El acero patinable, al ser un material especialmente diseñado para la exposición al aire libre, se utiliza ampliamente para crear fachadas, puentes y vías de tren, entre otros. Y los escultores también llevan tiempo utilizándolo para crear esculturas que serán expuestas al aire libre. Según ha explicado la investigadora Julene Aramendia Gutierrez, del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU, la principal característica de este tipo de acero es "su capacidad para protegerse a sí mismo. En contacto con el oxígeno, el acero desarrolla una capa protectora formada por diferentes oxihidróxidos de hierro que actúan como barrera. De ese modo, el metal protegido por esa capa se conserva bien".

Sin embargo, este material no reacciona de igual manera ante diferentes atmósferas, e incluso puede llegar a no proteger el material en unas determinadas condiciones. Ese es el caso de una escultura del museo Guggenheim Bilbao: Besarkada XI, de Eduardo Chillida. "Posee una superficie más irregular de la que debiera, ha perdido pequeños fragmentos de material, y no tiene el color que le corresponde en teoría", ha precisado Aramendia.

Con el fin de conocer el motivo de ese aspecto tan diferente al esperado, los responsables del Museo Guggenheim Bilbao y el grupo de investigación del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU se pusieron en contacto, e iniciaron el proyecto CAUTAPA. Aparte de la escultura del Guggenheim, tomaron en cuenta para el proyecto otras esculturas de Chillida, expuestas en diferentes puntos de la ciudad: Buscando la luz IV, Elogio del Hierro III y Begirari IV.

El diagnóstico, utilizando técnicas no destructivas
Los análisis se llevaron a cabo utilizando novedosas técnicas, no destructivas y portátiles, "para dañar las esculturas lo menos posible", explica la investigadora. Por una parte, utilizaron la espectroscopia Raman para analizar la estructura molecular de la superficie. Por otra, mediante fluorescencia de rayos X, obtuvieron información sobre la estructura básica de las esculturas, tanto información cualitativa -qué elementos tienen las esculturas en su superficie-, como semicualitativa -la proporción de cada uno de esos elementos-. En algunos casos, se tomaron micromuestras para realizar un estudio cuantitativo en la Universidad de Pierre et Marie Curie de Paris, utilizando un método novedoso basado en la espectroscopia Raman.

Los resultados de todos esos análisis pusieron de manifiesto que el nivel de protección de la superficie de las esculturas depende de la composición de la capa protectora de la superficie. Así lo explica Aramendia: "Las esculturas que presentaban peor aspecto tenían en la capa protectora una mayor concentración de lepidocrocita, y, al contrario, las que presentaban mejor aspecto tenían una mayor concentración de goetita. La lepidocrocita es un compuesto muy poco estable; la goetita, sin embargo, es más estable, y ofrece una mayor protección frente a la contaminación". De todos modos, todas esas incidencias son de escala microscópica y superficiales, por lo que "los daños sufridos por las esculturas no pueden considerarse daños importantes de conservación", ha resaltado la investigadora.

En las estructuras de acero patinable, es habitual que al principio prevalezca la lepidocrocita, y que, con el tiempo, ésta se convierta en goetita. "Sin embargo, en las muestras analizadas vimos que a veces no sucede así", explica Aramendia. Concretamente, observaron ese comportamiento inusual en las esculturas Besarkada XI y Begirari IV, que son, a su vez, las esculturas peor conservadas. En el caso de Begirari IV, además, observaron un color más rojizo del previsto. Muy al contrario, las esculturas Buscando la luz IV y Elogio del Hierro III se conservan muy bien.

"Nos dimos cuenta de que las causantes de que la lepidocrocita no se convirtiera en goetita eran unas partículas de la atmósfera de Bilbao, ricas en silicatos, así como el polvo natural y algunas partículas del humo de los coches. Esas partículas impiden la evolución de lepidocrocita en goetita", explica Aramendia.

El grupo de investigación también estudió otros efectos microscópicos de la contaminación atmosférica de Bilbao. Se detectaron numerosos sulfatos y nitratos de hierro provenientes de la reacción del dióxido de sufre y óxidos de nitrógeno atmosféricos y el material. "Estos compuestos son muy solubles, y observamos que, con la lluvia, se va disolviendo el material y precipitando en el suelo". Otro de los causantes de la pérdida de material es el calcio, "el cual es muy abundante en nuestra atmósfera, ya que las tierras de esta zona son muy calcáreas". De hecho, encontraron mucho yeso en la superficie de las esculturas. El yeso puede aparecer en tres niveles de hidratación, y eso provoca cambios de volumen. "Esa diferencia de volumen puede provocar estrés físico en la superficie, y ésa puede ser la causa del desprendimiento y de las roturas del material".

Otra de las conclusiones del grupo de investigación fue que, aparte de los condicionantes atmosféricos, también tiene gran relevancia la aleación del acero utilizado para hacer la escultura. Por ejemplo, la escultura Elogio del Hierro III no está elaborada a partir de acero patinable, sino de acero Recco, y ese tipo de acero responde muy bien ante la atmósfera de Bilbao. "Se debería tomar muy en cuenta qué aleación se emplea para las esculturas que se van a colocar en Bilbao" añade la investigadora.

Información complementaria
Esta investigación la ha llevado a cabo el Departamento de Química Analítica de la UPV-EHU, dentro del proyecto CAUTAPA. En ese contexto ha realizado su tesis doctoral Julene Aramendia Gutierrez, bajo la dirección de Juan Manuel Madariaga y Kepa Castro. Este es el título de la tesis: Analytical diagnosis of the conservation state of weathering steel exposed to urban atmospheres (Diagnóstico analítico del estado de conservación de los aceros oxidables expuestos a atmosferas urbanas). Además de las investigaciones realizadas en la UPV/EHU, Aramendia realizó una estancia en la Universidad de Pierre et Marie Curie de Paris.

El grupo de investigación ha querido agradecer la colaboración y el apoyo prestados por el Ayuntamiento de Bilbao, la BBVA y la empresa Bilbao Ría 2000, que han sido indispensables para llevar a cabo el proyecto.

Referencia bibliográfica
J. Aramendia, L. Gomez-Nubla, K. Castro, J.M. Madariaga. "Spectroscopic speciation and thermodynamic modeling to explain the degradation of weathering steel surfaces in SO2 rich urban atmospheres". (2014) Microchemical Journal 115: 138-145. http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2014.03.007

J. Aramendia, L. Gomez-Nubla, I. Arrizabalaga, N. Prieto-Taboada, K. Castro, J.M. Madariaga. "Multianalytical approach to study the dissolution process of weathering steel: the role of urban pollution". (2013) Corrosion Science 76: 154/-162 DOI: 10.1016/j.corsci.2013.06.038