14 avril 2012
CONSOLIDER LES BOIS ARCHÉOLOGIQUES : LA RMN PORTE CONSEIL
Contact : Michel Bardet

Morphological aspects of archaeological woods impregnated by PEG 4000 solutions of increasing concentrations (wt% of PEG: water, w:w). The strong white exudations that appear at the surface of wood at PEG concentrations above 10% illustrate the presence of non-interacting PEG inside the wood.

Nous avons utilisé la RMN solide du 13C à haute résolution pour comprendre et optimiser le processus de consolidation des bois archéologiques gorgés d’eau par imprégnation de polyéthylène glycol (PEG). Nous avons montré que le PEG crée dans un premier temps des interactions moléculaires fortes avec les polymères lignocellulosiques résiduels, restaurant ainsi la tenue du bois. Mais du PEG en excès, non stabilisé par ces interactions, est finalement néfaste pour l’objet restauré.

 

L’étude des bois archéologiques a démarré il y a plus de dix ans en collaboration avec ARC-Nucléart. Les bois ayant longtemps séjourné dans l’eau présentent des dégradations sélectives : les hémicelluloses sont dégradées en premier puis les celluloses de manière plus ou moins importante alors que les lignines demeurent très résistantes. La technique utilisée est la mesure du temps de relaxation des protons T1ρH, à partir des spectres RMN du 13C enregistrés en phase solide. T1ρH peut être considéré comme caractéristique d’un ensemble de protons appartenant à un même système de spins en couplage dipolaire fort. Ainsi pour un mélange de deux polymères on retrouve les T1ρH de chaque polymère analysé séparément ; en revanche s’ils forment un alliage moléculaire on mesure un T1ρH spécifique.

C’est ainsi que nous avons montré pour la première fois que le PEG interagit au niveau moléculaire avec les fibrilles de cellulose, « remplaçant » les hémicelluloses et rétablissant ainsi les propriétés dynamiques du réseau moléculaire endommagé de la paroi cellulaire. Ensuite, les imprégnations successives augmentent la concentration en PEG dans le bois. Plus éloigné des polymères résiduels du bois, ce PEG est moins bien retenu. Par ailleurs, compte tenu de son affinité pour l’eau (humidité ambiante), il peut être exsudé du matériau archéologique, même longtemps après la restauration des objets. Ceci est extrêmement dommageable pour une présentation dans un musée. Nous concluons qu’il est inutile d’utiliser des solutions d’imprégnation en PEG de concentration supérieure à 10 % dans le cas de bois archéologiques peu dégradés.

 

Maj : 29/04/2014 (1035)

 

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