Vous êtes ici : Accueil > Utilisation des sels de sébaçate de di-sodium pour traiter des objets en bois composite contaminés par de la pyrite

Utilisation des sels de sébaçate de di-sodium pour traiter des objets en bois composite contaminés par de la pyrite

Publié le 6 février 2018

A l'échelle internationale, les musées et les ateliers de conservation  spécialisés dans le traitement des matériaux organiques archéologiques sont confrontés depuis ces dernières années à un phénomène "de lèpre" sur les objets composites. Après le séchage de l'objet et au contact de l'air, des sels instables s'oxydent en gonflant et en s'acidifiant de manière catastrophique (pH < 2). Parmi ces sels instables, le plus commun est le sulfure de fer ou pyrite qui est produit par des bactéries sulfato-réductrices, se nourrissant des produits de corrosion du fer, dans un milieu anaérobie.

Le sébaçate de di-sodium est étudié par ARC-Nucléart depuis 2010, ce di-carboxylate issu de l'acide sébacique présente plusieurs avantages :

- c'est une di base (donc applicable pour une désacidification), avoir un pH-tampon proche de 6 (utile pour stabiliser le  pH des bains de traitement dans des conditions neutres) ;

- c'est un inhibiteur de corrosion du fer dans les solutions aqueuses ;

- il est relativement hydrophobe (comparativement au PEG 4000) ;

- il est particulièrement stable chimiquement, à la fois vis-à-vis de l'oxydation,  de la photolyse, de l'hydrolyse, … et a priori  c'est un composé non toxique.

 

Ce produit présente néanmoins plusieurs inconvénients qu'il faut maitriser avant de l'appliquer sur des objets réels :

  • - Il est difficile à sécher sans créer d'efflorescences blanches particulièrement visibles sur un bois archéologique brun foncé. Pour éviter le phénomène de cristallisation de sébaçate en surface des objets lors d'une opération de séchage, il est proposé d'utiliser des solutions aqueuses diluées en sébaçate : 5-10 % massique au lieu de 20 % massique (solution saturée en sébaçate) (Fig. 1).

Figure 1 : Surface de bois archéologique très dégradé ayant reçu quelques gouttes de solution aqueuse contenant du sébaçate : à gauche, surface séchée à l'air libre à partir d'une solution à 20 % massique de sébaçate ; à droite, surface séchée à partir d'une solution à 10 % massique par lyophilisation et séchage à l'air libre.

  • - Par ailleurs, le sébaçate semble paradoxalement peu efficace pour traiter des objets archéologiques contaminés, en utilisation curative, sur des zones humides déjà en cours d'acidification. En effet, en présence d'humidité, le sébaçate va réagir spontanément avec l'acidité de la pyrite et constituer une barrière de diffusion sous forme d'une couche d'acide sébacique, particulièrement hydrophobe et insoluble. Il est possible de contourner le problème en pré-séchant les bois acidifiés par lyophilisation avant d'appliquer la solution de sébaçate. Ainsi, en enlevant l'eau, la réaction précédente ne peut plus avoir lieu, et le sébaçate pourra réagir directement avec la pyrite.

 

- Il apparaît cependant que le sébaçate a une action d'agent passivant ou tensio-actif en prenant une configuration « en boucle » (Fig. 2) : centre de la molécule fortement hydrophobe -(CH2)8-, alors que les deux extrémités sont hydrophiles (-COO-Na+). Des essais comparatifs de neutralisation entre le sébaçate de di-sodium et le bicarbonate de sodium (une autre base) montrent qu'un traitement de pyrite avec le sébaçate suivi de 5 opérations de rinçage à l'eau déminéralisée permet d'éviter une ré-acidification du milieu ; ce qui n'est pas le cas avec le bicarbonate de sodium seul à l'issue d'un rinçage équivalent.

 

Figure 2 : Molécule de sébaçate en configuration « boucle » pouvant éventuellement passiver partiellement ou en totalité des cristallites de pyrite déjà acidifiés.

 

L'effort de recherche pour l'utilisation du sébaçate de di-sodium afin de traiter le problème de l'acidification de la pyrite se poursuit en 2017-18, notamment en étudiant la synergie éventuelle entre le bicarbonate de sodium et le sébaçate de di-sodium, sous forme d'un mélange en solution aqueuse.

En parallèle, une autre approche est étudiée. Elle consiste à retirer –autant que possible- les sels de fer qui contaminent les objets archéologiques en bois composites en essayant de les solubiliser dans des bains légèrement acides (pH proche de 5), avec un bullage d'air pour oxygéner la solution (action oxydante espérée sur la pyrite), et une filtration active du bain à l'aide de résines échangeuses d'ions, pour retirer la charge ionique obtenue par la dissolution des sels de fer. Les essais préliminaires réalisés en 2016 sont prometteurs (Tableau 1).

en mg de Fe / lSolution sans oxygénation
après 2 semaines
Solution avec oxygénation (bullage actif 24h/24h) après 2 semaines
pH = 70.41.8

pH = 5
acide citrique

25

27

Tableau 1 : Dosage du fer total (Fe2+, Fe3+) par spectrophotométrie dans une solution de 500 ml d'eau désionisée contenant 0.5 g de pyrite après deux semaines de mise en contact des espèces chimiques.