, podaljšano, primerno in uniformno tvorbo alkalnih rezerv.
Izboljšanje mehanskih lastnosti papirja; zagotovljene s polisaharidi in silikonskimi oligomeri.
Fleksibilnost obdelanega papirja bo učinkovito kontrolirana in preprečen bo nastanek preveč rigidne povezane mreže papirnih vlaken.
Dosegli bomo protimikrobne učinke z uporabo spojin, ki nosijo amino-terminirano ali fenolno skupino, kar bo zaviralo rast plesni.
Uporaba hlapnih organskih topil z nizko površinsko napetostjo bo omogočila zadostno omakanje, dala papirju boljšo dimenzijsko stabilnost in minimizirala tveganje za odstranitev črnil.
V konservirane knjige ne bo vnesena dodatna vlažnost, kar je pomembno z vidika kislinsko katalizirane hidrolize papirja.
Zagotovljena bo negorljivost papirja.
Pomemben cilj je razvoj odgovorne procesne metode – recikliranje nosilne faze za ohranitev nizkega okoljskega odtisa in nizkih stroškov procesa.
Le-te bodo dosežene z uporabo (i) funkcionalnih kalcijevih in magnezijevih kompozitnih nanodelcev (za nevtralizacijo kislin), (ii) polisaharidov in silikonskih oligomerov (za ojačitev), (iii) ˝halloysite˝ nanogline in fenolnih spojin (za vpeljavo negorljivosti in protimikrobnih lastnosti), pri čemer bodo temeljni metodološki koncepti, za takšen pristop razkisanja, razviti na UM. V NUK-i bo narejena ustrezna izbira kislih arhivskih materialov (papir in knjige), ocenjevanje pogojev, kemijska analiza in kontrola kvalitete poti razkisanja. InnoRenew CoE bo opravil testiranje papirja (mehanske lastnosti, vzdržljivost, kemijske lastnosti, itd.), ki je ključno za oceno učinkovitosti postopka obdelave in s tem nadaljnjo optimizacijo pogojev procesa. Na ZVKDS bodo preverili okoljski vpliv na različne vrste razkisanega papirja in predmetov, v smislu kemijskih in bioloških sprememb ter razvoja novih analiznih orodij za raziskave na objektih kulturne dediščine. Na tej osnovi se bo razvilo intenzivno sodelovanje in izmenjava znanj ter izkušenj, kar bo vodilo k neposredni realizaciji opredeljenih rezultatov. Pridobljeno znanje znotraj projekta DeacidCellulose bo odpravilo trenutno obstoječo vrzel na področju slovenskega konserviranja knjig in bo bistveno okrepilo položaj vključene slovenske arhivske skupnosti.
Pomen za razvoj znanosti
Ohranjanje materialov kulturne dediščine je ena izmed osnovnih potreb družbe. Če se bodo ti materiali razgradili, bomo izgubili svoj kolektivni spomin. To še posebej velja za Slovenijo, kjer so na voljo dragi postopki razkisanja za obdelavo kislih dokumentov. Zato predlagana projektna metoda ponuja nove možnosti za obdelavo vseh vrst celuloznih materialov kulturne dediščine, saj je enostopenjska, varna in cenovno učinkovita. Ta projekt bo za znanstveno skupnost ustvaril novo platformo za razumevanje metodologije pri proizvodnji multifunkcionalnih nanodelcev ter razumevanje in razširjanje različnih interakcij na medfazah trdno-tekoče (nanodelci-polisaharidi) ter trdno-trdno (nanodelci-papir). Znanja in izkušnje pri procesnih podrobnostih bodo osnova za tržno inovacijo in bodočo razširitev konservatorske aktivnosti in procesov, ponujenih s strani tega projekta. Prav tako bo projekt zagotovil osnovo za prihodnje raziskave, nadaljnji razvoj procesa in optimizacijo ter razširitev procesa na različne vrste papirja in celuloznih arhivskih materialov. Pridobljeno znanje bo uporabno za intenzivno sodelovanje in izmenjavo znanj, kar bi vodilo do neposredne realizacije definiranih rezultatov v državnih in mednarodnih arhivih ter knjižnicah. Dolgoročno bo ta projekt pokazal na koristnost uporabe nano-strukturiranih materialov za obdelavo kislih arhivskih materialov na osnovi celuloze. Prav tako bo omogočil prenos tega znanja na ostale arhivske predmete kot so les, rezbarije ali celo stavbe, z namenom razvoja cenovno ugodnih in bolj kompatibilnih postopkov obdelave. Kasneje je to v skladu z razvojno strategijo Univerze v Mariboru, ki je orientirana v ohranjanje človeške zgodovine in ustvarjanje širše vključene družbe. Je tudi v skladu s trenutno evropsko strategijo 2020 ter raziskovalno in inovacijsko strategijo Slovenije 2011-2020, kot tudi z vizijo in orientacijo Univerze v Mariboru. Na splošno bodo z realizacijo tega projekta, slovenski partnerji in raziskovalci, dodatno ojačali raziskave in razvoj, kar vodi do vrhunskega znanja povezanega s hitro, enostavno in nedestruktivno metodo, z vplivom na konservatorsko znanost. Pridobljeno projektno znanje bo bistveno prispevalo k slovenski in evropski kompetentnosti v primerjavi z industrijo in podjetji, na širšem področju kulturne dediščine in obnovljivih polisaharidnih virov ter nanomaterialov. Poleg tega, bodo zbrani rezultati in znanje (in nastale publikacije) dodatno povečali verjetnost, da bodo projektni partnerji pridobili nove povezave po svetu. Uspešen izid rezultatov, kot so publikacije, morebitni patenti in novi materiali/metodologije, bodo koristni ne le za raziskovalce, ampak tudi za slovenske gostiteljske in partnerske institucije, evropska podjetja/industrijo in evropsko družbo.
Pomen za razvoj Slovenije
The preservation of cultural heritage materials is a society's basic need; If these materials decompose, we all lose our collective memory. This is especially true for Slovenia, where expensive deacidification treatment is available for the treatment of acidic documents. Thus, the proposed one-step treatment, safe and cost-effective approach in this project offers new opportunities for treatment of all types of materials based on cellulose. For the scientific community, this project will create a new platform to understand the methodology for the production of multifunctional nanoparticles, and to understand and expand the different interactions occurring at solid-liquid (nanoparticles-polysaccharides) and solid-solid interfaces (nanoparticles-paper) . The know-how of the process details will be the basis of marketable innovation and future extension of conservation activities and processes offered by this project results. It will also provide the basics for future research activities, further process development and optimization and process extension to different types of paper and cellulose based archive materials. The acquired knowledge will be useful to bring intensive cooperation and know-how exchange, leading to straight forward realization of the defined results to national and international archives and libraries. In the longer term, this project will demonstrate the benefits of using nano-structured materials to treat acidic cellulose-based archival materials, and to transfer this knowledge to other archival items such as wood, carvings or even buildings to develop inexpensive and more compatible treatments. It is in line with the development strategy of the University of Maribor, oriented towards the preservation of human history and the creation of an inclusive society, in line with the current Europe 2020 Strategy and the Research and Innovation Strategy of Slovenia 2011-2020, as well as in accordance with the vision and orientation of the University of Maribor. In general, by this project realization, Slovenian partners and researchers will further strengthen research and development activities leading to cutting-edge knowledge related to fast, effective, easy-to-handle and non-destructive, with impact to the converge science. Knowledge gained from this project will significantly contribute to Slovenian and European competitiveness through industries and companies in the greater field of cultural heritage and renewable resources of the polysaccharide and nanomaterials. Apart from this, the results and knowledge gathered (and publications thereof) will further increase the likelihood of the project partners to obtain new connections worldwide. The successful outcome of results such as publications, possible patents and new materials / methodologies will be beneficial not only for researchers, but also for Slovenian host and partners institutions, European companies / industries and European society.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
