เรื่องโดย รวิศ ทัศคร
เราได้รู้จักวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบและเสริมความแข็งแรงให้แก่โบราณสถานและโบราณวัตถุกันไปแล้ว ฉบับนี้เราจะมาเจาะลึกถึงขั้นตอนการดูแลรักษาที่ต้องอาศัยความรู้ทางวิทยาศาสตร์เฉพาะด้านมาอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรมเหล่านี้ให้คงอยู่ไปได้อีกนานแสนนาน
เทคนิคการทำความสะอาดพื้นผิว
การบูรณะโบราณสถานมหาพลิปุรัม (Mahabalipuram) หรือที่หลายคนรู้จักในนาม มามัลลปุรัม (Mamallapuram) ในประเทศอินเดีย ใช้กระบวนการบำบัดทางเคมีของบริษัทวาคเคอร์ เคมี (Wacker Chemie) ทำความสะอาดพื้นผิวของโบราณสถาน คนงานจะทำความสะอาดตัวโครงสร้างด้วยน้ำกลั่นเสียก่อนเพื่อกำจัดฝุ่นและสาหร่าย จากนั้นจึงใช้สารเคมีที่เป็นกรดอะซิติกเจือจางในน้ำกลั่นทำความสะอาดซ้ำอย่างต่อเนื่องในส่วนต่าง ๆ แล้วเคลือบสารกันน้ำที่มีซิลิคอนเป็นส่วนประกอบ หรือสารกลุ่มซิลิโคนเบสจำพวกไซเลน (silane) หรือไซล็อกเซน (siloxane) ลงบนพื้นผิว เพื่อให้โบราณสถานต้านทานการดูดซึมน้ำจากฝนหรือจากบรรยากาศ การทำงานรักษาสภาพโบราณสถานนี้ดำเนินการเพียง 3 เดือนต่อปี ปกติจะทำในช่วงฤดูร้อนเพื่อให้แห้งเร็ว
โบราณสถานมหาพลิปุรัม ประเทศอินเดีย
สำหรับโครงสร้างที่อยู่ห่างจากทะเล สามารถบูรณะได้โดยใช้การบำบัดด้วยเยื่อกระดาษ ในกระบวนการนี้จะแช่เยื่อกระดาษในน้ำกลั่นเป็นเวลา 3 ชั่วโมง แล้วนำไปทาบนโครงสร้างเพื่อให้เป็นตัวดูดจับสิ่งสกปรกออก ทิ้งไว้ประมาณ 3 วันแล้วลอกเอาเยื่อกระดาษพร้อมคราบตะกอนสกปรกที่ติดอยู่บนพื้นผิวหลังเยื่อกระดาษออก
การทำความสะอาดพื้นผิววัตถุโบราณด้วยเลเซอร์
การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ก็นับว่าเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบูรณะโบราณสถานและโบราณวัตถุ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบต่อเนื่อง รวมถึงเทคนิคแบบดั้งเดิมที่ใช้แปรง สารเคมี น้ำ หรือเครื่องมือกล ที่อาจสร้างความเสียหาย โดยเฉพาะกับพื้นผิวที่เปราะบาง เนื่องจากเลเซอร์แบบพัลส์จะปล่อยแสงออกมาเป็นจังหวะสั้น ๆ แต่มีความแม่นยำ ช่วยขจัดสนิม สิ่งสกปรก หรือสีเก่าได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับวัสดุ ไม่มีความร้อนสะสม จึงปลอดภัยต่อพื้นผิววัสดุ
นักวิทยาศาสตร์ยังได้พัฒนาไมโครอิมัลชันชนิดใหม่ที่มีน้ำมันหอมระเหยสำหรับทำความสะอาดโบราณวัตถุทองแดงอย่างเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ไมโครอิมัลชันที่ว่านี้มีขนาดหยดน้ำมันน้อยกว่า 100 นาโนเมตรแพร่กระจายในตัวกลางวัฏภาคน้ำ มีข้อดีหลายประการ คือ เตรียมง่าย ขจัดสิ่งสกปรกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และใช้ปริมาณตัวทำละลายอินทรีย์น้อย เมื่อผสมไมโครอิลมัลชันแล้วอาจเติมน้ำมันหอมระเหยจากไทม์และใบอบเชยเข้าไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ เช่น ป้องกันการกัดกร่อน ป้องกันเชื้อรา รวมทั้งลดอัตราการกัดกร่อนของแผ่นทองแดง ซึ่งพบว่าลดการกัดกร่อนได้จริงเมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงเปล่า นอกจากนี้การใช้ไมโครอิมัลชันที่มีน้ำมันหอมระเหยในปริมาณเล็กน้อยบนแผ่นทองแดงยังช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อราได้ดีอีกด้วย
การควบคุมการเสื่อมสภาพทางชีววิทยา
การศึกษาเกี่ยวกับไลเคนและตะไคร่ที่ขึ้นบนโบราณสถานเป็นประเด็นที่มีการถกเถียงกันในหมู่นักวิชาการ เพราะไลเคนสามารถทำลายผิวหินผ่านกระบวนการชีวฟิสิกส์ของทัลลัสโดยแผ่ขยายไรซีน (rhizine) ที่มีลักษณะคล้ายรากเข้าไปตามรอยแตกของหิน และผ่านกระบวนการชีวธรณีเคมีโดยขับกรดหลายชนิดออกมา เช่น กรดออกซาลิก กรดซิตริก กรดกลูโคนิก กรดฟอรมิก กรดแล็กติก
อย่างไรก็ตามมีการศึกษาพบว่า หินบริเวณที่ไม่มีไลเคนจะผุพังและเสื่อมสภาพเนื่องจากกระบวนการผุพังทางธรรมชาติได้มากกว่าบริเวณที่มีไลเคนปกคลุมอยู่ บ่งชี้ว่าไลเคนอาจมีบทบาทในการปกป้องทางชีวภาพได้
อุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย
แบคทีเรียเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้โบราณสถานเสื่อมสภาพได้เช่นกัน จากการศึกษาแอกติโนแบคทีเรียที่มีผลต่อการเสื่อมสภาพทางชีววิทยาของโบราณสถานในอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย พบว่าแยกเชื้อออกมาได้ 83 สายพันธุ์ โดยจำแนกได้เป็นสเตร็ปโทไมซีส (streptomyces), นอร์คาร์ดิออปซิส (norcardiopsis) และแอกทิโนไมซีส (actinomyces)
การรักษาโบราณวัตถุที่เป็นเอกสารและกระดาษ
การอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรมไม่ได้จำกัดแค่โบราณสถานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโบราณวัตถุกลุ่มเซลลูโลส เช่น เอกสาร คัมภีร์ หนังสือ ซึ่งต้องใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป
การรักษาเอกสารโบราณ/กระดาษ
อัลคาไลน์บัฟเฟอร์ (alkaline buffering agents) เป็นวิธีการหนึ่งที่ใช้ชะลอการเสื่อมสภาพของกระดาษที่เป็นกรด มักใช้แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) หรือแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต (Mg(HCO3)2) เติมลงในกระดาษเพื่อปรับสมดุลกรด-ด่าง และเพิ่มความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม หรืออาจใช้สารฟอกขาวพวกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) หรือโซเดียมโบโรไฮไดรด์ (NaBH4) เพื่อปรับปรุงความขาวของกระดาษและลดจุดเปลี่ยนสีจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน อีกทั้งยังมีการใช้ซิลิกาเจลนาโน (SiO2), นาโนเซลลูโลส อนุภาคเงินหรือทองแดงนาโน เป็นสารเคลือบกระดาษเพื่อป้องกันการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์หรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน
ไคตินและไคโตซานที่พบมากในเปลือกกุ้ง ปู กั้ง เป็นของเสียเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหารทะเล มีศักยภาพนำมาพัฒนาเป็นฟิล์มเคลือบต้านจุลชีพในงานอนุรักษ์เอกสารและงานไม้ ใช้เสริมในวัสดุประสานเชิงประกอบนาโนชีวภาพ (bio-nanocomposite) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อความชื้นของวัสดุบูรณะ นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยเกี่ยวกับการใช้ไคโตซานนาโนที่ผลิตจากไคตินที่เหลือจากขยะทะเลเป็นสาร “สมานรอยแตกร้าว” ขนาดเล็กในหินและปูนปั้นอีกด้วย
การป้องกันและรักษาโบราณวัตถุโลหะ
การอนุรักษ์โบราณวัตถุสำริดต้องคำนึงถึงปัญหาการกัดกร่อนที่เรียกว่า “โรคสำริด” (Bronze Disease) ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาของเกลือคลอไรด์ของทองแดงกับออกซิเจนและน้ำ (ในรูปความชื้นสัมพัทธ์บนผิวโลหะ) ที่ระดับความชื้นสัมพัทธ์ประมาณร้อยละ 55-60 แม้โดยทั่วไประดับความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่าร้อยละ 42-46 จะถือว่าเป็นระดับที่ปลอดภัย ไม่เกิดการกัดกร่อนก็ตาม แต่ก็ยังไม่มีหลักฐานชัดเจน ดังนั้นการอนุรักษ์โบราณวัตถุสำริดก็ควรต้องประเมินความเสี่ยงจากปัจจัยอื่นในสิ่งแวดล้อมร่วมด้วย เช่น เกลือ อุณหภูมิ มลภาวะ
เทคโนโลยีพลาสมาเย็น (cold plasma) เป็นวิธีการใหม่ที่ใช้ทำความสะอาดโบราณวัตถุโลหะได้อย่างปลอดภัยและแม่นยำสูง การใช้แก๊สไฮโดรเจนในสภาวะพลาสมาทำให้เกิดอนุมูลอิสระของไฮโดรเจนซึ่งมีคุณสมบัติเป็นตัวรีดิวซ์ อธิบายให้เห็นภาพคือ ตัวรีดิวซ์จะทำหน้าที่ส่งอิเล็กตรอนไปจับกับออกไซด์ของทองแดงบนผิวเหรียญโบราณที่เป็นสาเหตุการเกิดคราบต่าง ๆ เมื่อออกไซด์ของทองแดงได้รับอิเล็กตรอนจากไฮโดรเจนจะสลายตัว คราบเหล่านั้นจึงหลุดออกง่ายขึ้น
จากการศึกษาพบว่า การบำบัดพื้นผิวเหรียญโบราณด้วยพลาสมาไฮโดรเจนเป็นเวลา 120 นาที จะช่วยกำจัดคราบดำหมองคล้ำที่เกิดจากเทโนไรต์ (tenorite) ซึ่งเป็นทองแดงออกไซด์ และจุดสีเขียวที่เกิดจากสเปอร์ทินิไอต์ (spertiniite) ซึ่งเป็นทองแดงไฮดรอกไซด์ที่ให้สีเขียว-น้ำเงิน ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เห็นไหมครับว่าวิทยาศาสตร์ในยุคปัจจุบันช่วยรักษาทั้งโบราณสถาน โบราณวัตถุต่าง ๆ แม้แต่เอกสารโบราณให้กลับมามีสภาพดี ไม่ทรุดโทรม และอยู่กับพวกเราต่อไปได้อีกนานแสนนาน นี่ยังไม่นับถึงการแปลงข้อความ เป็นสื่อดิจิทัล เก็บภาพถ่ายดิจิทัล หรือการสแกนสามมิติด้วย LiDAR เพื่อเก็บสิ่งเหล่านั้นไว้เป็นวัตถุสามมิติในโลกความเป็นจริงเสมือนอีกด้วยนะ เสียดายที่มีเนื้อที่บทความจำกัด ไม่อย่างนั้นคงจะเล่าให้ฟังกันได้อีกยาวเลยเชียว
แหล่งอ้างอิง
- Ahmadi, M., Hosseini, S. M., & Rahmani, M. (2023). Application of plasma cleaning in the preservation and restoration of cultural heritage. ECS Meeting Abstracts, MA2023-01(20), 1520. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2023-01201520mtgabs
- Baglioni, P., Chelazzi, D., Giorgi, R., & Poggi, G. (2021). Advanced materials in cultural heritage conservation. Molecules, 26(13), 3967. https://doi.org/10.3390/molecules26133967
- Abdrabou, A. (2020). Analytical techniques for the preservation of cultural heritage. Current Analytical Chemistry, 16(8), 1078-1089. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33393374/
- Times of India. (2011). Chemical treatment to restore monuments at Mamallapuram to its past glory. https://timesofindia.indiatimes.com/city/chennai/chemical-treatment-to-restore-monuments-at-mamallapuram-to-its-past-glory/articleshow/8474954.cms
- Abdel-Kareem, O., & Al-Saad, Z. (2023). New frontiers review of some recent conservation techniques of cultural heritage against microbial deterioration. Frontiers in Microbiology, 14, 1146582. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1146582
- Chelazzi, D., Bonelli, N., Baglioni, P., & Giorgi, R. (2024). New sustainable polymers and oligomers for cultural heritage conservation. Chemical Science, 15(8), 2810-2830. https://doi.org/10.1039/D3SC03909A
- Baglioni, P., Chelazzi, D., & Giorgi, R. (2023). Advanced methodologies for the cleaning of works of art. Science China Technological Sciences, 66(7), 1942-1959. https://doi.org/10.1007/s11431-022-2348-7
- Di Turo, F. (2025). The chemistry behind paper restoration: diagnostic techniques and cutting-edge innovation. Springer. https://doi.org/10.1007/s40828-025-00203-9
- Verardi, A. et al. (2023). Advanced technologies for chitin recovery from crustacean waste. Clean Technologies and Recycling, 3(1): 4-43. https://doi.org/10.3934/ctr.2023002
- Research World Thailand. 2566. ซินโครตรอน ร่วมอนุรักษ์มรดกโลก “เมืองโบราณศรีเทพ” ถอดสูตรอิฐยุคก่อนประวัติศาสตร์. [ออนไลน์]. สืบค้นจาก: https://www.researchworldthailand.com/ซินโครตรอน-ร่วมอนุรักษ์/
- สุจิตกัลยา มฤครัฐอินแปลง. (2017). การคัดแยกและศึกษาสมบัติบางประการของแอคติโน แบคทีเรียที่มีผลต่อการเสื่อมสภาพทาง ชีววิทยาของโบราณสถานในอุทยานประวัติศาสตร์ สุโขทัย. วารสารวิจัยและพัฒนา วไลยอลงกรณ์ ในพระบรมราชูปถัมภ์ สาขา วิทยาศาสตร์ และ เทคโนโลยี, 12(1), 107-117.
About Author
