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La ricerca sull’acqua e i vantaggi delle nanotecnologie

Le nanotecnologie possono migliorare l’accesso all’acqua dei cittadini, implementando alcuni punti dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite e sostenendo nuove visioni per la sostenibilità ambientale. Negli ultimi decenni, i nanomateriali sono stati oggetto di attività di ricerca e sviluppo e sono stati applicati con successo in molti campi, come la catalisi, la medicina, il sensing e la biologia. In particolare, l’applicazione dei nanomateriali nel trattamento dell’acqua e delle acque reflue ha attirato ampia attenzione. A causa delle loro piccole dimensioni e quindi delle grandi aree superficiali specifiche, i nanomateriali hanno forti capacità di assorbimento e reattività. Inoltre, la mobilità dei nanomateriali in soluzione è estremamente elevata. È stato riportato che metalli pesanti, inquinanti organici, anioni inorganici e batteri vengono rimossi con successo da vari tipi di nanomateriali. I nanomateriali più studiati per il trattamento dell’acqua e delle acque reflue includono principalmente nanoparticelle di metallo zerovalente (Ag, Fe, Zn), nanoparticelle di ossidi di metallo (TiO2, ZnO e ossidi di ferro), nanotubi di carbonio (CNT) e nanocompositi. 

La purificazione dell’acqua mediante la nanotecnologia sfrutta materiali nanoscopici come i nanotubi di carbonio e le fibre di allumina per la nanofiltrazione. Utilizza anche membrane di filtrazione fatte di zeolite, un materiale con una fitta rete di pori dal diametro inferiore al nanometro, nonché nanocatalizzatori e nanoparticelle magnetiche. Gli studi sulla depurazione delle acque, mediante nanomateriali, sono stati indirizzati sulle acque reflue di qualsiasi origine: sotterranee, per scopo potabile, superficiali e acqua di mare. La ricerca sull’acqua si è spinta per ottenere la rimozione di ogni tipo d’inquinante organico, inorganico e agenti patogeni. Per implementare la ricerca su tali procedimenti estremamente importanti per la collettività, la visione imprenditoriale di figure pronte a mettersi al servizio della società e del benessere collettivo è da valorizzare. La società 4ward360, presieduta da Sabrina Zuccalà, punta a rafforzare la capacità dell’impresa di incidere positivamente su tutto il contesto sociale.

 

 

Le nanotecnologie e lo sviluppo della tecnologia 5D

La ricerca legata alle nanotecnologie ha consentito di generare il passaggio alle applicazioni in 5D. Nuovi e importanti supporti digitali per immagazzinare tantissime informazioni e per costruire supporti per lo storage del futuro attraverso laser, il vetro e le nanotecnologie sono state elaborate da un team della University of Southampton, secondo i cui ricercatori è possibile salvare fino a 500 TB di dati su un supporto dalle dimensioni di un CD. La tecnica è stata battezzata 5D.

L’ University of Southampton aveva sviluppato delle idee relative al 5D, per la realizzazione di memorie cosiddette eterne, che possano contenere quantità di dati inimmaginabili per essere poi tramandate alle generazioni future, mantenendosi inalterate nel tempo e senza deteriorarsi ad esempio ad alte temperature. Finora non era mai stato possibile realizzare supporti di questo genere, in primis per alcune problematiche di stampo tecnico che ne hanno rallentato lo sviluppo. Una di queste era la velocità di scrittura, estremamente lenta, ma adesso questo ostacolo sembra essere finalmente superato. La velocità a cui si è arrivati ora è di 230 Kb al secondo, con scrittura di 500 TB in 60 giorni circa eseguendo l’operazione in parallelo.

La tecnologia si chiama 5D in quanto cinque sono le “dimensioni” che la compongono: due sono quelle tipiche dello storage su CD, la terza è quella introdotta con i Blu-ray multi-layer, e ora si aggiungono la quarta e la quinta, legate a grandezza e orientamento della nanostruttura dentro al supporto, in questo caso il vetro.

A differenza delle tecnologie cloud, progettate principalmente per la conservazione temporanea delle informazioni,  lo storage 5D sul vetro può tornare utile nel lungo periodo per il salvataggio di archivi nazionali, musei, biblioteche e realtà private consentendo alle realtà istituzionali di tutelare attraverso l’innovazione nanotecnologica i beni culturali sia quelli fisici che quelli digitalizzati. Una scommessa importante su cui 4ward 360 sta investendo molto, attraverso le opportunità di network e sinergie che la presidente Sabrina Zuccalà sta sviluppando e implementando.

Il mondo del restauro e la coniugazione tra scienza e arte

Il mondo del restauro è riuscito a coniugare i valori della scienza e dell’arte. Un ruolo chiave viene svolto dall’impiego delle nanotecnologie, che vengono utilizzate soprattutto per il consolidamento delle opere d’arte soggette ad ammaloramento. Le nanotecnologie sono entrate nei beni culturali, soprattutto per il consolidamento, e vengono utilizzate per consolidare opere ammalorate, oppure per cambiare e modificare le caratteristiche chimico-fisiche della superficie, per esempio per renderla idrorepellente, oppure per cambiare e modificare le caratteristiche di tutto il materiale. Proprio il consolidamento oggi rappresenta l’80% delle applicazioni delle nanotecnologie, che vengono impiegate per gli affreschi, ma anche per opere lapidee, come il restauro di materiali calcarei e graniti, o per gli smalti. Nel caso del restauro degli affreschi è importante capire quali sono i materiali utilizzati per poter scegliere la miglior tecnica di consolidamento. Il processo di deterioramento del dipinto in affresco avviene quando negli spazi superficiali o subsuperficiali, in genere si tratta di microfratture, si verifica un indebolimento del pigmento.

4Ward360 sede operativaL’affresco rischia così di spolverare, cioè di essere ridotto in polvere dall’indebolimento ed essere spazzato via insieme allo sporco quando la superficie viene pulita, per esempio con un solvente, dal restauratore. Proprio su queste microfratture vanno ad agire le nanoparticelle, come le nanocalci, che hanno il compito di riempire le microfratture e consolidare l’intonaco e con esso il pigmento. Coniugare i valori di scienza e arte vuol dire lavorare per l’innovazione e la tutela dei beni culturali. Nel mondo dei beni culturali e della formazione per la tutela e valorizzazione degli affreschi risulta sempre più importante formare all’utilizzo di applicazioni semplici per la creazione di nuovi materiali e strumenti per manipolare oggetti su qualsivoglia scala dimensionale, applicazioni più avanzate alla base di nanocomputers massicciamente paralleli, auto-replicazione e nanodispositivi intelligenti, capaci di interagire col loro ambiente. Società leader in tali trattamenti è 4ward360, presieduta dall’imprenditrice Sabrina Zuccalà, che ha sviluppato una formulazione nanotecnologica di matrice Si02 veicolata dall’acqua da utilizzarsi per proteggere dal degrado e dai graffiti, monumenti storici, statue e, nello specifico, per la protezione degli affreschi dal degrado urbano e dagli agenti atmosferici e inquinanti. Grazie all’innovazione sviluppata da 4ward360, le nano particelle di SiO2 si dispongono all’interno delle microporosità (le nano particelle hanno una dimensione pari a un milionesimo di millimetro) e creano una struttura bi-e tridimensionale in scala nanometrica, formando un campo di bassa tensione.

Nanotecnologie e nanomateriali per l’evoluzione della medicina

Le nanotecnologie e i nanomateriali contribuiranno sempre più al miglioramento della vita dell’uomo. Materiali a base di nanotubi di carbonio possono aiutare a riconnettere i neuroni danneggiati nelle lesioni spinali: una collaborazione internazionale di ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, dell’Università di Trieste e del Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales CIC biomaGUNE (Spagna) è riuscita a dimostrarlo per la prima volta in modelli animali in vivo, dopo anni di studio in colture cellulari.  I nanotubi di carbonio rappresentano il materiale più promettente per costituire ponti artificiali tra neuroni danneggiati, perché ricoprono due funzioni fondamentali: possono servire da impalcatura “meccanica” di sostegno per le cellule nervose, ma anche potenziare i loro segnali di comunicazione, favorendo la maturazione di nuove cellule nervose e regolando la formazione delle sinapsi.

I ricercatori, con l’aiuto di startup innovative, possono dimostrare l’efficacia di una sorta di spugna di nanotubi di carbonio, sviluppando nuove dinamiche con i nanomateriali, intrecciati nel riconnettere le fibre nervose in una serie di animali reduci da lesione spinale.

www.giorgiotaddia.com10681“Dall’elettronica alla digitalizzazione, dalla medicina all’ingegneria ai più svariati settori industriali, anche se appena agli inizi, le nanotecnologie determinano performance notevolmente superiori a tutti gli standard precedenti“, ha recentemente dichiarato l’imprenditrice Sabrina Zuccalà, presidente di 4ward360.  Nel progredire con la medicina e la nanotecnologia per le cellule nervose bisognerà stabilire in quali condizioni si possano eseguire impianti di questo tipo: nel recente studio, l’integrazione in nanotubi di carbonio è stata inserita nella fase di lesione acuta, prima che sui neuroni morti o danneggiati si formasse tessuto cicatriziale (la cosiddetta cicatrice gliale, formata da cellule della glia, le cellule immunitarie del sistema nervoso).

Inoltre, la sfida in tale applicazione settoriale sarà quella di stabilire se le stesse connessioni presenti prima della lesione saranno ripristinate o se si stabiliscano nuove connessioni che prima non esistevano. Le sfide della medicina contemporanea sono legate alle nanotecnologie e all’utilizzo dei nanomateriali.