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2. La dégradation des ouvrages de bibliothèque et ses causes
Pour pouvoir déterminer les différents types de dégradation subis par les ouvrages et effectuer les travaux de restauration correspondants, il faut pouvoir se référer à un système de classification des dommages en fonction de leurs causes.
On trouvera dans les pages qui suivent une typologie des dommages réellement observés.
I. Dommages d'origine mécanique
Nous classons ici tous les dommages de type "physique". Ceux-ci se caractérisent par le fait qu'ils sont ponctuels, et les dégâts légers de type diffus sont peu fréquents dans ce cas Il s'agit de dommages qui se produisent lorsque l'ouvrage est exposé à des forces de désintégration supérieures à sa propre résistance. Les dommages mécaniques peuvent être dus:
(a) à la fabrication même du livre
(b) à une manipulation fautive du livre
(c) à des agressions venant de l'extérieur.
Par exemple, lorsqu'un livre tombe d'un chariot en cours de transport, sa couverture peut être arrachée. Tourner très fréquemment les pages d'un livre est aussi source de dégradation.
II. Dommages d'origine biologique
On englobe dans cette catégorie tous les types de dommages causés par des organismes vivants. Les dommages d'origine biologique diffèrent des précédents quant à la manière dont ils se produisent et à leurs effets. Ils peuvent être causés par différents agents:
(a) Micro-organismes
Bactéries: Celles-ci provoquent des taches (dont la couleur peut varier suivant l'organisme pathogène) ainsi qu'une décomposition enzymatique de la substance du matériau.
Moisissures: Il s'agit de la cause la plus courante de dégradation. On a établi à ce jour l'existence de plus de 300 espèces différentes de moisissures sur les livres et le papier. Les taches, qui diffèrent par la couleur, envahissent les types de matériaux les plus variés, où elles provoquent une décomposition enzymatique plus ou moins poussée qui s'apparente à une détérioration chimique.
Les micro-organismes sont omniprésents sur terre. On trouve en particulier des spores pratiquement partout, donc tout logiquement aussi sur les ouvrages de bibliothèque. Si les conditions favorables sont réunies, par exemple si la température et l'humidité sont suffisantes et en présence du milieu de culture approprié, ces micro-organismes se mettent à proliférer et à se propager, tandis que le milieu de culture, en l'occurrence les matériaux cellulosiques, commence à se décomposer. Outre que l'eau peut être présente à la suite d'accidents - inondations, lutte contre un incendie, fuite ou éclatement d'une conduite d'eau ou de chauffage, par exemple -, il y a toujours assez d'eau dans les magasins pour qu'y prolifèrent les moisissures dès lors que les conditions de température et d'humidité y sont mauvaises. Comme le papier est un matériau hygroscopique, il peut contenir suffisamment d'eau pour permettre aux spores de se développer (même lorsque les conditions atmosphériques recommandées sont respectées). Dans les cas extrêmes, les micro-organismes sont capables de décomposer la cellulose en glucose en un cycle de vie. Ces modifications chimiques conduisent à des types graves de dommages comportant des altérations irréversibles du matériau.
(b) Insectes
Ils laissent des traces de morsure différentes selon l'espèce, lesquelles appartiennent donc à la catégorie des dommages d'origine mécanique. Pratiquement aucun des matériaux qui composent un livre n'est à l'abri des insectes.
Les insectes sont capables de s'adapter rapidement à l'évolution de leur environnement, ce qui explique qu'ils soient si répandus et que leurs invasions se renouvellent constamment malgré les modifications apportées au milieu. Ils se plaisent davantage dans les pièces closes habitées par des humains que dans le milieu naturel. Ce sont des "parasites de la civilisation" qui trouvent là une protection contre leurs ennemis naturels, un climat plus favorable et une nourriture plus abondante. Leur prolifération dans les collections et les magasins dépend à la fois des conditions climatiques et géographiques générales (les régions subtropicales offrent un milieu qui leur est plus favorable) et des conditions écologiques régnant sur place. L'état de l'édifice, le microclimat, le substrat de culture, l'éclairement, l'ordre et la propreté, autant d'éléments qui ont une influence considérable sur leur développement et leur multiplication, par migration active (par pénétration à partir de l'extérieur, par exemple, en période de pullulation) ou passive, par l'intermédiaire de livres ou d'emballages infestés. Les insectes holométaboles (dont le développement va de l'oeuf à l'imago, ou insecte adulte, en passant par la larve et la nymphe) représentent le groupe le plus important parmi ceux qui s'attaquent aux livres. Les dommages provoqués (excoriations, galeries, etc.) ne sont pas toujours assez caractéristiques pour permettre de déterminer le type d'insecte qui en est la cause. La découverte de nouveaux trous ou de nouvelles zones mangées, de restes de larves, de mues de nymphes ou de cocons doivent inciter à l'action.
(c) Rongeurs
Les rats et les souris sont les types les plus courants de rongeurs nuisibles qui infligent, en particulier à la partie extérieure des ouvrages de bibliothèque, des dommages d'origine mécanique - endroits grignotés et traces de dents Ils pénètrent apparemment dans les magasins par les trous ou fissures des plafonds et des sols. Lorsque les documents sont conservés dans des réserves rarement fréquentées ou inspectées, on peut s'attendre à ce que les rongeurs y fassent des dégâts.
III. Dommages chimiques
Cette catégorie regroupe tous les types de dommages qui, au sens le plus large, sont provoqués par des réactions chimiques et dont les causes sont les suivantes:
(a) réactions naturelles lentes,
(b) réactions accélérées par la présence d'éléments instables,
(c) réactions provoquées par des substances venues de l'extérieur.
Tous les types de dommages chimiques ont pour caractéristique commune de provoquer des modifications irréversibles dans la structure des matériaux. Il n'est possible d'isoler clairement ce type de réactions que dans de très rares cas, car les différentes catégories de dommages se superposent et se conjuguent.
Le restaurateur rencontre ce genre de problème le plus souvent sur des documents originaux et le traitement à appliquer exige beaucoup d'adresse et de compétence de sa part.
Le vieillissement du papier est dû aux phénomènes chimiques qui s'y produisent sans interruption. Sa rapidité dépend de différents facteurs, qu'il ne nous est pas encore possible, en l'état actuel de nos connaissances, d'expliquer complètement. Voyons ce que nous savons des phénomènes en cause et de la manière dont ils réagissent les uns sur les autres.
L'élément de base, la cellulose, qui constitue l'essentiel des parois de la cellule végétale, est l'hydrate de carbone le plus répandu dans la nature.
La cellulose ((C6H10O5)n) est une substance incolore, insoluble dans l'eau et dans la plupart des solvants organiques.
Des ponts oxygène b-glucosidiques - 1,4 unissent de grandes quantités de restes glucosidiques en longues chaînes. Dans les macromolécules, le motif (C6H10O5) se répète. Le n placé après la parenthèse indique le nombre de motifs dans la chaîne.
Le degré moyen de polymérisation (polymérisation: combinaison de plusieurs petites molécules en macromolécules, les dimensions de la molécule restant identiques) indique le nombre de motifs C6H10O5 présents dans la molécule de cellulose.
La production de fibre de cellulose comme matériau de base pour la fabrication du papier a été pendant des siècles un processus essentiellement physique. Le lin, la ramie, le coton et autres fibres végétales sont composés de cellulose plus ou moins pure. Les fibres de lin contiennent de 0,5 à 2 % de lignine, suivant leur provenance. Les fibres de cellulose sont extraites soit directement des végétaux, soit indirectement des textiles, par séparation mécanique. Elles sont ensuite, si nécessaire, soumises à un traitement alcalin, mais conservent dans une large mesure leur forme naturelle. De véritables bouleversements sont intervenus à la fin du XIXe siècle. La production de fibres de cellulose à partir du bois et la séparation chimique ont changé la matière première utilisée dans la fabrication du papier, dont les techniques ont aussi beaucoup évolué par rapport aux procédés en usage jusque-là.
Lorsque le papier vieillit, les polysaccharides des parois de la fibre subissent des altérations du point de vue à la fois de la résistance mécanique et de l'aspect. La décomposition des polysaccharides (cellulose et hémicellulose) ainsi que l'accroissement du nombre des groupes carbonyles et hydroxyles provoquent une diminution de la résistance à la pliure. Les recherches sur ce phénomène ont révélé que lorsque l'on plie du papier, si celui-ci est neuf, les liaisons entre les fibres se détendent, tandis que s'il s'agit de vieux papier, les fibres se cassent.
Les groupes carbonyles, qui sont les plus instables, ont, de même que les produits de la dégradation oxydative, un effet sur la réactivité des groupes voisins (par exemple, rupture des liaisons b-glucosidiques) et jouent un rôle décisif dans la formation des chromophores (responsables du jaunissement). L'action des acides sur la cellulose se traduit par une attaque des liaisons b-glucosidiques par les ions hydrogènes, ainsi que par des ruptures au niveau des zones de moindre résistance qui sont disposées en strates régulières, d'où séparation des éléments constituant la fibre.
C'est ainsi que des fractures se produisent dans la paroi des fibres, que le degré moyen de polymérisation diminue fortement et qu'apparaît l'hydrocellulose, homologue du polymère initial. Les caractéristiques de l'hydrocellulose dépendent du poids de la molécule et, en fait, au fur et à mesure que la décomposition se poursuit, la solubilité en milieu alcalin et la réactivité augmentent, mais la résistance diminue. La mesure du degré moyen de polymérisation et la solubilité en milieu alcalin livrent un grand nombre d'informations sur l'état et la résistance de la cellulose. Elles permettent de déterminer les dommages subis par les fibres. La décomposition par hydrolyse acide est un risque qui guette tout papier fabriqué en milieu acide. La cellulose se transforme très facilement en oxycellulose au cours du blanchiment, lorsque celui-ci a lieu en milieu acide ou à très haute température. L'oxycellulose, dont les fibres sont superficiellement attaquées, présente une résistance réduite en raison de la formation de groupes carboxyles et de l'oxydation des groupes hydroxyles secondaires en cellulose dialdéhyde. Pour vérifier s'il y a oxydation, on se sert habituellement de liqueur de Fehling, la qualité étant d'autant plus mauvaise que les valeurs obtenues sont plus élevées. Un autre facteur influe considérablement sur le vieillissement de la cellulose: le raffinage de la matière semi-finie.
Au cours du raffinage, la structure interne de la paroi des fibres se distend et se fragmente davantage encore, laissant l'eau pénétrer plus aisément, ce qui rend les fibres plus souples et plus malléables. Par ailleurs, le traitement met à nu les fibrilles, ce qui a pour effet d'agrandir considérablement la superficie de liaison et de renforcer l'adhérence entre les fibres. La décomposition des polysaccharides qui assurent la résistance s'accélère du fait du relâchement de la structure et le degré de polymérisation des produits de décomposition décroît.
La plus grande résistance initiale du papier recherchée lors du raffinage n'est pas une garantie de durabilité. Les substances qui provoquent le jannissement de la cellulose blanchie sont des sous-produits à faible poids moléculaire des polysaccharides comportant une forte concentration de groupes carbonyles et de carboxyles. La formation de groupes de chromophores est grandement facilitée par les effets mécaniques du raffinage.
La décomposition de la cellulose et de l'hémicellulose par des enzymes microbiennes produit un système à composantes multiples. De nombreux micro-organismes cellulolitiques produisent de la cellulase qui transforme le substrat du papier en glucose. Trois éléments associés en un complexe enzymatique sont nécessaires pour cela. La CI-cellulase, la CX-cellulase et la b-glucosidase ont été détectées dans des cultures de trichoderma viride myrothecium verucaria, chez différents aspergillus et chez d'autres champignons et bactéries. Ce n'est que lorsqu'elles sont associées que ces trois enzymes sont capables de décomposer la cellulose en glucose.
La CI-cellulase attaque la cellulose native, provoquant un clivage des liaisons, qui contribue par hydratation du substrat à accroître l'absorption d'eau, disjoignant les denses faisceaux des chaînes. La CX-cellulase opère par hydrolyse et attaque la cellulose amorphe et les dérivés cellulosiques. La b-glucosidase agit sur le cellobiose (élément de la structure de la cellulose) et autre b-dimère-glucoses.
Si l'on utilise du papier filtre comme substrat de culture, la cellulase de six espèces d'aspergillus en provoque la décomposition dans la proportion de 55 à 88 %. Dix espèces de champignons lignicoles le décomposent dans une proportion de 3 à 91 %, quatre espèces de pénicillium jusqu'à 61 %, quatre types de trichoderma jusqu'à 53 %. Outre le système enzymatique de décomposition des micro-organismes, le fait qu'il puisse y avoir formation d'acides organiques, doit sûrement avoir aussi un effet destructeur. L'aspergillus, par exemple, est utilisé à l'échelle industrielle dans la production d'acide citrique et gluconique. Ces processus chimiques de décomposition doivent impérativement être considérés dans leurs rapports avec les conditions externes liées à un emmagasinage prolongé. La température, l'humidité, l'éclairement et la pollution atmosphérique influent fortement sur le rythme de vieillissement des produits cellulosiques. Dans la mesure où elles sont liées aux conditions naturelles, la température et l'humidité sont les principaux facteurs qui agissent sur les matériaux hygroscopiques que sont le papier, le cuir et le parchemin. Il y a tout lieu de penser que les processus chimiques ont des chances de s'intensifier avec l'accroissement de la température et de l'hygrométrie; 25°C et 32°C semblent être des seuils critiques de température, à partir desquels le vieillissement du papier s'accélère progressivement. A haute température, les molécules d'eau contenues dans le papier se présentent sous forme isolée et sont relativement actives, alors qu'aux basses températures, elles restent groupées en concentrations inertes. Le degré d'humidité dépend des quantités de vapeur d'eau présentes dans l'air. L'humidité relative est le rapport entre l'humidité absolue et le point de saturation de l'air, autrement dit l'humidité maximale possible à une température donnée. Cette information peut être obtenue en lisant les valeurs en pourcentage indiquées par l'hygromètre.
Le degré de saturation peut être vérifié à partir des tableaux existants - par exemple:
à
15°C: 12,8 g/m3 d'air
20°C: 17,3 g/m3 d'air
25°C: 23,0 g/m3 d'air.
Lorsque la température s'élève, passant, par exemple, de 15°C à 25°C, l'humidité relative de l'air demeurant constante, l'humidité absolue augmente de près de 100 %, passant de 7,68 g/m3 à 13,8 g/m3. Il s'agit là de rapports particulièrement intéressants du point de vue des microclimats régnant dans les magasins ou les salles d'exposition, et il faut en tenir compte dans toute décision concernant la régulation de l'humidité atmosphérique. Les matériaux fortement hygroscopiques comme le parchemin réagissent très vivement aux changements et peuvent, dans les cas extrêmes, être très gravement endommagés. La capacité d'absorption de l'eau atmosphérique varie beaucoup, à la fois à l'intérieur d'une même catégorie de matériaux (par exemple d'un papier à l'autre) et d'une catégorie à l'autre. L'influence néfaste de la pollution atmosphérique présence de dioxyde de soufre, d'oxyde nitrique et de chlorures - sur la durée de vie des objets est particulièrement bien illustrée par la dégradation des monuments de pierre. Les facteurs d'agression atmosphériques sur les livres et le papier ont pour effet d'intensifier le processus de décomposition. L'effet destructeur des rayons ultraviolets sur les chaînes moléculaires du papier est particulièrement redoutable dans les longueurs d'onde allant de 300 à 500 nanomètres. C'est dans le rayonnement solaire et la lumière du jour que ces rayons ultraviolets se trouvent dans les plus grandes proportions. Les réactions photochimiques peuvent se traduire, d'une part, par le jaunissement du papier, et de l'autre, par une décoloration des encres et des pigments. L'énergie qui s'accumule sous l'action des rayons ultraviolets conduit, à des degrés divers, à une rupture des liaisons chimiques au sein des matériaux et, par voie de conséquence, à l'apparition de radicaux libres. Le réaction de ces derniers au contact de l'oxygène déclenche des réactions en chaîne qui peuvent conduire à la destruction complète du papier (photolyse).
On notera que la diffusion de substances nocives par contact direct du papier avec d'autres matériaux est également possible. Les matériaux utilisés dans les passe-partout, les colles, les feuilles de protection et autres sont susceptibles, par leur présence, de propager des substances nuisibles. Des produits tels que les agents assouplissants ou les sous-produits acides des matériaux de contact peuvent aussi provoquer des dommages.
Pour le restaurateur, le vieillissement, d'origine interne ou externe, du papier et de façon plus générale, des documents historiques, peut être considéré comme un phénomène qui, outre les altérations physiques et chimiques qu'il provoque dans le matériau, peut conduire à des modifications esthétiques de l'objet.