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Title

Biological colonization on majolica glazed tiles: biodeterioration, bioreceptivity and mitigation strategies

AuthorsCoutinho, M. L.
AdvisorMiller, A. Z.
KeywordsMicroorganisms
Ceramic
Biodeterioration and bioreceptivity
Glazed tiles
Issue Date27-Jul-2015
PublisherUniversidade Nova de Lisboa
CitationBiological colonization on majolica glazed tiles: biodeterioration, bioreceptivity and mitigation strategies 1-241 (2015)
Abstract[EN]: The impact of microbial activity on the deterioration of cultural heritage is a wellrecognized global problem. Outdoors, the environmental conditions that promote the development of microorganisms are not possible to control. Cultural heritage assets located outdoors are therefore exposed to biological colonization. Glazed wall tiles constitute an important part of the worldwide cultural heritage. When exposed outdoors, biological colonization and consequently biodeterioration may occur. Few studies have dealt with this issue, as shown in the literature review on biodiversity, biodeterioration and bioreceptivity of architectural ceramic materials. Due to the lack of knowledge on the biodeteriogens affecting these assets, the characterization of microbial communities growing on Portuguese majolica glazed tiles, from Pena National Palace and another from Casa da Pesca was carried out by culture and molecular biology techniques. Microbial communities were composed by microalgae, cyanobacteria, bacteria and fungi, where a new fungal species was identified for the first time (Devriesia imbrexigena). Laboratory-based colonization experiments were performed to assess the biodeterioration patterns and bioreceptivity of glazed wall tiles produced in laboratory. The microorganisms identified on tiles were inoculated on pristine and artificially aged tile models. Phototrophic microorganisms were able to penetrate into glaze fissures and the tested fungus was able to form oxalates over the glaze. The bioreceptivity of artificially aged tiles has proven to be higher for phototrophic microorganisms than pristine tile models. A preliminary approach on mitigation strategies based on the in situ application of commercial biocides and titanium dioxide (TiO2) nanoparticles on glazed tiles demonstrated that the most commercial biocides provided no long term protection and TiO2 caused the biofilm detachment. In addition, the use of TiO2 thin films on glazed wall tiles as a protective coating to prevent biological colonization was analysed under laboratorial conditions. Finally, conservation notes on tiles exposed to biological colonization were presented.
[PO]: A biodeterioração é reconhecida como um problema global para a conservação do património. A localização em exterior impossibilita o controlo das condições ambientais que podem favorecer a colonização biológica. O património azulejar encontra-se frequentemente aplicado em fachadas exteriores tornando-o também suscetível à biodeterioração. No entanto, a biodeterioração de azulejos é um tema muito pouco estudado como revelado na revisão da literatura sobre a biodiversidade, biodeterioração e bioreceptividade de materiais cerâmico arquitetónicos, efetuada nesta tese. Nesta tese realizou-se a caracterização da microflora detectada nos azulejos Portugueses do Palácio Nacional da Pena e nos azulejos da Casa da Pesca. Foram usados métodos de microbiologia tradicionais juntamente com técnicas de biologia molecular, tendo sido identificadas microalgas, cianobactérias, bactérias e fungos entre os quais uma nova espécie (Devriesia imbrexigena). Verificou-se que alguns destes microrganismos se desenvolviam dentro de fissuras causando biodeterioração dos azulejos. Para o estudo da biodeterioração e bioreceptividade foram realizados ensaios de inoculação em laboratório sobre azulejos com um vidrado de composição semelhante aos históricos estudados. A inoculação foi realizada tanto sobre azulejos modelo no seu estado inalterado como em artificialmente envelhecidos. Foram utilizados microrganismos previamente identificados verificando-se que os microrganismos fototróficos se desenvolviam no interior de fissuras e que o fungo testado produzia oxalatos sobre o vidrado. No sentido de controlar a biodeterioração dos azulejos realizou-se, in situ, um estudo preliminar da eficácia e durabilidade de três biocidas comerciais e de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2), tendo sido verificado que os biocidas mais eficientes tinham um curto tempo de ação e que as nanopartículas promoviam o destacamento do biofilme. Foi ainda testado em laboratório a deposição de filmes finos de TiO2 produzidos pela técnica de sol-gel sobre azulejos históricos para prevenir a biodeterioração. Por fim foram redigidas de forma sintética notas sobre a conservação de azulejos expostos à colonização biológica.
DescriptionTesis presentada el 2015-07-27 para la obtención del Grado de Doctor en Conservación y Restauración, Especialidad Ciencias de la Conservación.-- Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação.
URIhttp://hdl.handle.net/10261/132293
Appears in Collections:(IRNAS) Tesis
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