Πόσο ΜΠΡΟΣΤΑ οι Αρχαίοι Έλληνες..!!! Αρχαιοελληνικό επίχρισμα υψηλής πυροτεχνολογίας στις δεξαμενές νερού του Λαυρίου

 Στα αρχαία χρόνια παρήχθησαν στο Λαύριο πάνω από 3.500.000 κιλά αργύρου και 1.400.000 τόνοι μαλακού μολύβδου!

Του χημικού Χρήστου Γ.

Μαλτέζου (*), chrimalt@gmail.com

 

Στην ευρύτερη αρχαία βιομηχανική περιοχή του Λαυρίου βρίσκονται εκατοντάδες δεξαμενές νερού που χρονολογούνται από τον 6ο αι. π.Χ. Αυτές οι δεξαμενές είχαν κατασκευαστεί από τους αρχαίους μεταλλωρύχους (Εικόνα 1) για την παραγωγή αργύρου από τα αργυρούχα ορυκτά μολύβδου κερουσίτη (ανθρακικό μόλυβδο) και γαληνίτη (θειούχο μόλυβδο) με αναλογία κερουσίτη προς γαληνίτη 9:1. Έτσι, στα αρχαία χρόνια παρήχθησαν στο Λαύριο πάνω από 3.500.000 κιλά αργύρου και 1.400.000 τόνοι μαλακού μολύβδου. Το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής πραγματοποιήθηκε μεταξύ του 6ου αι. π.Χ. και του 2ου αι. π.χ. αυτή και σταδιακά μειώθηκε μέχρι την οριστική παύση της, τον 6ο αι. μ.Χ. (πηγή 5).

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ για το ΛΑΥΡΙΟ, ΕΔΩ.

 

Εικόνα 1: Αρχαίοι Έλληνες μεταλλωρύχοι στο Λαύριο.

Οι δεξαμενές αυτές έχουν συγκεκριμένες διαστάσεις με χωρητικότητα που ποικίλει από μερικές εκατοντάδες έως δύο με τρεις χιλιάδες κυβικά μέτρα. Χρησίμευαν για την αποθήκευση του βρόχινου νερού, που ήταν απαραίτητο για τη συνεχή λειτουργία των μονάδων μεταλλουργικής παραγωγής αργύρου και μολύβδου, καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους.

 Η εσωτερική επιφάνεια των αρχαίων δεξαμενών Λαυρίου καλύπτεται από μια συμπαγή επίστρωση λεπτότατου καφετί επιχρίσματος επάνω σε ασβεστοκονίαμα. Αυτό το επίχρισμα, αν και έχει υποστεί φυσικές καταστροφές μέσα από τη πάροδο χιλιετιών, λόγω καιρικών φαινομένων και φωτιάς από πυρκαγιές στο παρακείμενο πευκοδάσος, είναι υδατοστεγές. Έτσι, το επίχρισμα που έχει απομείνει σε κάποιες δεξαμενές. διατηρεί το βρόχινο νερό μέχρι τις μέρες μας (Εικόνα 2).

 

Εικόνα 2: Δεξαμενή Λαυρίου με υπόλειμμα από καφετί επίχρισμα στην εσωτερική της επιφάνεια.

Το 1974 οι Κωνσταντίνος Κονοφάγος[1] και Ελένη Μπαντέκα[2], βρήκαν ότι το καφετί επίχρισμα αποτελείτο από κυρίως οξείδιο του μολύβδου (29%), οξείδιο του μαγγανίου (18%) και μικρότερες ποσότητες από διάφορα άλλα οξείδια (5-6%) όπως πυριτίου, σιδήρου, αργιλίου, ασβεστίου, μαγνησίου, ψευδαργύρου. Δηλαδή, ένα μείγμα από λιθάργυρο (οξείδιο του μολύβδου), σκωρία, σκόνη από ορυκτά και άσβηστο ασβέστη (οξείδιο ασβεστίου μετά από θέρμανση).

 Στη συνέχεια μέτρησαν τη διαπερατότητα ύδατος στο επίχρισμα και τη βρήκαν μηδέν, καλύτερα και από το τσιμέντο της εποχής μας. Επίσης με μεταλλογραφικές τεχνικές και περιθλασιμετρία με ακτίνες Χ (XRD) βρήκαν ότι το καθαρό πάχος αυτού του καφετί επιχρίσματος είναι πολύ μικρό 0,1- 0,2 χιλιοστά, αλλά δείχνει πάχος 1 – 2 χιλιοστά, διότι έχει επί πλέον διαποτίσει το πορώδες υπόστρωμα του ασβεστοκονιάματος το οποίο έχει πάχος 1 – 5 εκατοστά και κάτω από το ασβεστοκονίαμα είναι λίθινος τοίχος (Εικόνα 3).

 Λόγω της ομοιομορφίας της επίστρωσης και του μικρού πάχους, το καφετί επίχρισμα μάλλον απλώθηκε σε λεπτόρρευστη μορφή με τη βοήθεια κάποιου είδους βούρτσας (πηγή 3).

 

Εικόνα 3: Σχήμα εγκάρσιας τομής τοιχώματος δεξαμενής Λαυρίου. Από δεξιά: Η εσωτερική επιφάνεια δεξαμενής- από έξω προς τα μέσα -      Καφετί επίχρισμα, πάχους 0,1 – 0,2 mm. -      Εμποτισμένο κονίαμα (σοβάς) πάχους 1 - 2 mm, από το εναιώρημα του επιχρίσματος[3]. -      Υπόστρωμα (ασβέστης + αμμοκονίαμα) πάχους 1- 5 cm -      Λίθινος τοίχος.

 

Το 1978, οι Κωνσταντίνος Κονοφάγος και Γεώργιος Παπαδημητρίου[4] παρατήρησαν ότι η απευθείας χρήση κονιοποιημένου μίγματος από λιθάργυρο (οξείδιο του μολύβδου) και άλλα ορυκτά για να παρασκευαστεί το επίχρισμα δεν μπορούσε να εξηγήσει την έλλειψη περίθλασης σε περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD).

 Ωστόσο, πολλά δείγματα αρχαίου λιθάργυρου και άλλων ορυκτών σιδήρου/μαγγανίου στη γύρω περιοχή των αρχαίων μεταλλείων, βρέθηκαν σε καλή κρυσταλλική μορφή και σε μορφή σκόνης έδειξαν πολύ σαφή και ξεκάθαρα αποτυπώματα περίθλασης από τις ακτίνες Χ.

 Κατέληξαν, λοιπόν, στο συμπέρασμα ότι η πρώτη ύλη που χρησιμοποίησαν οι αρχαίοι για να παρασκευάσουν το επίχρισμα ήταν σε υαλώδη κατάσταση. Αυτό μπορούσε να επιτευχθεί εάν ο λιθάργυρος (οξείδιο του μολύβδου) και τα υπόλοιπα ορυκτά, αφού τεμαχίζονταν σε λεπτότατη σκόνη (πηγή 7), συντήκονταν (έλιωναν μαζί σε υψηλή θερμοκρασία) σε χωνευτήρι τήξης σε καμίνι ή φούρνο και πυρακτωμένα στη ρευστή κατάσταση χύνονταν σε νερό, καταλήγοντας σε κοκκοποίηση με απότομη στερεοποίηση.

 Οι μικροσκοπικοί κόκκοι από άμορφη υαλώδη μάζα, που προέκυπταν, τρίβονταν σε μορφή μικροσκοπικής σκόνης. Στη συνέχεια οι αρχαίοι πρόσθεταν την λεπτότατη σκόνη σε ένα εναιώρημα-γαλάκτωμα ασβέστη (υδατικό διάλυμα υδροξείδιου ασβεστίου) (πηγή 3).

 

 Η υαλώδης υφή του επιχρίσματος το καθιστά υλικό ανθεκτικό στον χρόνο και υδατοστεγές και το τελευταίο, όπως είδαμε πιο πάνω , επιβεβαιώθηκε από τους Κ. Κονοφάγο και Ε. Μπαντεκα το 1974 με τη δοκιμή που έδειξε μηδέν διαπερατότητα στο νερό.

 Επί πλέον, η πολύ μεγάλη περιεκτικότητα του επιχρίσματος σε ενώσεις μολύβδου, το καθιστούν υποψήφιο ανθεκτικό υλικό και σε ραδιενεργό ακτινοβολία. Ως είναι γνωστό, ο μόλυβδος (Pb) είναι το πυκνότερο διαθέσιμο και σταθερό χημικό στοιχείο (πυκνότητα 11,34 g/cm3) και γι’ αυτό εμποδίζει τη διαρροή ακτινοβολίας από υποατομικά σωματίδια και ακτίνες, όπως ακτίνες- γ, που εκπέμπονται συνήθως σε πυρηνικές αντιδράσεις.

 Τα υποπροϊόντα ραδιενεργούς ακτινοβολίας, λόγω μεγέθους, δεν εμποδίζονται από άλλα συνήθη υλικά όπως ο χάλυβας ή το σκυρόδεμα, εκτός εάν έχουν πολύ μεγαλύτερο πάχος από αυτό του μολύβδου. Για παράδειγμα, εάν θέλουμε να μειώσουμε στο 1/10 την ακτινοβολία από ακτίνες Χ, ενέργειας 150 kV, θέλουμε πλάκα μολύβδου πάχους μόλις ενός χιλιοστού (1 mm). Αντί αυτού, θα χρειαστούμε πλάκα από σκυρόδεμα πάχους 7 εκατοστών (70 mm).

 

 Το 1982, ο Κωνσταντίνος Κονοφάγος παρουσίασε τις εργασίες του 1974 και 1978 σε ένα σεμινάριο για την πρώιμη (αρχαία) πυροτεχνολογία στο Μουσείο Smithsonian των ΗΠΑ (πηγή 1).

 

Το 1992, η Martha Goodway[5] του Smithsonian Μουσείου των ΗΠΑ, προφανώς με αφορμή την εργασία που είχε παρουσιάσει δέκα χρόνια πρωτύτερα ο Κ. Κονοφάγος στο ίδιο Ινστιτούτο, παρουσίασε δική της εργασία με θέμα: «αρχαία μεταλλουργία και περιορισμός[6] πυρηνικών αποβλήτων», της οποίας η περίληψη είναι η εξής (πηγή 2):

 

«Τα αρχαιολογικά αντικείμενα από γυαλί, κεραμικό και μέταλλο παρέχουν παραδείγματα μακροχρόνιας αντοχής και ως τέτοια έχουν ερευνηθεί από τις υπηρεσίες πυρηνικής ενέργειας πολλών χωρών ως πιθανός οδηγός επιλογής υλικών για τη συγκράτηση πυρηνικών αποβλήτων. Στην περίπτωση των μετάλλων η αξιολόγηση είναι δύσκολη λόγω της απώλειας πολλών τεχνουργημάτων από τις διαδικασίες ανακύκλωσης και διάβρωσης, καθώς και από την αβεβαιότητα ως προς την περιβαλλοντική ιστορία στην οποία επέζησαν τα υπόλοιπα. Πιο πρόσφατα, η μελέτη της αρχαίας μεταλλουργίας επεκτάθηκε ώστε να συμπεριλάβει και άλλα υλικά που σχετίζονται με την επεξεργασία μετάλλων.

 Προτείνεται ότι ένα αδιαπέραστο κεραμικό σύνθετο υλικό που χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας αρχαίων μετάλλων θα πρέπει να αναπαραχθεί και να δοκιμαστεί για την αντοχή του σε βλάβες από την ακτινοβολία. Τέτοιο υλικό συντέθηκε περισσότερο από δύο χιλιετίες πριν και έχουν καταγραφεί αποδεδειγμένα στοιχεία αντοχής του. Αυτές οι εγκαταστάσεις [7] δεν είχαν καμιά συντήρηση, αλλά είναι ανέπαφες, μερικές ακόμη διατηρούν νερό.»

 

Δεν είναι γνωστό εάν ο Κ. Κονοφάγος κοινοποίησε τις εργασίες του 1974 και 1978 στο ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ» για δοκιμή του επιχρίσματος σε αντοχή ραδιενεργούς ακτινοβολίας, πριν την παρουσίαση του στο Smithsonian μουσείο των ΗΠΑ το 1982. Ωστόσο, από την παραπάνω περίληψη, φαίνεται ότι η Martha Goodway του Smithsonian μουσείου πρότεινε τέτοια δοκιμή, δέκα χρόνια μετά, δηλ. το 1992.

 Σε συνέντευξη που έδωσε ο Ιωάννης Τσαγκάρης[8] (πηγή 8) αναφέρεται στη ίδια ανακοίνωση της Martha Goodway ότι «το επίχρισμα είναι αδιαπέραστο από ραδιενέργεια» και ότι «συνέστησε να χρησιμοποιηθεί το υλικό αυτό ως μέσο επιχρίσεως των δεξαμενών αποθηκεύσεως πυρηνικών αποβλήτων». Όπως και να έχει, το θέμα αυτό είναι σημαντικό και χρήζει περεταίρω διερεύνησης, προς δόξα της αρχαιοελληνικής χυμευτικής και πυροτεχνολογίας.

 

Το 1995 οι Γιώργος Παπαδημητρίου και Γιάννης Κορδάτος[9] ερεύνησαν αυτό το επίχρισμα με μικροανάλυση από φασματομετρία διασποράς ενεργειών (EDS) μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και προέβησαν σε επαλήθευση των προηγούμενων συμπερασμάτων με πιο σύγχρονες μεθόδους σε βάθος. Μικρογραφία από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έδειξε ότι η στοιβάδα του καφετί επίχρισματος αποτελείται από πολλές υποστοιβάδες και δύο διαφορετικές φάσεις υλικών.

 Η πρώτη φάση υλικού είναι συσσωμάτωμα μιας υαλώδους μάζας με ακανόνιστα όρια, που περιβάλλεται και διαποτίζεται από τη φάση ενός δεύτερου υλικού σαν δίκτυο από λεπτότατες «φλέβες». Η δεύτερη φάση υλικού είναι ο ασβέστης που αργότερα μετατράπηκε σε ασβεστίτη (ανθρακικό ασβέστιο) υπό την επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας. Οι σπογγώδεις πόροι του γυάλινου συσσωματώματος έχουν διαποτιστεί από τον ασβέστη.

 Τα κύρια συστατικά ήταν ο λιθάργυρος (οξείδιο του μολύβδου) ή/και οξείδιο του μαγγανίου. Επίσης, οξείδια ασβεστίου, ψευδαργύρου, πυριτίου, σιδήρου, αργιλίου (πηγή 3).

 

ΠΗΓΗ: ΑΡΧΕΙΟΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ, 14.2.2021.

Πηγές αναφοράς:

1.     Conophagos, C., 1982, Concrete and Special Plaster Waterproofing in Ancient Laurion, In Early Pyrotechnology, the Evolution of the First Fire Using Industries (eds T.A. Wertime and S.F.Wertime), 117-123, Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press.

2.     Goodway Martha, “Ancient Metallurgy and Nuclear Waste Containment”, Conference: 16. Materials Research Society (MRS) fall meeting, Boston, MA (United States), 30 Nov - 5 Dec 1992 (CONF-921101-Vol.294 TRN: 95:002922-0065).

3.     Papadimitriou G. and Kordatos J., “The brown waterproofing plaster of the ancient cisterns in Laurion and its weathering and degradation”, 3rd International Symposium of ASMOSIA (Association for the Study of Marble and Other Stones in Antiquity), 1995.

4.     70 χρόνια Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών – Ιστορική αναδρομή και προοπτικές, Ε.Μ.Π. 10/2018.

5.     Τσαϊμου Κ., Κονοφάγος  Κ.Η., Δερματής Ν. Γ., «Κωνσταντίνος Κονοφάγος (1912–1989), Μηχανικός Μεταλλείων-Μεταλλουργός, Καθηγητής και Πρύτανης, του ΕΜΠ, Υπουργός Βιομηχανίας: Το βλέμμα του ανθρώπου και το βλέμμα του αργύρου στο Λαύριο της Ναζιστικής Κατοχής», 170 Χρόνια Πολυτεχνείο – οι μηχανικοί και η τεχνολογία στην Ελλάδα, ΕΜΠ, Αθήνα 2012, σ. 183.

6.     Μαλτέζος Γ. Χρήστος «Σωτήρης Σοφιανόπουλος: Ιδιοκτήτης της ΧΡΩΠΕΙ και Οραματιστής Ενδογενούς Παραγωγικής Ανάπτυξης (1938 - 2020)», ΠΕΛΑΣΓΟΣ 2021, σελ. 190.

7.     Μαλτέζος Γ. Χρήστος, «Χυμευτική και νανοτεχνολογία στην αρχαία Ελλάδα», ΑΡΧΕΙΟΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ, 3.2.2021.

8.     Περιοδικό ΔΑΥΛΟΣ, έτος 19ο , τεύχος 226, Οκτώβριος 2000, σελ. 14372.

 

(*) Ο Χρ. Μαλτέζος είναι δρ. Χημικός, μέλος της Εταιρείας Διερεύνησης Αρχαιοελληνικής και Βυζαντινής Τεχνολογίας (Ε.Δ.Α.Βυ.Τ.) και ιδρυτής της ομάδας: Ερευνητές Αρχαίας Ελληνικής Νανοτεχνολογίας (Ε.Α.Ε.Ν.)

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ:

---

[1] Τακτικός καθηγητής Μεταλλογνωσίας στο ΕΜΠ (πηγή 4,σ.57) από το 1969 και βουλευτής της Ν.Δ. - Υπουργός Βιομηχανίας το διάστημα 1974 – 1977. Στο ίδιο διάστημα ίδρυσε την ΔΕΠ και τον ΕΛΟΤ, ενώ έδειξε ασυνήθιστη περιβαλλοντική ευαισθησία, όπως αποτυπώνεται σε διάλογο του ιδίου με τον Σωτήρη Σοφιανόπουλο της ΧΡΩΠΕΙ για τις επενδύσεις του δεύτερου στην Αυλίδα. (βλ πηγή 6, σελ. 190).

[2] Από το 1971 έως το 1982 ήταν Επιμελήτρια στο Ε.Μ.Π. Το 1974 έγινε Διδάκτωρ του Ε.Μ.Π.(πηγή 4, σ.73).

[3] Το επίχρισμα ήταν σε υγρή μορφή εναιωρήματος όταν απλώθηκε και έτσι εμπότισε το κονίαμα.

[4] Το διάστημα 1976 – 1982 ήταν Διδάκτωρ, Επιμελητής στο ΕΜΠ.

[5] Επιστήμων Μεταλλουργός, με ειδίκευση στην αρχαία μεταλλουργία.

[6] containment = περιορισμός σε κλειστή δεξαμενή/δοχείο.

[7] Υπονοεί τις αρχαίες δεξαμενές του Λαυρίου (βλ. εργασίες του Κ. Κονοφάγου).

[8] Καθηγητής Χημείας, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων.

[9] Δρ. Μεταλλειολόγος – Μεταλλουργός.