Nuova luce sui contenuti e i processi dell’oceano
La nostra capacità di gestire in modo sostenibile gli oceani del mondo è essenziale per la conservazione della biodiversità, l’azione per il clima, la sicurezza alimentare e persino l’energia rinnovabile e la salute umana. La scienza oceanica può sostenere tale obiettivo con dati che ci aiutano a comprendere il presente e a prevedere le condizioni future che influiscono sulla salute degli oceani. Il progetto TechOceanS, finanziato dall’UE, ha individuato le lacune critiche nel monitoraggio degli oceani, sviluppando tecnologie nuove o migliorate per colmarle. Queste riguardano almeno 12 delle 19 variabili oceaniche essenziali dal punto di vista biogeochimico e biologico e degli ecosistemi e almeno 39 delle 73 sottovariabili, oltre a rifiuti, plastiche, biotossine, parassiti, agenti patogeni e inquinanti organici.
Il sistema dei carbonati e i nutrienti oceanici
La misurazione della CO2 è una priorità per la chimica oceanica. TechOceanS ha sviluppato un sensore in situ che utilizza la fluorescenza risolta nel tempo per misurare a distanza la velocità con cui gli oceani fissano la CO2 utilizzando la luce solare (fotosintesi o produttività primaria). «Il nuovo sensore è più compatto del 72 %, richiede l’80 % di potenza in meno (meno di due Watt) e può operare in acque molto più profonde (2 000 m contro 600 m) rispetto alle versioni precedenti. Ciò permetterà di effettuare per la prima volta misurazioni complete della produttività primaria degli oceani», spiega il coordinatore del progetto Matt Mowlem del National Oceanography Centre. I sensori chimici microfluidici migliorati possono misurare due parametri contemporaneamente. In questo modo sarà possibile misurare a distanza la CO2 disciolta (a complemento del pH o dell’acidità) attraverso misure accoppiate di alcalinità totale e carbonio inorganico disciolto. Saranno inoltre misurati importanti nutrienti oceanici come nitrato/fosfato e fosfato/silicato.
Popolazioni biologiche, materiali organici e habitat
«Per accertare quali specie siano presenti e la loro abbondanza in aree specifiche, TechOceanS ha adattato e ottimizzato un campionatore di acidi nucleici a cartuccia per renderlo più semplice e robusto, pur prelevando un maggior numero di campioni. Lo strumento, ora messo in commercio da McLane Research Laboratories (USA), è in grado di catturare i frammenti di DNA provenienti da organismi interi sia di grandi che di piccole dimensioni», afferma Mowlem. Questo dovrebbe aiutare gli scienziati a rispondere a domande sull’abbondanza, la diversità e la distribuzione degli organismi marini, tra cui fito e zooplancton, microbi, microalghe, invertebrati, pesci, tartarughe, uccelli, mammiferi, coralli, fanerogame e mangrovie. È stato inoltre sviluppato un concetto di rilevamento in situ per la misurazione ad alta capacità di materiali organici (da centinaia a potenzialmente migliaia di misurazioni) tra cui inquinanti, tossine e acidi nucleici. A tal fine, si utilizzano reagenti in forma solida, in polvere o in gel, così da estendere la durata di vita da ore a mesi rispetto ai reagenti in soluzione.
Fitoplancton e microplastiche
L’Underwater Vision Profiler 6 (UPV6) è un sensore di imaging quantitativo già esistente, utilizzato per monitorare il particolato grossolano e il plancton. TechOceanS ha sviluppato UVP6m, che ha ridotto la dimensione minima per il rilevamento delle particelle a 10 µm e per la classificazione a 100 µm. «Il sensore è stato integrato con due tipi di alianti oceanici utilizzando SIRMA™, un dispositivo intelligente che trasforma un cavo convenzionale in un’unità di elaborazione intelligente. L’elaborazione automatica delle immagini e l’edge computing sono in fase di sviluppo», osserva Mowlem. Insieme, questi risultati colmeranno le principali lacune nell’individuazione degli organismi marini e nel monitoraggio degli habitat e dei rifiuti. Tutti i protocolli e le tecniche di raccolta dei dati contribuiscono alle piattaforme ad accesso aperto Ocean Best Practices System e Better Biomolecular Ocean Practices mentre, al termine del progetto, tutti i dati saranno resi pubblici. TechOceanS ha fornito un tesoro di tecnologie e dati che supporteranno la comunità scientifica oceanica, l’industria, i gruppi di regolamentazione e i responsabili politici a lavorare per una gestione sostenibile degli oceani. «TechOceanS ha messo insieme un team altamente qualificato di sviluppatori di tecnologie ed esperti di applicazioni, che sono ansiosi di sentire i potenziali collaboratori, contributori, utenti e partner», conclude Mowlem.
Parole chiave
TechOceanS, oceano, sensore, produttività primaria CO2, organismi marini, variabili oceaniche essenziali, rilevamento oceanico, fitoplancton, microplastiche
