Formazione a inizio carriera e tecnologie di rilevamento per combattere la proliferazione della plastica
Ogni anno vengono rilasciate nell’ambiente oltre 300 000 tonnellate di plastica, il che si dimostra allarmante in particolare in quanto molti di questi rifiuti si presentano sotto forma di particelle così piccole da risultare invisibili. Particelle di plastica di dimensioni micrometriche e nanometriche, note anche come microplastiche e nanoplastiche (MNP), sono state trovate ovunque: nel suolo, nell’acqua, nell’aria e persino nei nostri corpi. Esse vengono aggiunte intenzionalmente ai processi industriali (MNP primarie) o si originano a partire dalla disgregazione di plastica di dimensioni maggiori nell’ambiente (MNP secondarie). Per proteggere le forniture idriche, uno dei principali vettori di inquinamento ambientale, la direttiva sull’acqua potabile della Commissione europea, rivista nel 2021, affida alle aziende idriche maggiori responsabilità in termini di operazioni di ispezione. Il progetto MONPLAS, finanziato con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, supporta il rilevamento della plastica nelle acque mediante lo sviluppo di tecnologie innovative.
Formazione in microscopia e spettroscopia
Data la presenza sempre più diffusa delle microplastiche nell’ambiente, emerge la necessità di un maggior numero di dati sulle fonti, sulla quantità e sui tipi di MNP a cui sono esposti gli esseri umani, nonché sui rischi per la salute ad esse associati. Di conseguenza, i ricercatori stanno cercando di sviluppare strumenti a basso costo per valutare le MNP in campioni idrici e di altro genere. I metodi esistenti per il rilevamento delle MNP richiedono apparecchiature costose e personale altamente qualificato. Fornendo una formazione con un elevato livello di competenza, MONPLAS consente ai ricercatori di sviluppare tecnologie e strumenti di rilevamento innovativi e a basso costo. MONPLAS prepara 14 ricercatori in fase iniziale della carriera permettendo loro di fare esperienza pratica con i metodi esistenti. Questi studiosi ricevono formazione in materia di campionamento delle microplastiche, preparazione dei campioni e tecniche fotoniche generali utilizzate per le analisi. Le tecniche convenzionali per il rilevamento delle MNP prevedono l’impiego di una serie di strumenti di microscopia e spettroscopia. La spettroscopia Raman, simile alla spettrometria a trasformata di Fourier, utilizza la luce per identificare la composizione chimica di queste particelle, mentre altri metodi a disposizione dei ricercatori formati da MONPLAS sono la microscopia a fluorescenza e la microscopia a forza atomica combinata con la spettroscopia a infrarossi.
Metodi e tecnologie innovative
La formazione del personale nell’impiego dei metodi convenzionali è solo una parte della risposta fornita dal progetto. L’obiettivo principale di MONPLAS, infatti, è lo sviluppo di tecnologie da integrare in strumenti efficienti e convenienti, progettate per sostenere l’attuazione della legislazione dell’UE in relazione al rilevamento delle MNP. La seconda fase della preparazione degli scienziati è quindi costituita dallo sviluppo di un’ampia gamma di possibili soluzioni, tra cui il progresso delle tecniche esistenti e la creazione di nuove tecnologie. Per questa ragione i partecipanti approfondiscono temi quali l’ottica, l’acustica e lo sviluppo di sensori e chip. Una strada fruttuosa in tal senso è quella di implementare l’apprendimento profondo per individuare le MNP. Secondo Clementina Vitali, ricercatrice di MONPLAS: «Abbiamo progettato un flusso di lavoro basato sull’intelligenza artificiale con la finalità specifica di riconoscere e classificare le particelle di microplastica. Questo sistema migliora significativamente l’efficienza e l’accuratezza che possiamo garantire nell’identificazione e nell’analisi delle microplastiche in vari campioni.» I ricercatori di MONPLAS dimostrano grande ingegno nell’affrontare le sfide associate alla necessità di assicurare un approvvigionamento idrico sicuro. Mentre in un caso il processo per la risoluzione del problema di migliorare il rilevamento delle MNP attraverso la spettroscopia Raman ha portato alla soluzione economica ed elegante di utilizzare lamine metalliche per potenziare i segnali attraverso nanostrutture plasmoniche, in un altro studio la ricerca si è incentrata sulla creazione di nanomateriali dotati di proprietà simili a quelle degli enzimi per il biorilevamento, con l’obiettivo di integrare metodi diagnostici molecolari e nanotrasduttori in piccoli dispositivi di tipo «lab-on-a-chip» per incrementare l’accessibilità e l’efficienza dei test. Rispetto ai livelli del 2019, si prevede che la produzione globale di plastica triplicherà entro il 2050. MONPLAS, prestando particolare attenzione all’innovazione tecnica e alla formazione dei ricercatori nella fase iniziale della propria carriera coinvolti nel progetto, è impegnato a comprendere meglio i rischi associati alle micro e alle nanoplastiche e a rafforzare i processi di rilevamento e protezione delle forniture di acqua pulita.
Parole chiave
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