New methodologies for the characterisation and biodegradation assessment of mural paintings

Abstract

Mural paintings are an ancient art form, with historic and cultural value, whose preservation is imperative. These artworks have suffered degradation, promoted by several agents, however, the contribution of the microorganisms on the paintings alteration has been undervalued. This work aimed the development of innovative strategies that allow to identify and characterise the role of the microorganisms in the degradation/deterioration of mural paintings. Complementary methodologies, including culture-dependent methods and molecular approaches were used, combining with microanalytical techniques to material characterisation. This enabled the development of novel analytical protocols for microbial population assessment. Following the characterisation of the microbial diversity, the metabolically active population were assessed by enzymatic markers and viability assays, in order to signalise the main biodeteriogenic agents involved in the biodeterioration of these heritage assets. Through simulation assays, using high cells density from the microbial isolates, complemented with in situ tests, it was possible to detect the presence of several alteration products namely oxalates, plattnerite and carotenoids, attributed to specific biodeteriogenic agents. Mitigation strategies, directed to the identified biodeteriogenic agents, were also developed; Novas metodologias para Caracterização e Avaliação da Biodegradação de pinturas murais Resumo: A pintura mural é uma ancestral forma de arte, com enorme valor histórico e cultural, cuja preservação é imperativa. Estas obras de arte têm sido alvo de degradação, provocada por diversos agentes, no entanto, a contribuição dos microrganismos para o processo de alteração das pinturas tem sido pouco valorizada. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de estratégias inovadoras que permitam identificar e caracterizar o papel dos microrganismos no processo de degradação/deterioração de pinturas murais. Metodologias complementares, incluindo métodos de cultura e abordagens moleculares, foram usadas em combinação com técnicas micro-analíticas de caracterização material, permitindo o desenvolvimento de protocolos analíticos inovadores para avaliação da população microbiológica. Após a caracterização da diversidade microbiológica avaliou-se a população metabolicamente ativa recorrendo a marcadores enzimáticos e testes de viabilidade celular para sinalizar os principais agentes biodeteriogénicos envolvidos na biodeterioração destes bens patrimoniais. Através de ensaios de simulação laboratorial, utilizando elevadas densidades celulares de isolados microbianos, complementadas com ensaios in situ, foi possível detetar a presença de diversos produtos de alteração nomeadamente oxalatos, platenerite e carotenoides, atribuídos a agentes biodeteriogénicos específicos. Foram ainda desenvolvidas estratégias de mitigação direcionadas para os agentes biodeteriogénicos identificados.