16:14 24 Novembre 2020
Scienza e tech
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I problemi ambientali sono diventati parte delle sfide globali del nostro tempo, dalla cui soluzione dipende il destino della civiltà. A scienza e istituzioni viene chiesto di essere convolte nella lotta contro le minacce ambientali. I ricercatori delle università russe, membri del Progetto 5-100, hanno parlato degli ultimi progressi al riguardo.

L’attenzione pubblica ai problemi ambientali

Recentemente il tema della necessità di risolvere i problemi ambientali è emerso di dominio pubblico. L'Assemblea generale delle Nazioni Unite, con il sostegno di oltre 70 paesi, ha proclamato il 2021-2030 come il ‘Decennio del Ripristino dell’Ecosistema’ ("Decade of Ecosystem Restoration").

Il principe britannico William e il famoso naturalista David Attenborough hanno annunciato il lancio del progetto congiunto Earthshot Prize in ottobre, che ritengono diventerà una sorta di "Premio Nobel per l'ambiente".

A partire dal 2021, l'Earthshot Prize verrà assegnato ogni anno a cinque individui o organizzazioni per i risultati nelle seguenti aree: protezione della natura, purificazione dell'atmosfera, oceani, rifiuti e clima. Ogni vincitore riceverà 1 milione di sterline (1,11 milioni di euro al cambio attuale), che supera la somma di denaro assegnata ai premi Nobel.

In effetti gli sforzi degli scienziati di tutto il mondo oggi sono volti a trovare soluzioni ai problemi ambientali. La ricerca viene svolta in un'ampia gamma di settori. Tra questi ci sono l'uso efficace dei rifiuti industriali e domestici, la creazione di nuovi sistemi per il monitoraggio dello stato degli ecosistemi, lo sviluppo di modi per mantenere l'equilibrio ecologico, nonché la creazione di metodi per prevenire pericolosi disastri causati dall'uomo.

Ridurre lo stress sugli ecosistemi

Gli ecosistemi che l'ONU chiede di proteggere e ripristinare includono quelli dei territori subartici e artici. Sono facilmente danneggiabili e impiegano molto tempo per riprendersi dopo incidenti o emergenze, come la grande fuoriuscita di diesel a Norilsk nel maggio 2020, hanno detto i ricercatori dell’Università Federale della Siberia (sigla internazionale SFU - Siberian Federal University).

Secondo questi scienziati, per mantenere il fragile equilibrio ecologico dei territori del nord, è necessario sviluppare la produzione di beni che riducano il carico sui suoli e sui corpi idrici e non avvelenino ulteriormente l'ambiente. La SFU conduce ricerche a lungo termine sulle bioplastiche, comprese quelle a base di poliidrossialcanoati (PHA). Prodotti in bioplastica (film, granuli, membrane medicali) vengono fabbricati presso l'impianto pilota dell'università.

In uno studio pubblicato sull'autorevole rivista Chemosphere, gli scienziati hanno presentato i risultati degli esperimenti sulla decomposizione della bioplastica basata su PHA da parte della comunità microbica dei suoli subartici.

"Questi risultati parlano a favore dell'ulteriore sviluppo della produzione di tali bioplastiche e dei derivati da queste perché sono i più sicuri per la zona subartica. I contenitori di imballaggio, le bottiglie, i sacchetti di bioplastica, potrebbero sostituire i prodotti delle plastiche tradizionali. Questi materiali sono biodegradabili grazie ai batteri e ai funghi e non possono causare il minimo danno alla natura, agli animali e alle persone che abitano l'estremo nord", ha detto a RIA Novosti il ​​coautore dello studio, la professoressa presso il dipartimento di biotecnologia dell'Università federale siberiana Svetlana Prudnikova.

Combustibile alternativo dai rifiuti

Il riciclaggio sta ora diventando la base per la nuova ‘green economy’ in tutto il mondo. Di particolare interesse è il carburante ricavato dai rifiuti (segatura, solvente, acque reflue e altri tipi). Scienziati dell’Università Politecnica di Tomsk (TPU) hanno stabilito che questo carburante non solo è più rispettoso dell'ambiente e più economico dei comuni tipi di carburante, ma ha anche un grande potenziale energetico e può persino competere con carbone e olio combustibile. Le sospensioni a base di segatura, acque reflue e solventi, così come una miscela di polvere di carbone e acque reflue, potrebbero diventare miscele di carburante promettenti, hanno detto i ricercatori.

"Il combustibile da sospensioni non è inferiore al tradizionale combustibile a carbone polverizzato in termini di indicatori. Renderà possibile utilizzare in modo efficiente numerosi rifiuti combustibili provenienti da diversi settori dell'economia, sostituire la combustione del carbone ed espandere la base di risorse delle imprese energetiche", ha detto a RIA Novosti la ​​professoressa associata della Scuola di Ricerca in Fisica dei Processi ad Alta Energia della TPU, Candidata in Scienze Fisiche e Matematiche, Ksenia Vershinina. I risultati di tali studi sono stati pubblicati nel prestigioso Journal of the Energy Institute.

Ricavare energia dai rifiuti può essere utile per qualsiasi impresa, regione o persino intere nazioni, se interessate allo sviluppo delle appropriate tecnologie per l'utilizzo energetico di componenti e rifiuti di bassa qualità.

Diagnostica delle riserve idriche

250 scienziati nell'ambito del Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente (UNEP), hanno preparato il rapporto "Global Environment Outlook 6" dove si afferma che se le misure per proteggere l'ambiente non verranno rafforzate in maniera significativa, entro la metà del secolo potrebbero verificarsi milioni di morti premature causate principalmente dall’inquinamento delle riserve di acqua dolce.

Gli ambientalisti notano che oggi è particolarmente importante imparare a tracciare e limitare la distribuzione in natura della sostanza imidacloprid, che è stata usata per decenni come insetticida, e la sua presenza nell'ambiente è aumentata pericolosamente.

Scienziati dell’Università del Sud degli Urali (SUSU) hanno condotto uno studio congiunto con i colleghi dell'Università di Ghent, in Belgio, del Centro per le Eccellenze in Micotossicologia della facoltà pubblica della salute e della facoltà delle scienze farmaceutiche.

Hanno proposto di rilevare la presenza dell’imidacloprid nell'acqua con il metodo elettrochimico, utilizzando un sensore capacitivo (capace cioè di funzionare senza contatto fisico con l'oggetto in esame) basato su polimeri con impronte molecolari.

"A nostra conoscenza, questo è il primo sensore capacitivo basato su polimeri a impronta molecolare per rilevare l'imidacloprid nell'acqua. Inoltre, per la prima volta, è stato introdotto un approccio in due fasi per rilevare la distorsione di intermodulazione con una fase di rigenerazione tra ciascuna analisi. Ciò ha aggiunto la capacità di utilizzare sequenzialmente ogni elettrodo 32 volte", ha detto a RIA Novosti la ricercatrice senior presso il Centro scientifico ed educativo sulle nanotecnologie della SUSU Natalia Beloglazova.

Secondo la dottoressa Beloglazova, altri metodi per determinare le sostanze pericolose, ad esempio la cromatografia, richiedono una lunga preparazione del campione, una grande quantità di solventi e attrezzature più costose. In futuro, il sensore sviluppato potrà essere integrato in piattaforme autonome per la diagnostica delle riserve idriche. Questi studi sono pubblicati su Scientific Reports.

Prevenzione dei disastri

Negli ultimi anni è emerso lo sviluppo di misure efficaci per prevenire disastri catastrofici come quelli delle centrali nucleari di Chernobyl e Fukushima. Attualmente la Russia sta costruendo centrali nucleari in Turchia, Finlandia, Cina, Bielorussia, India, Bangladesh. Sono previsti ulteriori sistemi di protezione passiva, i cosiddetti "dispositivi di contenimento del melt", per garantire una maggiore sicurezza dei reattori di terza generazione +.

In caso di grave perdita di liquido refrigerante, il contenitore del reattore potrebbe fondere. In questo caso, il dispositivo di localizzazione della fuoriuscita diventa uno dei sistemi di protezione passiva della sicurezza nucleare e garantisce l'isolamento delle fondamenta e impedisce la fusione del recipiente del reattore e il suo nucleo.

I resti dei materiali tossici radioattivi del nucleo, in caso di malaugurato incidente, cadrebbero comunque in una trappola speciale, dove vengono raffreddati a temperature alle quali sarà possibile il lavoro delle squadre di soccorso. Gli scienziati dei materiali dell'Università Nazionale di Ricerca Tecnologica (NUST) "MISiS" stanno portando avanti un progetto per selezionare un nuovo materiale per la trappola di fusione, che garantirà i parametri richiesti per l'affidabilità di funzionamento del reattore, comprese le modalità estreme.

"Siamo stati in grado di simulare la modalità di funzionamento di emergenza di un reattore nucleare in laboratorio e tracciare il comportamento dei vari materiali proposti per la realizzazione di una trappola. Analizzeremo il comportamento dei materiali e calcoleremo il livello minimo di resistenza del corpo della trappola, che garantisce l'eliminazione sicura delle conseguenze della fusione del nocciolo del reattore", ha detto a RIA Novosti il responsabile del laboratorio "Materiali ibridi nanostrutturati" NUST "MISIS", Alexander Komissarov.

Il materiale è stato preparato nell'ambito del Progetto 5-100. L'obiettivo del progetto è fornire sostegno statale alle principali università della Federazione Russa al fine di aumentare la loro competitività tra i principali centri di ricerca e istruzione del mondo.

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