Kangasniemen löydöt mukana konservointimenetelmien tutkimuksessa

Teksti: Aleksi Pienimäki

Arkeologiset rautaesineet ovat aiheuttaneet harmaita hiuksia kokoelmien hoidosta vastaaville museoammattilaisille niin kauan kuin maalöytöjä on museoissa säilytetty. Maasta nostetuissa rautaesineissä alkaa usein pian löytymisen jälkeen aivan omanlaisensa voimakas korroosio, joka usein johtaa esineen lohkeilemiseen niin, että pinta hilseilee vajaan sormenkynnen kokoisina palasina pois ja jäljelle jää vain kuoppainen ja muodoton esineen raato. Pahimmillaan korroosio on niin voimakasta, että esine hajoaa täysin pieniksi palasiksi.

Ongelman aiheuttajaksi on jo 1800-luvulta lähtien tiedetty rautaesineisiin maan alla imeytyvät kloridi-ionit – samat ionit, jotka saavat normaalin ruokasuolan aiheuttamaan ruostumista. Maan alla, lähes hapettomissa oloissa kloorin aiheuttamat tuhot pysyvät usein varsin maltillisina, mutta ilman hapen kanssa kosketuksiin päästessään se moninkertaistaa ruostumisnopeuden arkeologisissa rautaesineissä. Vaikka ongelman ydin on tiedetty jo yli sata vuotta, ei varmaa ja turvallista ratkaisua vielä ole kehitetty, kloridit nimittäin pitävät erittäin hanakasti kiinni esineiden hapettuvista rautaytimistä, eivätkä suostu liukenemaan esimerkiksi vedessä uuttamalla. Maailmalla onkin muodostunut normiksi liottaa kloridit pois laimeassa natriumhydroksidiliuoksessa eli lipeässä, mutta tämäkään käsittely ei takaa hyvää lopputulosta. Lisäksi käsittely voi kestää kuukausia, jopa vuosia, ja on siten hankala ja työläs.

Leskelästä löytyneet esineet röntgenkuvattiin, jotta niiden kunto saatiin kartoitettua. Rautaesineistä kuntoa ei voi päätellä paljaalla silmällä.

Kangasniemen Leskelän kaivauksissa 2016 löydetyt rautaesineet pääsivät osallistumaan tämän ongelman ratkaisemista edistävään tutkimukseen, kun niitä käytettiin paineistetulla kuumanesteuuttolaitteistolla tehdyssä suolanpoistokokeilussa tänä keväänä. Yhdysvalloissa on reilun kymmenen vuoden ajan tehty kokeita, joissa kloridien vaivaamaa arkeologista rautaa on käsitelty laitteistolla, joka kykenee lämmittämään käyttöliuoksena toimivan natriumhydroksidiliuoksen yli sadan asteen lämpötilaan. Nesteen kiehuminen estetään nostamalla nesteen paine niin korkeaksi, ettei kiehuminen ole mahdollista. Ylipaineistettu käsittelyliuos on tällöin niin sanotussa subkriittisessä tilassa, jolloin sen ominaisuudet ovat jossain nesteen ja tiiviin kaasun välimaastossa: pintajännitys ja tiheys ovat laskeneet, mutta ionien kantokyky vastaavasti kasvanut. Tästä seuraavat ominaisuudet, kuten voimakas tunkeutumis- ja liuotuskyky, ovat suolanpoistoliuokselta hyvin toivottavia ominaisuuksia. Lisäksi korkea käsittelylämpötila nopeuttaa huomattavasti kloridi-ionien kulkeutumista ulos esineistä, joissa ne sijaitsevat mikroskooppisen pienten ionien näkökulmasta todella syvällä, monimutkaisen huokostunneliverkoston muodostaman labyrintin pohjalla.

Koska menetelmää on käytetty onnistuneesti jo vuosien ajan Yhdysvalloissa, päätettiin paineistettua kuumanesteuuttoa testata myös Suomessa, suomalaisella arkeologisella materiaalilla. Kangasniemen löydöt sopivat tähän tarkoitukseen erinomaisesti: ne olivat pitkälle ruostuneita mutta kuitenkin edelleen yhtenä kappaleena, ja lisäksi monissa esineissä oli paljaalla silmälläkin nähtävissä herkkiä pintatekstuureja, kuten viilan hammastusta, joiden selviämistä suhteellisen vaativan käsittelyn aikana haluttiin seurata. Esineet olivat myös hyvin eri asteisesti ruostuneita. Osassa ruostetta oli vain ohuelti pinnassa, osa taas oli ruostunut läpikotaisin niin, etteivät ne sisältäneet metallista rautaa enää kuin korkeintaan nimeksi. Näin voitiin kokeilla menetelmän soveltuvuutta eri kuntoasteella oleville esineille.

Viila ennen käsittelyä ja sen jälkeen. Kannattaa huomioida esineen käsittelyn aikana saama ruosteenpunainen väri. Ruostumisesta ei toki kuitenkaan ole kysymys, vaan ruostekerroksen muuttumisesta kemiallisesti vakaammiksi. Kuvat: Aleksi Pienimäki.

Menetelmää päästiin kokeilemaan Luonnonvarakeskuksen laitteistolla, mistä kuuluu heille suuri kiitos. Ilman Luonnonvarakeskuksen myötämielistä suhtautumista, apua ja resursseja kokeen suorittaminen olisi ollut mahdotonta. Kiitos kuuluu myös Metropolia ammattikorkeakoululle, jonka röntgenlaitteistoa käytettiin rautaesineiden kuvaamiseen ennen käsittelyä. Röntgenkuvaaminen on tärkeää, jotta esineiden kunto saadaan luotettavasti kartoitettua ennen käsittelyä. Se, mitä muodottomalta näyttävän ruostepinnan alla piilee, ei selviä paljaalla silmällä, mutta röntgenkuvasta on mahdollista nähdä hyvinkin tarkkoja yksityiskohtia. Kiitos kuuluu myös Vantaan kaupunginmuseolle, arkeologi Oula Seitsoselle sekä jälleen Metropolialle lisämateriaalin toimittamisesta kokeisiin.

Kokeet tehtiin maaliskuussa Luonnonvarakeskuksen tiloissa Otaniemessä. Kokeilut aloitettiin yksittäisillä nauloilla ja pienemmällä laitteistolla, mutta pian siirryttiin aineiston ”massakäsittelyyn” kolmilitraisella laitteistolla. Käytetyt paineistetut kuumanesteuuttolaitteistot koostuvat järeästä käsittelyastiasta, jonka sisään käsiteltävät esineet laitetaan, pumpusta, joka kierrättää nestettä astian läpi, sekä venttiilistä, joka ulostulopäässä ylläpitää painetta laitteiston sisällä. Käytetyt lämpötila ja paine, melkein 200 °C ja 50 bar:a, ovat aika korkeat ja vaativat laitteistolta paljon. Mistään halvasta tai kotikonstein onnistuvasta käsittelystä ei siis todellakaan ole kysymys, vaan laitteiston kokoaminen ja käyttäminen vaativat vahvaa ammattitaitoa.

Käsittelyastia on suljettava huolella, jotta se kestää yli kahdensadan asteen lämpötilan ja 45 bar:in paineen. Kirjoittaja toinen vasemmalta. Kuva: Pekka Saranpää/Luonnonvarakeskus.

Kloridin poistumista seurattiin mittaamalla laitteistosta läpi virranneen käyttöliuoksen kloridipitoisuutta. Tulokset olivat lupaavia: kloridin poistumisnopeus oli huomattavasti korkeampi, kuin mihin perinteisillä menetelmillä on mahdollista yltää. Lisäksi Yhdysvalloissa tehtyjen kokeiden perusteella paineistettu kuumanesteuutto on tuloksiltaan perinteisiä menetelmiä varmempi ja kloridi on saatu poistettua lähes täydellisesti joka kerta, kun käsittely on viety säntillisesti loppuun saakka. Pisimmilläänkin käsittelyajat ovat jääneet noin kahteen viikkoon, kun ne muilla menetelmillä venyvät herkästi kuukausien pituisiksi.

Nyt Luonnonvarakeskuksella tehdyt kokeet jouduttiin valitettavasti jättämään aikataulusyistä kesken, eikä esineitä saatu puhdistettua täydellisesti. Se ei kuitenkaan ollut alustavien kokeiden päällimmäisenä tarkoituksenakaan. Koe tuotti arvokasta kokemusta ja tietoa menetelmän käytöstä ja soveltuvuudesta suomalaiselle materiaalille. Pääosin esineet selvisivät käsittelystä hyvin, ja mm. aiemmin mainitun viilan pintatekstuuri oli edelleen selkeästi havaittavissa myös käsittelyn jälkeen. Jotkin läpi ruostuneet ja erittäin hauraat esineet kärsivät vaurioita, mutta erittäin huonokuntoisten esineiden käsitteleminen on haastavaa ja vaurioita syntyy usein menetelmästä riippumatta.

Käsittelyn edetessä käytetyn liuoksen väri muuttui tasaisesti vaaleammaksi. Kuva: Pekka Saranpää/Luonnonvarakeskus.

Yksi silmiinpistävimmistä muutoksista oli käsiteltyjen esineiden muuttuminen helakan punaisiksi. Vastaavia muutoksia on raportoitu Yhdysvalloista, ja siellä niiden syyksi on todettu epävakaiden korroosiotuotteiden muuttuminen vakaammiksi heti käsittelyn alkuvaiheessa. Muutos on esteettisesti häkellyttävä, mutta esineiden selviämisen kannalta usein toivottu, sillä reaktiossa pelkistyvät korroosiotuotteet ovat luonteeltaan sellaisia, että ne sitovat rakenteeseensa usein klooria, ja toimivat siten eräänlaisina kloridipankkeina esineiden korroosiokerrosten sisässä. Kun näistä epästabiileista yhdisteistä päästään eroon, vapautuvat myös niihin sitoutuneet kloridit, ja esineiden tulevaisuus on siltä osin jälleen turvatumpi.

Kun kokeiluissa nyt on päästy alkuun, seuraa kokeille toivottavasti jatkoa. Subkriittisen käsittelyn käytännön toteutus sudenkuoppineen on nyt käynyt tutuksi, ja kynnys menetelmän käyttämiselle on madaltunut huomattavasti. Yhdysvalloissa saadut erittäin lupaavat tulokset toistuivat suurimmalta osin nyt tehdyissä alustavissa kokeissa ja menetelmässä on todennäköisesti arkeologisen raudan konservoinnin tulevaisuus, ainakin osin.

Kiitän Muistojen ja tarinoiden Kangasniemi -projektia esineiden lahjoittamisesta ja konservointitutkimuksen edistämisestä!

———

Kirjoittaja on arkeologian ja esinekonservoinnin kandidaatti, jonka konservoinnin lopputyö käsitteli rautaesineiden suolanpoistoa. Hän toivoo pääsevänsä työskentelemään aiheen parissa myös tulevaisuudessa. Tällä hetkellä hän on arkeologisissa kenttätöissä Norjassa, mutta toiveissa ovat myös konservoinnin maisterinopinnot.

 

Kommentoi

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s