CC BY
87
УДК 502.131.1:7.025.4 КазанцеваВ.Ю., Мустафин Д.И.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ЗЕЛЕНОЙ ХИМИИ В СОХРАНЕНИИ ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Казанцева Валерия Юрьевна, магистр, e-mail: [email protected]
Мустафин Дмитрий Исхакович, доктор хим. наук., профессор, e-mail: [email protected]
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Россия, г. Москва, Миусская пл., д. 9
Некоторые природные и культурные объекты на планете Земля являются наследием. Нами изучены процессы их сохранения в контексте зеленой химии. Мы определили 4 объекта наследия, которые нуждаются в новых методах сохранения и восстановления, основанных на принципах зеленой химии в интересах устойчивого развития.
Ключевые слова: наследие; архитектура; экология; окружающая среда; зеленая химия
USE OF METHODS OF GREEN CHEMISTRY IN THE PRESERVATION OF CULTURAL HERITAGE
Kazantseva V.U., Mustafin D.I.
Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Miusskaya sq. 9, Moscow, Russia
Some objects of nature and culture on our Earth are considered to be heritage. We have studied the processes of restoration in the context of Green Chemistry. We have identified 4 objects of heritage which need new methods of restoration that are based on the principles of Green Chemistry for Sustainable Development.
Keywords: heritage; architecture; ecology; environment; green chemistry
«Зеленая химия» - это химия устойчивого развития нашей цивилизации в благоприятной среде, когда удовлетворение потребностей нынешних поколений осуществляется без ущерба для возможностей будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. В основе стратегии «зеленой химии» лежит подбор исходных материалов и создание таких технологий, которые позволяют вообще исключить использование вредных веществ и появление выброса отходов, опасных для окружающей среды. Предполагаются принципиально новые отношения между химией и окружающей средой, главный девиз которых: «Помогая - не навреди!». «Зеленая химия» призвана сделать всё возможное для того, чтобы избежать экологической катастрофы, способной нанести непоправимый вред как природе, так и человеку. Таким образом «зелёная химия» - это направление в химии, к которому можно отнести любое усовершенствование химических процессов, нейтрально или положительно влияющих на окружающую среду, сводящее к минимуму все негативные последствия использование различных технологических процессов.
В рамках данного исследования рассматриваются возможности использования стратегии «зеленой химия» в области сохранения объектов культурного наследия. Мы исходим из того, что объекты наследия - это природные или созданные человеком феномены, приоритетными задачами по отношению к которым являются их сохранение в силу особой культурной, исторической и/или экологической значимости.
Цель работы: разработка применения методов зеленой химии для сохранения культурного наследия в России.
Объекты и предметы исследования: методы зеленой химии для сохранения объектов культурного наследия; предметы наследия, идеи устойчивого развития.
Основная особенность данной работы в том, что исследований в этой области очень мало, имеется несколько работ, посвященных изучению различных методов реставрации, и значительное количество работ в области зеленой химии, причем эти работы не имеют связи с реставрацией. Настоящая работа является синтезом двух направлений и является новым веянием в сфере охраны памятников истории и культуры народов Российской Федерации.
В данном исследовании представлены методы реставрации объектов культурного наследия, основанные на традиционных и «зеленых» технологиях. Интересным представляется сравнение экономических и экологических показателей двух технологий, а также сравнение мнения граждан по данному вопросу. Очевидны ли приоритеты при выборе между традиционным и «зеленым» решением?
В свое время Поль Анастас и Джо Уорнер сформулировали 12 принципов зеленой химии [1]:
1. Лучше предотвратить выброс загрязнений, чем потом от них избавляться.
2. Синтез следует планировать так, чтобы максимальное количество использованных материалов вошли в конечный продукт.
3. Следует планировать методы синтеза так, чтобы реагентами и конечными продуктами служили вещества, которые малотоксичны или вовсе нетоксичны для человека и природы.
4. Среди целевых химических продуктов следует выбирать такие, которые наряду с требуемыми свойствами обладают максимально низкой токсичностью.
5. Необходимо по возможности избегать использования в синтезе вспомогательных веществ (растворителей, экстрагентов и др.) или выбирать безвредные.
6. При планировании синтеза нужно учитывать экономические и экологические последствия производства энергии, необходимой для проведения химического процесса, и стремиться к их минимизации. Следует стремиться проводить синтез при температуре окружающей среды и нормальном давлении.
7. Следует использовать возобновляемое сырье там, где это технически и экономически обосновано.
8. Необходимо сокращать число стадий процесса (для этого избегать при синтезе стадий блокирования групп, введения-снятия защиты, временной модификации физико-химических процессов).
9. Каталитические реагенты (по возможности максимально селективные) предпочтительны по сравнению со стехиометрическими.
10. Химические продукты желательно применять такие, чтобы по окончании нужды в них они не сохранялись в окружающей среде, а разлагались до безопасных веществ.
11. Аналитические методики следует развивать так, чтобы в режиме реального времени обеспечивать мониторинг образования продуктов реакции, среди которых могут оказаться опасные.
12. Вещества, используемые в химических процессах, следует выбирать так, чтобы свести к минимуму возможные аварии, включая разливы, взрывы и пожары.
Первый, четвертый, десятый и двенадцатый принципы выбраны как основополагающие для применения зеленой химии именно в реставрации памятников архитектуры.
Сохранение объектов осуществляется посредством:
1. реставрации,
2. консервации,
3. реконструкции,
4. реституции.
Если говорить о реставрации, трудоемком процессе, включающим в себя широкий спектр исследований по изучению памятника и цикл инженерно-технических изысканий, то сюда входит изучение истории памятника архитектуры, поиск исторических чертежей с целью детальной проработки вопроса восстановления утраченных элементов. Перечень ключевых положений о реставрации наследия включен в Венецианскую хартию по вопросам сохранения и реставрации памятников и достопримечательных мест [2].
Венецианская хартия - это международный документ, закрепляющий профессиональные стандарты в области охраны и реставрации материального наследия. Целью комитета, который принял данную хартию в 1964 году в Венеции, являлась кодификация принципов и стандартов в области охраны исторических построек [2].
Понятие «реставрация» включает в себя совокупность инженерно-технических и
художественных работ, проводимых с целью восстановления памятников архитектуры в том виде, при котором их первоначальный облик и ценные в историко-художественном отношении более поздние дополнения древнего сооружения могут быть воссозданы с наибольшей полнотой и исторической достоверностью.
К сожалению, на настоящий момент технологии, отвечающие требованиям «зеленой химии», практически отсутствуют. Как ученые, так и специалисты, например, в области реставрации могут начать заполнять этот технологический пробел. Для этого необходимо понимание связи между используемыми материалами и защитой окружающей среды.
Описанное выше осложняется тем, что реставрационные технологии достаточно консервативны, что связано с хрупкостью материалов существующих объектов наследия. При процессе реставрации допускаются только те материалы, что не могут навредить памятнику. А это значит, что нужны не только «зеленые», но и в архитектурном плане безопасные технологии.
Одним из методов реставрации является инъекцирование, при котором, например, растворы должны иметь оптимальную водоотдачу и способность к водоудержанию. С целью повышения вязкости и водоудерживающих свойств в инъекционный раствор добавляют молотый песок, а чтобы увеличить степень подвижности раствора используют мылонафт, сульфатно-спиртовую барду (отход лесохимических производств, образующийся при сульфитной варке древесной целлюлозы) или поливинилацетатную дисперсию (продукт полимеризации винилацетата в присутствии защитного коллоида, в качестве которого используются поверхностно-активные вещества и, в частности, поливиниловый спирт).
Получаем, что те же молекулы поверхностно-активных веществ, используемых в этом процессе, обладают способностью накапливаться и при определенных концентрациях вредить как окружающей среде, так и человеку [3,4].
Как было сказано ранее, еще одним методом сохранения объектов наследия является консервация, то есть применение способов, направленных на приостановление разрушительных процессов; выявление и стабилизация материальных остатков произведения культуры в том виде, в каком они дошли до наших дней, в их исторической подлинности; придание им долговременной сохранности.
Процесс консервации также нуждается в экологическом переосмыслении, в доработке его методами "зеленой" химии, что связано с высокой значимостью химико-технологических видов работ, таких как очистка, обессоливание, дезинфекция, укрепление, гидрофобизация (обеспечения водонепроницаемости защищаемой поверхности) и другие.
Третья методика сохранение объектов культурного наследия - это реконструкция -совокупность работ по воссозданию полностью или в значительной мере утраченного произведения, выполняемых с различной степенью приближения к оригиналу, его аналогии или же гипотетическому прообразу. То есть ключевое отличие от реставрации заключается в том, что реконструкция позволяет видоизменять объекты, пусть и обоснованно по усмотрению реставратора.
Последняя методика сохранения - реституация -это новое направление, которое получило свое развитие в нашей стране лишь в последние десятилетия. Этот процесс направлен на воссоздание утраченного объекта по чертежам и снимкам. Объекты стараются воссоздать с максимальным приближением к оригиналу. Зачастую у объектов, подлежащих реституции, сохраняются фундаменты, которые в силу исторической значимости стараются сохранить. Если они нуждаются в укреплении, то проводят перекладку существующих и подведение новых фундаментов, устройство обойм для усиления кладки фундаментов и уменьшения давления от здания на грунт, устройство рядом с уже существующими разнообразных по конструкции свайных фундаментов и усиление оснований и фундаментов буроинъекционными сваями. При усилении оснований и фундаментов буроинъекционными сваями вначале производится укрепляющая цементация, когда усиливается кладка существующих фундаментов инъекциями в них цементного раствора (или раствора иного состава), а также заполняются раствором пустоты на контакте фундамент-грунт. Затем устраиваются
буроинъекционные сваи [5], которые передают нагрузки от зданий на грунт основания и препятствуют возникновению неравномерной осадки.
Поскольку речь зашла о фундаментах зданий, то первой профессиональной попыткой усиления существующих фундаментов можно считать пример реставрации церкви Василия в Овруче, проводившейся в 1907-1911 годах. По результатам данных реставрационных работ архитектору A.B. Щусеву было присвоено звание академика архитектуры. Что же было сделано?
Фрагментарно древний фундамент вынимался и заменялся на бут (местный красный кварцит) на цементном растворе. Внешне замененные участки напоминали исходные, сделанные из красного
песчаника. В церкви Василия в Овруче впервые была проведена работа по подведению фундаментов под существующие стены в комплексе с устройством новых фундаментов.
Итак, почему нам так необходимо следовать принципам зеленой химии? С ее помощью мы ищем пути решения проблем окружающей среды, создавая безопасные (альтернативные) технологии. Цель зеленой химии состоит в предотвращении загрязнения еще до того, когда оно начинается. А в процессе реставрации необходимо не только предотвратить разрушение окружающей памятник природы, но и разрушение самого памятника.
Применение «зеленых» технологий в реставрации можно проследить на примере реставрации Московского Кремля. В начале 1830-х годов на территории памятника начались первые реставрационные работы, проводимые под руководством Ф.Г. Солнцева и П.А. Герасимова. Они использовали в качестве основных красок -краски минерального происхождения. Тогда это было ещё неосознанно, а связано, скорее, с тем, что именно такие краски использовались изначально при создании Кремля. На протяжении многих лет и до настоящего времени Московский Кремль претерпел ряд реставрационных работ: башни, палаты, дворцы. Все проводилось по историческим очеркам и с опорой на первый опыт, то есть реставрация Кремля отвечала и отвечает принципам "зеленой" химии. Таким образом, один шаг назад обращается в десять шагов вперед.
Когда-нибудь в будущем вся химия станет зеленой. До этого момента необходимы усилия общества и специалистов, направленные на то, чтобы сделать наш мир более "зеленым" местом. В США эту работу возглавляет Институт Зеленой химии Американского химического общества. В России же такие усилия осуществляются в ряде организаций, в Научно-образовательном центре МГУ имени М.В. Ломоносова «Зеленая химия -химия в интересах устойчивого развития» и в Институте химии и проблем устойчивого развития РХТУ имени Д.И. Менделеева.
Список литературы:
1. Anastas Р.Т., Warner J.C. Green Chemistry: Theory and Practice. - Oxford University Press. - New York. - 1998.
2. International Charter for the Conservation and Restoration of Monuments and Sites. - ICOMOS.- 1965.
3. A.A. Абрамзон, Г.М. Гаевой, Поверхностно-активные вещества. - Л.: Химия. - 1979.
4. С.А. Остроумов, Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ наорганизмы. - М.: МАКС-Пресс. - 2001.
5. Сваи II Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. - 3-е изд. - М.: Советскаяэнциклопедия. - 1969-1978.
