Abstract: Recent studies in which X-ray beams of macroscopic to (sub) microscopic dimensions were used for non-destructive analysis and characterization of pigments, paint micro samples and/or entire paintings by Vincent van Gogh are concisely reviewed. The overview presented encompasses the use of laboratory and synchrotron radiation-based instrumentation and deals with the use of several variants of X-ray fluorescence (XRF) as a method of elemental analysis and imaging as well as with the combined use of X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption spectroscopy (XAS). Microscopic and macroscopic XRF are variants of the method that are well suited to visualize the elemental distribution of key elements, mostly metals, present in paint multi layers, either on the length scale from 1–100 μm inside micro samples taken from paintings or on the 1–100 cm length scale when the (subsurface) distribution of specific pigments in entire paintings is concerned. In the context of the characterization of van Gogh's pigments subject to natural degradation, the use of methods limited to elemental analysis or imaging usually is not sufficient to elucidate the chemical transformations that have taken place. However, at synchrotron facilities, combinations of μ-XRF with related methods such as μ-XAS and μ-XRD have proven themselves to be very suitable for such studies. Their use is often combined with microscopic Fourier transform infra-red (μ-FTIR) spectroscopy since this method delivers complementary information at more or less the same length scale as the X-ray microprobe techniques. Also in the context of macroscopic imaging of works of art, the complementary use of X-ray based and infra-red based imaging appears very promising; some recent developments are discussed.

Abstract: This chapter explains the materials and techniques employed in the Amsterdam Sunflowers, enabling a comparison with the London version described in chapter 3. Building upon the 2016 article published in the National Gallery Technical Bulletin, it incorporates the latest findings gained by computer-assisted methods used to characterize the canvas support, as well as in-situ campaigns of non-invasive investigation together with further analysis of microscopic paint samples. The chapter sequence follows the steps in Van Gogh's working practice. Starting with the canvas, automated analysis of the weave enables the provenance of the canvas to be traced back to a particular roll of linen ordered by Van Gogh. Combining technical evidence with knowledge of historical manufacturing techniques further allows us to reconstruct the way in which Van Gogh divided his canvas roll into pieces used for Sunflowers and other paintings. We go on to consider how, with the original painting at hand, he used charcoal to transfer the motif of the London Sunflowers onto his blank canvas. Despite careful planning of the composition, an adjustment was required late in the working process, when Van Gogh added a painted wooden strip to extend the background above the flower at the top edge of the canvas. The artist's process of working up the composition in paint is described, paying special attention to his use of colour. The pigments and pigment mixtures used in the Amsterdam Sunflowers have been comprehensively mapped and are compared with the London picture, with discussion of some similarities and differences that account for the distinctive colour scheme of each painting. This understanding of colour application in the Amsterdam Sunflowers lays the foundation for subsequent chapters that will go on to consider the impact of light-induced colour changes that have taken place over time, and the related need to define appropriate lighting guidelines for the future safe preservation of this painting and others made with similar materials (chapters 5 and 7).

Abstract: In iets meer dan 30 jaar moeten we tot 50% meer eiwit produceren, terwijl onze conventionele lineaire voedselproductieketen reeds de grenzen van duurzaamheid overschrijdt. Microbieel eiwit (MP), de eiwitrijke biomassa van micro-organismen, werd onderzocht als nieuw voeder en voedselingrediënt in een circulaire eiwitproductieketen. MP-productie kan gebaseerd zijn op primaire grondstoffen om zo de inefficiënte stappen in de huidige eiwitproductie over te slaan, of de productie kan gebaseerd zijn op secundaire grondstoffen afkomstig van de verliezen in de conventionele productieketen (bijvoorbeeld afvalwater). Zowel indirecte als directe strategiën voor nutriëntenherwinning kunnen geïdentificeerd worden. Indirecte nutriëntenherwinning werd onderzocht door struviet toe te passen als fosfor- en stikstofbron voor MP-productie. Struviet, een herwinningsproduct in de afvalwaterzuivering, bleek een hoge zuiverheidsgraad te hebben waardoor het een uitstekende selectieve barrière vormt tussen afvalstroom en MP productie. Oplossingssnelheden en MP groei-experimenten toonden aan dat struviet gemakkelijk gedoseerd kan worden in functie van de microbiële nutriëntenbehoeftes, waarnaast problemen vermeden worden gerelateerd aan de turbiditeit van nevenstromen, wat de productie van fototrofe MP mogelijk maakt. Daarnaast werd ook directe nutriëntenherwinning onderzocht. Hierbij werden de voedingswaarde en veiligheid geanalyseerd van biomassa bestaande uit aerobe heterotrofe bacteriën (AHB) afkomstig van effluentzuivering van 25 bedrijven in de voedings- en drankensector. Verder werd ook de temporele variabiliteit in kaart gebracht. Er werd een veelbelovend eiwitgehalte geobserveerd waarvan de variabiliteit aanzienlijke was. Verder werd aangetoond dat het eiwitgehalte positief gecorreleerd was met stikstofbelasting en negatief met slibverblijftijd, wat een indicatie is dat de implementatie van een geoptimaliseerd productieproces, de biomassakwaliteit gevoelig kan verhogen. Bovendien was de veiligheid als veevoeder gegarandeerd op vlak van de meeste contaminanten. In het daarop volgende hoofdstuk werd de variabiliteit in voedingswaarde en veiligheid bestudeerd van commerciële fototrofe MP (de microalgen Chlorella en Spirulina), gekweekt op primaire grondstoffen. De waargenomen variabiliteit in voedingswaarde vereist verdere optimalisatie van het productieproces. Er werd ook waargenomen dat een hoog eiwitgehalte geen hoge totale voedingswaarde impliceert, omdat de verteerbaarheid en de eiwitkwaliteit nog steeds ongunstig kunnen zijn. Op basis van gemeten contaminanten geeft een veilige consumptiedosis aan dat microalgen perfect kunnen worden geconsumeerd als volwaardige eiwitbron in plaats van als supplement, hun huidige hoofdtoepassing. In een laatste experimenteel hoofdstuk werd onderzocht hoe de variabiliteit in biomassakwaliteit van microalgen kan worden gereduceerd en hoe een stabiele, hoogwaardige biomassaproductie kan worden bekomen. De invloed van oogsttijd, operationele modus en fotoperiode werd bepaald op de productiviteit van biomassa, eiwit en essentiële aminozuren en er werden optimale productieparameters geïdentificeerd. Samengevat is MP-productie op basis van indirecte en directe nutriëntenherwinning veelbelovend. Verdere technologische ontwikkelingen en het verhogen van bewustwording en sociale acceptatie, moeten een verdere introductie van MP in de voeder- en voedingsmarkt faciliteren. Hier kan MP een belangrijke oplossing vertegenwoordigen om de exponentieel groeiende wereldbevolking op een duurzame manier te voeden.