Il consolidamento del legno archeologico sommerso si basa sulla sostituzione dell'acqua con materiali in grado di consolidare e riempire le pareti cellulari degradate. Le sostanze più studiate per questa finalità sono polimeri, resine e zuccheri. Fra questi attualmente il più usato è il polietilenglicole (PEG), un polimero sintetico che proprio per la sua natura presenta alcuni svantaggi, come sottoprodotti acidi dovuti al suo invecchiamento nel tempo, trasporto di ioni allo stato solido e un effetto plastificante sull'oggetto d'arte. L'aspetto innovativo del progetto di ricerca consiste nell'utilizzo di una metodica e di un consolidante non convenzionali: la Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) e le nanoparticelle di lignina, rispettivamente. Una sostanza contenente nanoparticelle di lignina autoprodotte per dialisi a partire da lignina kraft verrà applicata su campioni di legno moderno e su frammenti di legno archeologico sommerso di età romana. La caratterizzazione ed il monitoraggio del consolidamento verranno effettuati mediante Risonanza Magnetica portatile non invasiva e micro-imaging RMN ad alta risoluzione non distruttivo che consentirà di osservare direttamente il consolidante nella struttura lignea. L'efficacia del trattamento consolidante verrà valutata mediante lo studio del grado di penetrazione e della distribuzione della sostanza nel legno, dell'interazione con la matrice lignea e di parametri fisici, come il coefficiente di diffusione molecolare e la tortuosità, estrapolabili con misure RMN. Il vantaggio nell'utilizzo delle nanoparticelle di lignina sta nelle loro ridotte dimensioni sulla scala dei nanometri, nella loro elevata compatibilità con il legno e nella loro sostenibilità in quanto prodotto di origine naturale. L'impiego di tecniche di RMN permetterà di limitare l'invasività delle analisi rispetto alle tecniche convenzionalmente usate, quali SEM e microscopia ottica.
L'innovatività della ricerca consiste nell'utilizzo di una sostanza non convenzionale e sostenibile a base di nanoparticelle di lignina per il consolidamento di reperti lignei sommersi e nell'impiego della Risonanza Magnetica Nucleare, prevalentemente diffusa in ambito medico, per l'indagine dell'efficacia del consolidante su oggetti dei Beni Culturali. Attualmente la pratica comune per rendere un legno archeologico sommerso idoneo alla musealizzazione consiste nella sostituzione dell'acqua presente nella struttura con il polietilenglicole (PEG), a diversa concentrazione e diverso peso molecolare, ed il conseguente essiccamento controllato dell'oggetto. Nonostante esistano in letteratura numerose applicazioni di consolidanti di diversa natura, rimane ancora molto diffuso l'utilizzo del PEG dovuto prevalentemente al suo basso costo e facilità di applicazione che sembrano sopperire ai limiti di questa sostanza, primo fra tutti la sua bassa compatibilità con il legno dovuta alla sua natura sintetica. Al fine di sorpassare questa pratica comune, il seguente progetto propone una sostanza, ancora quasi sconosciuta nell'ambito del consolidamento del legno sommerso, a base di nanoparticelle di lignina di origine naturale. La produzione di nanoparticelle di lignina con dimensioni ottimizzate e ricavate da lignina estratta direttamente dal legno costituirebbe un grande vantaggio a livello di compatibilità con la struttura lignea permettendo quindi di limitare gli effetti negativi del PEG riscontrabili dopo diversi anni dalla sua applicazione, come nel famoso caso del Vasa. Inoltre, l'efficacia del consolidante è ad oggi valutata mediante tecniche distruttive basate sulla misura di parametri fisici e di immagini, quali ad esempio la microscopia ottica ed il SEM. Questo progetto si pone l'obiettivo di sperimentare tecniche non invasive di RMN portatile e tecniche non distruttive di imaging RMN per la valutazione dell'azione consolidante delle nanoparticelle di lignina. Il principale avanzamento, dunque, consisterebbe nel poter compiere una diagnostica in situ su opere consolidate di diverse dimensioni utilizzando l'apparecchiatura portatile ed allo stesso tempo di poter ricavare immagini, informative della distribuzione del consolidante, da campioni che non vengono distrutti ed eventualmente possono essere riallocati nella loro posizione originale sull'opera d'arte o riutilizzati per ulteriori analisi. Infatti, la non distruttività è resa possibile dal sezionamento virtuale sfruttato nelle tecniche di micro-imaging RMN per ottenere sezioni o fette del campione a diverso spessore e posizione. Questo procedimento permette quindi di investigare anche l'intero volume del campione ricostruendone la morfologia totale, con il vantaggio di fornire un'informazione completa circa la distribuzione e penetrazione del consolidante rispetto invece alle tecniche di microscopia ottica ed elettronica che, prevedendo un sezionamento meccanico o un trattamento chimico/fisico del campione, forniscono esclusivamente i dettagli relativi ad una piccola porzione del campione.