Meccanizzazione della produzione e pratiche di riutilizzo. Una nota archeologica

Abstract: The author points out some reflections on hydraulic machines for the production of semi-finished wood and stone products between antiquity and the Middle Ages. Particular emphasis is placed on the role that stone cutting machines had in some cities of the Near East in the treatment of precious materials removed from ancient monuments for the creation of the large mosaic coverings of churches.

Nei cicli produttivi del legname e della pietra, che nel mondo antico e medievale presentano caratteri di media complessità tecnica e organizzativa, le fasi finali di trasformazione e le procedure di cantiere possono contare su un’abbondante letteratura2, mentre sono meno affrontate le fasi intermedie che danno luogo ai semilavorati che rivestono invece un ruolo rilevante per le attività di mercato e di trasporto, in quanto è proprio in questo stadio intermedio di lavorazione che le materie prime, oggi come nell’antichità, vengono spesso commercializzate (Coppola 2015, 199-200). Questa carenza di studi è dovuta, oltre che alla scarsa disponibilità di fonti materiali, anche al fatto che le tracce di questi trattamenti preliminari vengono spesso cancellate dalle operazioni conclusive del ciclo produttivo, ad esempio dall’adeguamento dimensionale, dalla sagomatura o dalla finitura superficiale3.

Le produzioni in legno e pietra sono quelle che, forse più di altre, si sono prestate allo sviluppo, in determinate e favorevoli condizioni economiche e culturali, di soluzioni meccaniche in grado di assolvere alla domanda di grandi forniture di semilavorati in modo più efficiente, rapido ed economico. Le assi, in primo luogo, prima di essere sagomate per adattarsi ai diversi usi nella carpenteria navale e edile, erano l’unico elemento ‘modulare’ realizzabile con un procedimento meccanico seriale. Per l’età antica, nonostante il generale incremento del tonnellaggio delle navi in età ellenistica e il probabile aumento della domanda di semilavorati in legno (Nantet 2020), non disponiamo ancora di sicure prove documentarie e archeologiche di macchine per il taglio del legname, mentre ne abbiamo invece per i mulini idraulici il cui principio sta alla base di queste4.

Per il Medioevo, come ha mostrato Muendel per Pistoia (Muendel 1974, 210-212), prima del XV secolo le notizie sull’impiego di più complessi meccanismi che sfruttavano l’energia idraulica per il taglio del legname inducono a pensare che questi congegni fossero comuni già nel secolo precedente, come del resto dimostra anche la macchina disegnata da Villard de Honnecourt (Fig. 1.A) (Wirth 2015). Questi congegni, pensati per moltiplicare la produzione nell’unità di tempo, continuavano a utilizzare la forza motrice idraulica, fondamentalmente applicando il principio meccanico del mulino con opportune modifiche, ottenute soprattutto con l’introduzione di sistemi di trasmissione capaci di trasformarne il moto circolare in moto alternato. Doveva essere di questo stesso tipo la macchina di cui, nel 1435, Firenze ordina la costruzione presso il ponte di Cappiano, nel Basso Valdarno, per rifornire di assi la magistratura dei Consoli del Mare che sovrintendeva alle costruzioni navali (Malvolti 2014, 197). Malgrado i documenti non siano sufficienti a delinearne i componenti, la menzione di fuselli indicherebbe che il congegno fosse dotato di un sistema di trasmissione del tipo a rubecchio-lanterna5. Disporre di questo congegno era oltretutto utile e vantaggioso poiché si collocava vicino alla fonte della materia prima da trattare, cioè ai boschi delle Cerbaie dai quali si riforniva l’arsenale pisano e sulla riva destra del fiume Usciana da cui il legname poteva essere facilmente avviato fino a Pisa.

Sia Francesco di Giorgio Martini che Leonardo disegnano macchine per il taglio del legname che sfruttano l’energia idraulica, con il principio meccanico del mulino: una ruota a pale, messa in movimento da un flusso d’acqua che scorre alla sua base e che imprime un moto rotatorio a un asse orizzontale. In entrambi i casi, la trasformazione del moto rotatorio in moto alternato è affidato alla coppia biella-manovella (Fig. 1.B e 1.C), secondo una configurazione simile a quella proposta, quasi tre secoli prima, da Villard de Honnecourt.

Più tardi, nel 1629, nella macchina di Giovanni Branca un albero a camme trascina in alto il telaio porta lama che, una volta disimpegnato, discende per semplice gravità determinando il taglio (Branca 1629, figura XVIII)6. Un meccanismo a camme è quello utilizzato, fin dagli inizi del XIV secolo nelle gualchiere del monumentale impianto di Rémole, sull’Arno a monte di Firenze (Fabbri 2004), basato su un principio risalente ai primi mulini da carta abbasidi. Questi ultimi, secondo al-Qazwini, furono costruiti a Samarcanda su indicazioni di prigionieri cinesi catturati durante la battaglia sul fiume Talas nel 751 e, entro il X secolo, questa conoscenza tecnologica si era già diffusa in Medio Oriente (ad esempio, a Damasco, Tiberiade e Tripoli) da dove, attraverso il Maghreb, avrebbe raggiunto la Spagna e la Sicilia musulmane7.

Per quanto riguarda la pietra, nonostante Giovanni Ambrogio Mazenta nelle sue Memorie de’ fatti di Leonardo da Vinci a Milano e dei suoi libri faccia riferimento alla diffusione di macchine idrauliche per il taglio del legno e della pietra (Gramatica 1919), l’unico disegno leonardiano di una macchina per ottenere lastre di pietra è quello contenuto nel Codice Atlantico alla carta 1r (Fig. 2.A) nella quale, poiché la progressione del taglio avviene per semplice gravità del telaio porta lama, è possibile cospargere con acqua e sabbia il solco che va aprendosi nella pietra, aumentando così l’effetto abrasivo della lama che, come è stato ipotizzato, avrebbe anche potuto essere priva di denti (Mangartz 2007).

Meccanismi progettati per moltiplicare la produzione di lastre in pietra cominciano ad essere sempre più ampiamente documentati almeno per la tarda antichità. A Gerasa, in Giordania, all’interno del basamento dell’Artemision, nell’area settentrionale della città, è stata rinvenuta la struttura muraria che sosteneva un meccanismo idraulico. Lo studio dei resti strutturali e delle tracce d’uso lasciate dalla macchina, come i tagli interrotti di due rocchi di colonne, ha permesso la ricostruzione del complesso congegno progettato e utilizzato in età giustinianea per il riutilizzo degli elementi architettonici asportati dalle strutture dell’Artemision (Seigne 2002; Seigne et Morin 2007)8. Il caso è particolarmente significativo perché è in evidente rapporto con le necessità di un’attività edilizia in sviluppo che progressivamente andava trasformando l’aspetto della città tardoantica, soprattutto nelle sue strutture pubbliche. Per l’approvvigionamento di questi cantieri vengono messe in campo tecniche preindustriali di rilavorazione del materiale di spoglio prelevato degli edifici pubblici e religiosi che assumono quindi il ruolo di cave di materiale edilizio e soprattutto di quello di pregio, come dimostra in modo esplicito proprio il rinvenimento del meccanismo9. La macchina, per la cui realizzazione e funzionamento è certamente stato necessario l’impegno di progettisti, costruttori e operatori specializzati, insieme a una corrispondente disponibilità economica, si giustifica solo pensando a un suo impiego continuativo e massiccio per la fornitura di un grande cantiere urbano come quello che, entro il V secolo, riutilizzò il materiale lapideo del tempio di Artemis per la realizzazione degli apparati decorativi musivi e in opus sectile del vicino e monumentale complesso architettonico della cosiddetta ‘cattedrale’ (Piccirillo 1992; 2002, 113-18).

In questo meccanismo, una ruota da mulino messa in movimento da una caduta d’acqua proveniente da un bacino di raccolta collocato a monte, imprime un moto alternato rettilineo, tramite una doppia coppia biella-manovella, a due telai con quattro lame che tagliano altrettanti rocchi di colonne in marmo per ottenere lastre da rivestimento. A Hierapolis, il coperchio del sarcofago di M. Aurelios Ammianos rappresenta una delle macchine che il defunto era in grado di progettare, costruire e gestire nella seconda metà del III secolo d.C. Si tratta di un meccanismo idraulico i cui due bracci, grazie alle relative coppie biella/manovella, mettevano in funzione altrettante lame montate su telai per il taglio della pietra (Fig. 2.B) (Grewe and Kessener 2007)10. Assai più tardi, tra la fine del VI e gli inizi del VII secolo, nel suburbio di Efeso, era in funzione una macchina idraulica per il taglio della pietra che sfruttava una caduta d’acqua (Fig. 2.C) (Mangartz 2007; 2010; Wefers 2015; Ladstätter 2018).

Ma se le documentazioni archeologiche di Gerasa, Hierapolis e Efeso provano l’esistenza e l’uso di macchine utensili idrauliche per la trasformazione di materiale di recupero, è solo grazie ai recenti rinvenimenti di Caesarea Marittima che siamo in grado di mettere in sicura relazione il lavoro di queste macchine complesse con l’attività di laboratori e manodopera specializzata nelle realizzazioni musive. L’esistenza di una macchina idraulica tagliapietre a lame multiple è stata recentemente individuata dai suoi scarti di lavorazione in un edificio dell’insula W2S4 nella capitale della Palaestina Prima, abbandonato nel 640-64 (Gersht and Gendelman 2019, 59, fig. 5 b; 60, fig. 6 b). La macchina tagliava il materiale lapideo di spoglio della città tardoantica per la produzione di lastre da rivestimento, tasselli sagomati per pavimenti in opus sectile e tessere di mosaico (Fig. 3). L’importanza di questo ritrovamento, oltre che documentare l’esistenza a Caesarea Marittima di una macchina simile a quella di Gerasa, risiede però soprattutto nell’aver rivelato e documentato per via archeologica una relazione diretta tra i suoi prodotti e l’approvvigionamento dei cantieri di realizzazione di decorazione architettoniche. In entrambe le città, la necessità dei cantieri delle chiese di grandi quantità di semilavorati nel quadro dei programmi di realizzazione o di rinnovamento dei rivestimenti parietali o degli apparati musivi, sta evidentemente alla base della realizzazione di macchine per il taglio multiplo della pietra, localizzate infatti presso le fonti di approvvigionamento della materia prima di recupero11.

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Fig. 1 – A, Villard de Honnecourt, macchina per il taglio del legno; B, Francesco di Giorgio Martini, macchina per il taglio del legno; C, Leonardo da Vinci, macchina per il taglio del legno, Codice Atlantico, f 1078a r.

Figura 2 – A, Leonardo da Vinci, macchina per il taglio della pietra, Codice Atlantico, f 1r.; B, Ricostruzione della macchina di Hierapolis (da Grewe, Kessener 2007); C, Ricostruzione della macchina di Efeso (da Ladstätter 2018).

Figura 3 – Elementi di opus sectile ricavati da marmi di recupero (A) e tracce di taglio (B) da Caesarea Marittima (da Gersht and Gendelman 2019, figg. 5, 6 modificate).

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