Đá sa thạch là vật liệu chủ đạo trong kiến trúc và chạm khắc tại các di tích đền tháp Champa. Với đặc tính tương đối mềm, đá sa thạch dễ dàng được tạo tác thành những hoa văn tinh xảo trên các cấu kiện và thành phần trang trí. Tuy nhiên, theo thời gian, vật liệu quý giá này phải đối mặt với sự hư hỏng và xuống cấp nghiêm trọng do tác động tổng hợp của các yếu tố sinh học, hóa học và vật lý. Tình trạng này đặc biệt trầm trọng ở khu vực miền Trung Việt Nam, nơi điều kiện khí hậu khắc nghiệt, với độ ẩm cao và nhiệt độ biến động, tạo môi trường lý tưởng cho các tác nhân sinh học như nấm mốc, địa y, rêu và tảo phát triển mạnh mẽ. Bề mặt đá sa thạch bị bao phủ bởi những lớp sinh vật dày đặc với nhiều màu sắc khác nhau, không chỉ làm mất đi vẻ đẹp nguyên bản mà còn giữ ẩm và tạo điều kiện cư trú cho vi sinh vật. Điều này đẩy nhanh quá trình phong hóa, dẫn đến ăn mòn bề mặt đá, làm giảm khả năng chịu lực của cấu kiện và làm mờ các chi tiết chạm khắc, từ đó giảm giá trị lịch sử và nghệ thuật của di tích. Việc xử lý những hư hại do tác nhân sinh học gây ra trên đá sa thạch đòi hỏi các giải pháp không chỉ hiệu quả mà còn phải tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc bảo tồn di tích. Các chế phẩm bảo quản cần đảm bảo không làm biến đổi màu sắc vật liệu gốc nhưng vẫn phải gia tăng tính bền vững và khả năng chống chịu của đá. Trong bối cảnh đó, các hợp chất nanocompozit với thành phần polysiloxan và chất gia cường dạng nano nổi lên như một giải pháp đầy tiềm năng. Chúng có khả năng tạo ra một "màng vô hình" thẩm thấu sâu vào các lỗ xốp của đá, giúp bảo quản và ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của nấm mốc, địa y, rêu tảo.

Trước thực trạng cấp bách về sự xuống cấp của đá sa thạch tại các di tích Champa, và nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe trong công tác bảo tồn, ThS. Vũ Thị My cùng các cộng sự tại Viện Bảo tồn di tích đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và ứng dụng thử nghiệm công nghệ bảo quản chống các tác nhân sinh học gây hại bề mặt đá sa thạch phục vụ công tác bảo tồn di tích”.

Mục tiêu chính của đề tài là: Nghiên cứu và hiệu chỉnh chế phẩm HC1-14 để loại bỏ hiệu quả các tác nhân sinh học (nấm mốc, địa y, rêu, tảo) trên bề mặt đá sa thạch; nghiên cứu chế phẩm nanocompozit trên cơ sở polysiloxan nhằm bảo quản và ngăn chặn sự hư hại do tác nhân sinh học gây ra trên bề mặt đá sa thạch; và ứng dụng thử nghiệm và xây dựng quy trình công nghệ bảo quản chống tác nhân sinh học gây hại bề mặt đá sa thạch trong di tích, đảm bảo tính thực tiễn và hiệu quả lâu dài.

Sau một thời gian thực hiện, Đề tài đã đạt được tất cả các mục tiêu nghiên cứu đề ra, được kiểm chứng thông qua các số liệu phân tích trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực tế. Cụ thể như sau:

1. Hiệu chỉnh và ứng dụng chế phẩm HC1-14 loại bỏ tác nhân sinh học

Đề tài đã nghiên cứu và hiệu chỉnh thành công chế phẩm HC1-14, với thành phần gồm natri lauryl sunphat, axit citric, axit oleic và các phụ gia. Chế phẩm này được sử dụng với nồng độ 25% cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc loại bỏ nấm mốc, địa y, rêu tảo trên bề mặt đá sa thạch. Sau 4 lần xử lý, tỷ lệ loại bỏ đạt 100%. Quan trọng hơn, việc sử dụng HC1-14 ở nồng độ này không gây ảnh hưởng đến màu sắc hay cấu trúc hình thái bề mặt đá sa thạch, đảm bảo tuân thủ nguyên tắc bảo tồn di tích.

2. Nghiên cứu và chế tạo chế phẩm nanocompozit BQD-21

Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công chế phẩm nanocompozit BQD-21 để bảo quản và chống lại các tác nhân sinh học gây hại. Chế phẩm này bao gồm polymetyletylsiloxan (chất tạo màng), hạt nano SiO2 (chất gia cường), phụ gia phân tán và dung môi nước. Quá trình tổng hợp được thực hiện ở tốc độ khuấy 3000 vòng/phút trong 120 phút. Chế phẩm BQD-21 đã chứng minh khả năng phòng chống nấm mốc, địa y, rêu tảo hiệu quả trên bề mặt đá sa thạch, đồng thời đáp ứng các tiêu chí khắt khe về bảo quản vật liệu trong di tích.

3. Ứng dụng thử nghiệm thực tế và đánh giá hiệu quả

Các chế phẩm HC1-14 (nồng độ 25%) và BQD-21 đã được ứng dụng thử nghiệm thực tế để bảo quản chống nấm mốc, địa y, rêu tảo trên bề mặt đá sa thạch tại khu đền tháp Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam. Kết quả theo dõi cho thấy hiệu quả bảo quản vẫn tốt sau 12 tháng, với bề mặt khu vực thử nghiệm không xuất hiện nấm mốc, địa y hay rêu tảo.

4. Xây dựng quy trình công nghệ

Đề tài đã xây dựng được quy trình sử dụng và định mức tiêu hao thử nghiệm của cả hai chế phẩm HC1-14 (nồng độ 25%) và BQD-21 trong điều kiện thực tế. Điều này tạo cơ sở vững chắc cho việc triển khai ứng dụng rộng rãi trong tương lai.

Mặc dù các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm thực địa ban đầu đã rất khả quan, nhóm nghiên cứu đề xuất một số kiến nghị để tối ưu hóa việc ứng dụng: thứ nhất, để chuẩn hóa quy trình sử dụng, định mức tiêu hao và đánh giá hiệu quả kinh tế một cách toàn diện, cần tiếp tục thử nghiệm các chế phẩm HC1-14 và BQD-21 tại một số di tích khác có điều kiện tương tự; thứ hai, ngoài đá sa thạch, các chế phẩm này có tiềm năng ứng dụng cho các loại vật liệu đá khác trong di tích có thành phần và đặc tính tương tự; thứ ba, theo dõi dài hạn: cần tiếp tục theo dõi hiệu quả bảo quản cho đến khi có dấu hiệu quay trở lại của các tác nhân sinh học gây hại. Điều này sẽ giúp đánh giá chính xác khả năng và thời gian bảo quản của chế phẩm BQD-21; thứ tư, thực tế cho thấy đá sa thạch trong đền tháp Champa không chỉ bị hư hại do sinh học mà còn do phong hóa và mục rữa bề mặt. Do đó, nhóm nghiên cứu kiến nghị thực hiện thêm các nghiên cứu nhằm hạn chế và phòng chống những hư hỏng khác, hướng tới quy trình bảo quản vật liệu đá sa thạch trong di tích một cách toàn diện và hiệu quả hơn.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20961/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)