EEHOP – Electromagnetic Exploration of Historical Oil Paintings
Les peintures à l’huile comptent parmi les chefs-d’œuvre
les plus emblématiques de notre patrimoine culturel. Or, comme nous, elles
n’échappent pas aux marques inexorables du temps. Craquelures, décolorations et
déformations sont des signes visibles du vieillissement, alors que sous la
surface se produisent en permanence des réactions chimiques complexes. Depuis plusieurs
années, les restaurateurs et les scientifiques du patrimoine cherchent à comprendre
ces phénomènes pour élaborer de meilleures stratégies de conservation et de
restauration.
Né d’une collaboration entre l’UCLouvain et l’Institut royal du Patrimoine artistique (IRPA) et financé par le F.R.S.-FNRS, le projet EEHOP (Electromagnetic Exploration of Historical Oil Paintings) consiste à explorer une approche innovante : l’utilisation de techniques de caractérisation électromagnétique pour étudier les transformations non visibles dans les peintures à l’huile.
Le projet est financé par le Fonds (National) de la Recherche Scientifique (F.R.S.-FNRS) de la Fédération Wallonie-Bruxelles
Pourquoi les peintures à l’huile se dégradent-elles ?
Les peintures à l’huile traditionnelles sont composées de pigments mélangés à des huiles siccatives, comme l’huile de lin. Au fil du temps, ces pigments et ces huiles interagissent de manière très complexe en provoquant des changements dans la composition de la peinture. Un phénomène notable est la formation de carboxylates métalliques : des composés qui résultent de la réaction entre les ions métalliques présents dans les pigments et les acides gras contenus dans le liant huileux. Ces carboxylates métalliques ont un effet double. D’une part, on suppose qu’ils jouent un rôle stabilisateur dans la couche picturale, mais d’autre part, lorsqu’ils s’agglomèrent et cristallisent, ils peuvent également causer des dégâts : des délaminations, efflorescences, protrusions, altérations de la couleur ou une graduelle transparence de la couche picturale sont quelques effets néfastes dus à la formation de certains carboxylates métalliques.
La cause et le processus de formation de ces composés ne sont pas encore tout à fait connus. De précédentes études montrent que la manière dont les ions se déplacent dans la matrice huileuse et finissent par s’agglomérer dans certaines zones pourrait être liée à la manière dont l’eau – provenant de différentes sources, comme les traitements de conservation ou l’humidité de l’air – se déplace dans la couche picturale et réagit avec les composantes de celle-ci.
GAUCHE : Panneau central du retable du Christ en croix avec donateurs de Quentin Metsys (huile sur panneau de bois, 1520, Musée Mayer van den Bergh).
Le rectangle jaune montre la zone du panneau détaillée dans l’image centrale de la figure.CENTRE : Vue détaillée de l’arrière-plan affecté par une altération irréversible au cours de laquelle le paysage vert est devenu brun.
DROITE : Micro-coupe transversale extraite de la zone altérée, observée au microscope optique (OM) sous lumière polarisée (POL) et ultraviolette (UV).
Les flèches jaunes indiquent la couche picturale altérée dans laquelle le pigment blanc original s’est partiellement dissous à la suite de la formation de carboxylates métalliques – en l’occurrence un mélange de savons de plomb et d’oxalates de calcium –, donnant à la couche picturale un aspect translucide et brunâtre.
Une nouvelle approche : les micro-ondes comme outil
Grâce à une collaboration entre la Pre Isabelle Huynen de l’ICTEAM de l’UCLouvain et l’unité de recherche en Science des Matériaux pour la Conservation (MatCoRE) de l’IRPA, le projet EEHOP financée par le FNRS vise à déterminer si les propriétés électromagnétiques des huiles peuvent fournir de nouvelles indications sur les processus de vieillissement des peintures à l’huile.
L’accent est mis sur les propriétés électromagnétiques fondamentales de la matière, comme la permittivité électrique, une propriété intrinsèque de chaque matériau qui détermine la manière dont celui-ci stocke et diffuse l’énergie électrique. En mesurant la variation de la permittivité au fur et à mesure du séchage et du vieillissement des huiles, nos chercheurs espèrent pouvoir suivre les transformations chimiques opérant au sein des couches picturales et mieux comprendre comment interagissent l’eau et les différents composés présents dans les films de peinture à l’huile. Cela contribuera également à élucider les processus à l’origine des phénomènes de dégradation liés à la formation de carboxylates métalliques.
Pour réaliser cette étude, le projet EEHOP utilise des techniques propres au génie électrique, dont la spectroscopie micro-ondes avec des capteurs à guide d’ondes coplanaires (CPW). Le projet consiste à adapter cette méthode non invasive pour qu’elle puisse détecter les moindres changements dans le comportement diélectrique d’une couche picturale afin de mieux comprendre les processus de vieillissement des peintures à l’huile historiques.
GAUCHE : Série d’images ATR-FTIR obtenues par intégration de bandes spectrales infrarouges, révélant la localisation de différentes espèces de carboxylates dans un échantillon du Retable de l’Agneau mystique (panneau XVI, échantillon C091.123).
L’oxalate de cuivre (Cu-Ox) et les savons de cuivre (Cu-Soap) présentent une corrélation spatiale dans les couches riches en vert-de-gris à base de cuivre (L1–L5), ce qui suggère qu’ils proviennent d’une altération chimique irréversible des matériaux picturaux. L’oxalate de calcium (Ca-Ox) est également présent aux côtés de Cu-Ox et de Cu-Soap, mais il se concentre surtout dans la couche de vernis en surface (L5).
DROITE : Les spectres FTIR extraits des points A, B et C (flèches blanches dans les images ATR-FTIR) sont représentés. Dans le spectre B, prélevé dans la couche de vernis (L5), une phase minoritaire de Cu-Ox est mélangée à du Ca-Ox, ce qui suggère qu’une migration cationique médiée par les carboxylates s’est produite à partir des couches sous-jacentes de vert-de-gris.
De l’expérimentation à la pratique
Pour tester cette nouvelle approche, l’équipe du projet travaille avec des systèmes modèle basés sur des films de peinture préparés selon des recettes historiques. Ces échantillons sont soumis à un vieillissement accéléré et analysés à l’aide de techniques scientifiques de pointe.
Le projet EEHOP s’appuie sur deux axes de recherche principaux :
- L’élaboration d’une nouvelle méthode de mesure : mettre au point une nouvelle méthode d’analyse basée sur les micro-ondes pour mesurer la manière dont les films de peinture à l’huile réagissent aux signaux électromagnétiques et révéler ainsi comment leurs propriétés changent sous l’effet du vieillissement ou de l’exposition à l’humidité.
- La modélisation des processus chimiques : étudier comment certains composés présents dans la peinture – tels que les savons et les oxalates métalliques – se déplacent et réagissent, et comment ceci est lié au comportement électrique de la peinture.
En combinant ces deux approches, le projet EEHOP vise à révéler les processus non visibles qui sont à l’origine du vieillissement des peintures à l’huile. En associant les réactions chimiques aux propriétés physiques des couches picturales, le projet entend détecter les premiers signes de dégradation d’une peinture à l’huile et mieux comprendre le rôle joué par l’humidité et les ions lors de son vieillissement.
Protéger les peintures pour l’avenir
Le projet EEHOP, c’est l’art, la chimie et la technologie réunis dans un seul et même projet. En appliquant la technologie des micro-ondes au patrimoine culturel, les chercheurs espèrent mieux comprendre le processus de vieillissement des peintures dans le but d’aider les conservateurs à mieux protéger encore ces chefs-d’œuvre irremplaçables. Les découvertes faites à l’issue du projet permettront non seulement de faire progresser les sciences du patrimoine mais aussi de doter les conservateurs, les restaurateurs et les gestionnaires de collections de stratégies scientifiquement fondées en matière de conservation préventive et de restauration. Les musées et les institutions pourront ainsi mieux préserver toute la richesse des peintures à l’huile pour les générations futures.
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Une plateforme de données liées pour les entités belges partagées entre les Établissements Scientifiques Fédéraux en Belgique
