EEHOP – Electromagnetic Exploration of Historical Oil Paintings
Olieverfschilderijen behoren tot de meest iconische schatten van ons cultureel erfgoed, maar de tijd laat onvermijdelijk zijn sporen na. Barsten, verkleuringen en oneffenheden zijn zichtbare tekenen van veroudering, terwijl er onder het oppervlak doorlopend complexe chemische reacties plaatsvinden. Restauratoren en wetenschappers trachten al jaren deze processen te begrijpen om betere strategieën voor conservatie en restauratie te ontwikkelen.
Het EEHOP-project (Electromagnetic Exploration of Historical Oil Paintings), een samenwerking tussen het Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium (KIK) en UCLouvain, gefinancierd door het F.R.S.-FNRS van de Federatie Wallonië-Brussel, onderzoekt een innovatieve benadering: het gebruik van elektromagnetische karakterisatietechnieken om de verborgen transformaties in olieverfschilderijen te bestuderen.
Dit project wordt gefinancierd door het fonds voor wetenschappelijk onderzoek (F.R.S.-FNRS) (Fonds (National) de la Recherche Scientifique) van de Federatie Wallonië-Brussel
Waarom olieverfschilderijen degraderen
Traditionele olieverfschilderijen bestaan uit pigmenten die worden vermengd met drogende oliën, bijvoorbeeld lijnolie. Naarmate de tijd verstrijkt gaan die pigmenten en oliën op complexe manieren met elkaar interageren. Een belangrijk verschijnsel is de vorming van metaalcarboxylaten: verbindingen die ontstaan door de reactie tussen metaalionen in pigmenten en vetzuren in het oliebindmiddel. Deze metaalcarboxylaten hebben een dubbel karakter. Enerzijds vermoeden we dat ze een stabiliserende rol in de verflaag hebben, maar anderzijds kunnen die metaalcarboxylaten, wanneer ze samenklonteren en kristalliseren, ook problemen veroorzaken: barsten, uitstulpingen of veranderingen in kleur en transparantie.
Hoe en waarom die verbindingen zich precies vormen, is nog niet volledig duidelijk. Uit eerdere studies blijkt dat de manier waarop ionen zich verplaatsen in het oliebestanddeel en zich uiteindelijk in bepaalde zones ophopen, mogelijk verband houdt met hoe water – afkomstig uit verschillende bronnen, zoals conserveringsbehandelingen of luchtvochtigheid – zich door de verflaag verplaatst en met de componenten ervan reageert.
LINKS: Middenpaneel van het retabel Calvarie met Stichterspaar door Quinten Massys (olieverf op paneel, 1520, Museum Mayer van den Bergh).
Het gele kader geeft het deel aan dat is uitvergroot in het midden van de afbeelding.
MIDDEN: Detailweergave van de achtergrond die is aangetast door een onomkeerbare alteratie, waarbij het groene landschap bruin is geworden.
RECHTS: Microdwarsdoorsnede uit het aangetaste gebied, geobserveerd met een optische microscoop (OM) onder gepolariseerd (POL) en ultraviolet (UV) licht.
De gele pijlen duiden de aangetaste verflaag aan, waarin het oorspronkelijke witte pigment gedeeltelijk is opgelost door de vorming van metaalcarboxylaten – in dit geval een mengsel van loodzepen en calciumoxalaten – waardoor de verflaag een doorschijnend, bruinachtig uiterlijk heeft gekregen.
Een nieuwe aanpak: microgolven als hulpmiddel
Dankzij een samenwerking tussen de MatCoRe (Material Science for Conservation Research) Unit van het KIK en prof. Isabelle Huynen van het ICTEAM aan UCLouvain, en gefinancierd door FNRS, onderzoekt het EEHOP-project of de elektromagnetische eigenschappen van oliën nieuwe aanwijzingen kunnen bieden over verouderingsprocessen van olieverfschilderijen.
De focus ligt op fundamentele elektromagnetische eigenschappen zoals elektrische permittiviteit – een intrinsieke eigenschap van elk materiaal die bepaalt hoe het materiaal elektrische energie opslaat en verspreidt. Door te meten hoe de permittiviteit verandert terwijl oliën drogen en verouderen, verwachten onze onderzoekers de verborgen chemische transformaties in de verflagen te kunnen opsporen en beter te begrijpen hoe de verschillende verbindingen in olieverffilms en water op elkaar inwerken. Dit kan ook helpen om de processen te volgen die ten grondslag liggen aan degradatieverschijnselen die samenhangen met de vorming van metaalcarboxylaten.
Om dit te onderzoeken gebruikt EEHOP geavanceerde technieken uit de elektrotechniek, waaronder microgolfspectroscopie met coplanar waveguide (CPW)-sensoren. Het project wil deze niet-invasieve methode zo aanpassen dat ze heel kleine veranderingen in het diëlektrisch gedrag van een verflaag kan opsporen. Zo krijgen we een beter beeld van hoe historische olieverfschilderijen verouderen.
LINKS: Reeks ATR-FTIR-beelden, verkregen door integratie van IR-spectrale banden, die de aanwezigheid van verschillende carboxylaatsoorten in een staal van het Lam Gods (Paneel XVI, staal C091.123) zichtbaar maken. Koperoxalaat (Cu-Ox) en koperzepen (Cu-Soap) vertonen een ruimtelijke correlatie in koperhoudende lagen rijk aan verdigris (L1–L5), wat suggereert dat ze ontstaan zijn door de onomkeerbare chemische aantasting van de verfmaterialen. Calciumoxalaat (Ca-Ox) wordt eveneens aangetroffen naast Cu-Ox en Cu-Soap, maar bevindt zich voornamelijk in de oppervlaktevernislaag (L5).
RECHTS: FTIR-spectra afkomstig van punten A, B en C (witte pijlen in de ATR-FTIR-beelden) worden weergegeven. In spectrum B, opgenomen uit de vernislaag (L5), is een minderheidsfase van Cu-Ox vermengd met Ca-Ox, wat suggereert dat een door carboxylaat gemedieerde kationenmigratie heeft plaatsgevonden vanuit de onderliggende verdigrislagen.
Van proefopstelling naar praktijk
Om deze nieuwe aanpak te testen maakt het team verf gebaseerd op historische recepten. Die proefstalen worden blootgesteld aan versnelde veroudering en onderzocht met geavanceerde wetenschappelijke technieken.
Het EEHOP-project bouwt voort op twee hoofdonderzoekslijnen:
- Nieuwe meetmethode ontwikkelen: het ontwikkelen van een nieuwe, op microgolven gebaseerde analysemethode om te meten hoe olieverffilms reageren op elektromagnetische signalen, en zo te onthullen hoe hun eigenschappen veranderen door veroudering of blootstelling aan vocht.
- Chemische processen modelleren: het bestuderen van hoe bepaalde verbindingen in de verf – zoals metaalzepen en -oxalaten – zich verplaatsen en reageren, en hoe dit verband houdt met het elektrische gedrag van de verf.
Door deze benaderingen te combineren wil EEHOP de verborgen processen achter de veroudering van olieverfschilderijen blootleggen. Door chemische reacties te koppelen aan fysische eigenschappen van verflagen, beoogt het project vroegtijdige waarschuwingssignalen van degradatie te detecteren en beter te begrijpen welke rol vocht en ionen spelen bij het verouderingsproces.
Schilderijen beschermen voor de toekomst
Met EEHOP komen kunst, chemie en technologie samen in één project. Door microgolftechnologie toe te passen op cultureel erfgoed, hopen onderzoekers beter te begrijpen hoe schilderijen verouderen en willen we conservatoren ondersteunen bij het beschermen van deze onvervangbare meesterwerken. De bevindingen van het project zullen niet alleen de erfgoedwetenschap vooruithelpen, maar ook conservatoren, restauratoren en collectiebeheerders voorzien van wetenschappelijk onderbouwde strategieën voor preventieve zorg en restauratie. Zo kunnen musea en instellingen de prachtige rijkdom aan olieverfschilderijen beter beschermen voor toekomstige generaties.
MetaBelgica
Een Linked Data-platform voor Belgische entiteiten die worden gedeeld tussen Federale Wetenschappelijke Instellingen in België
