GREEN 2nd Local Training Session
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GReening business through the
Enterprise Europe Network
GREEN 2nd Local Training Session
Unioncamere del Veneto - Eurosportello del Veneto
26 aprile 2011
“Le nanotecnologie e la tutela ambientale”
Dott. Francesco CHISSO
European Commission
Enterprise and Industry
GReening business
through the Enterprise
Europe Network
Argomenti della presentazione:
trattamento aria
trattamento acque
catalizzatori
nanosensori
isolamento termico
packaging
fotovoltaico
beni culturali
energia
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TRATTAMENTO ARIA – Filtri attivi per condizionatori
Sistemi con TiO2 anatasio nanoparticellare fotocatalitico
La sua caratteristica principale è costituita
dall’attività fotocatalitica stimolata dalla luce
solare o da lampade . Le nanoparticelle emettono
cariche elettronegative sulla superficie delle sue
particelle quando queste sono stimolate dai raggi
UV o luce diretta. L’elettronegatività di superficie
promuove l’ossidazione (fotocatalisi) delle
sostanze organiche, e non, che si trovano in
prossimità della superficie. Coassorbe lo sporco
dopo la ossidoriduzione superficiale, depurando
l’aria circostante. Tale azione rimane
perennemente attiva.
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TRATTAMENTO ARIA – Cemento anti-smog
TX Active® è un principio attivo
fotocatalitico per prodotti cementizi in
grado di abbattere gli inquinanti organici e
inorganici presenti nell’aria, la cui efficacia
è stata a lungo testata e quindi certificata
da importanti centri di ricerca indipendenti
(CNR, ARPA, Centro Ricerche di Ispra).
DIVES MISERICORDIA di Richard Meier
In una grande città come Milano, i
ricercatori hanno calcolato che - sulla base
delle evidenze sperimentali - rivestire con
prodotti contenenti TX Active® il 15%
delle superfici urbane a vista consentirebbe
di ridurre l’inquinamento di circa il 50%.
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TRATTAMENTO ACQUA
RECAM® (REactive CArbon Material) e’ un nuovo
nanostrutturato cristallino ed altamente reattivo
caratterizzato da piani grafenici che assumono all’interno
del materiale una particolare struttura e conformazione
conferendo al materiale proprieta’ uniche in termini di
capacita’ di rimozione dei contaminanti e proprieta’
energetiche.
Rimuove contaminanti organici portandoli
alla completa mineralizzazione
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CATALIZZATORI – Catalizzatori per auto
Mazda Motor Corporation ha sviluppato la prima
marmitta catalitica per autovetture impiegando
nanotecnologie, creando una struttura di
materiali catalitici che riduce sostanzialmente la
quantità dei metalli preziosi che vengono
utilizzati come ad esempio il platino e il palladio.
Il nuovo sviluppo permetterà Mazda di ridurre la
quantità di questi materiali dal 70 al 90 per
cento, senza modificare le prestazioni per quanto
riguarda il trattamento dei gas di scarico né la
durata rispetto le marmitte catalitiche
convenzionali.
La single nanotecnologia è la tecnologia in grado
di controllare particelle ancora più piccole della
nanotecnologia.
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
Monitoraggio in situ di inquinanti
inorganici come i metalli pesanti da
eseguirsi in continuo o ad intervalli
discreti con successiva trasmissione
del dato mediante rete informatica
in tempo reale.
Il nanosensore sviluppato presso i
laboratori Nanofab, permette di effettuare
delle analiisi elettrochimiche in situ con un
limite di rilevazione simile a quello
utilizzato con apparecchiatura in
laboratorio.
Strutture d’oro generate all’interno
dei nanopori
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
Sensore elettrochimico nanostrutturato per la determinazione
di Arsenico nelle acque
Metodi tradizionali di analisi:
Campionamento
Analisi di laboratorio
ICP-OES
ICP-MS
0.2 ppb < DL < 2 ppb
Sensore nanostrutturato:
Non necessita campionamento
Analisi in situ, ad es. ASV, AS-DPV
(Differential Pulse Voltammetry)
Obiettivo DL < 1 ppb
standard di qualità del DM 367/03
5 ppb (2008); 2 ppb (2015)
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
•Migliorato rapporto
signal/background
•Semplicità e rapidità di
utilizzo
Immagine del primo
•Adatti per applicazioni in elettrodo sperimentale NNE
situ – NanoFAB - CIVEN
•Economici
•Dispositivo “usa e getta”
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
La tecnologia del
DNA microarray
L’applicazione della tecnologia microarray alla diagnostica microbica rientra in un settore
dinamico e di particolare interesse, tuttora in corso di sviluppo: i microarrays sviluppati
per applicazoni microbiologiche, noti in letteratura con il nome di MDMs - Microbial
diagnostic microarrays.
Presso i laboratori ECSIN e NANOFAB di Veneto Nanotech sono in corso progetti di
ricerca per la realizzazione e messa a punto di una piattaforma microarray adatta ad
analisi microbiologiche di campioni per il monitoraggio ambientale.
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
La piattaforma microarray creata mostra un elevato grado di specificità nelle
reazioni di ibridazione effettuate e la sensibilità della piattaforma è in linea con i
dati di letteratura (dell’ordine di 104 copie genomiche utilizzando FRAMMENTO
KLENOW della DNA Pol I di E.coli).
La piattaforma microarray creata è quindi idonea per l’identificazione, anche
contemporanea, di diverse specie di patogeni: negli esperimenti effettuati sono
infatti stati identificati sia BATTERI che VIRUS. Anche per PARASSITI sono
presenti specifiche sonde nella piattaforma, qualora fossero disponibili all’analisi
tali campioni.
I risultati di ibridazione sono stati validati tramite PCR e CURVE DI MELTING.
Nel complesso, i risultati ottenuti dimostrano le notevoli potenzialità della
piattaforma microarray creata per il MONITORAGGIO AMBIENTALE.
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
Obiettivo delle ricerche è lo studio
della contaminazione biologica dei
liquami ed aerosol di impianti di
depurazione utilizzando metodologie
molecolari classiche e standardizzate,
quali PCR e Real Time PCR, accanto ad
un altro metodo altamente innovativo
rappresentato dai microarray a DNA,
che consentano di analizzare
contemporaneamente una serie di
generi, specie, ceppi microbici, in
termini sia qualitativi che quantitativi.
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NANOSENSORI – Monitoraggio ambientale
Incremento della sensibilita` mediante l’uso di nanoparticelle
luminescenti di silice come marcatori per DNA microarray
9 pM 0.9 nM
Concentrazione di DNA marcato
10000
Experimental
Limite di rilevabilità:
Fluorescence (arb. units)
Fitted
1000
nanoparticelle
luminescenti
Detection limit ~ 20 pM
2 x Background line y = 88
100
Background line y = 44
1E-12 1E-11 1E-10 1E-9 1E-8
Labeled DNA concentration
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ISOLAMENTO TERMICO – Nanogel
Con le nanotecnologie è possibile realizzare
sistemi di pannelli in policarbonato lucernario
trasparente riempito con aerogel. I pannelli
sono resistenti e di risparmio energetico
impatto, multi-parete di fogli di vetro che
caratterizzano un trattamento di superficie di
proprietà che forniscono quasi totale
resistenza agli effetti degradanti della luce UV.
La combinazione di nanogel e policarbonato
permette ad un duplice aumento quasi in modo
significativo le prestazioni termiche, senza
compromettere la trasmissione della luce e
crea il primo pannello in policarbonato
resistente alla condensa. Questo a sua volta
permette la flessibilità sia orizzontale e
verticale parete allineamento aggiungendo alla
libertà di progettazione generale.
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PACKAGING – Nanofilm barriera
Nanofilm barriera per packaging alimentare riciclabile, è
possibile raggiungere con un “monomateriale” le stesse
caratteristiche di film compositi
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BENI CULTURALI – Restauro e conservazione
Trattamenti al plasma di pulizia
NANOCALCE l’uso della nanocalce consente di ovviare ad una serie di
inconvenienti tipici dei trattamenti a base di calce convenzionali appena citati, quali
l’incompletezza del processo di carbonatazione, la scarsa profondità di penetrazione
raggiungibile, l’eccessivo quantitativo di acqua apportato alle pietre e l’alterazione
cromatica delle superfici.
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FOTOVOLTAICO – Processi di produzione roll-to-roll
Il rivoluzionario pannello fotovoltaico della NanoSolar deve il suo bassisimo costo
all’adozione di celle basate su una miscela di elementi chimici detta CIGS (C = rame, I =
indio, G = gallio, S = selenio) che garantiscono un rendimento del tutto paragonabile a
quello delle celle al silicio, ma a costi molto inferiori, talmente inferiori che la NanoSolar
ha introdotto i suoi nuovi pannelli sul mercato americano a 99 centesimi di dollaro/watt.
Un’altra innovazione dei pannelli NanoSolar è il sistema di produzione delle celle, la
miscela CIGS viene infatti stampata sotto forma di inchiostro su un materiale flessibile.
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ENERGIA – Sistema di stoccaggio di energia
Grazie alle nanotecnologie, si potrebbe riaprire alla grande la partita dei veicoli elettrici.
Protagoniste due imprese, l'Altair Nanotechnologies e la Phoenix Motorcars. L'oggetto
del desiderio sarà un tanto vituperato (dagli ecologisti) Suv, un quattro ruote piuttosto
pesante, anche con pianale di carico, adatto più alle flotte aziendali e a compiti di servizio
che alle spensierate gite da fuoristrada. Però sarà un Suv, secondo gli annunci delle due
aziende, del tutto rivoluzionario. Completamente elettrico, quindi con costi di
manutenzione ridotti di un ordine di grandezza sui suoi simili a benzina, avrà
un'autonomia di 160 chilometri con velocità massima di 150 chilometri orari. Non solo:
si ricaricherà, nelle stazioni di servizio, in soli dieci minuti (su prese industriali da 480
volts), mentre con la spina di casa ci vorranno 5 -10 ore.
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ENERGIA – Sistema di stoccaggio di energia
Evonik’s flexible ceramic membrane
SEPARION, is an outstanding example of an
innovation that would not have been possible
without nanotechnology.
This product improves the safety, performance and
lifetime of large-scale lithium-ion batteries. At the
end of 2008 Evonik and Daimler set up a strategic
alliance to drive forward the development and
production of lithium-ion battery cells and systems
for the automotive industry.
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ENERGIA – MAS nuovo sistema tetto
Costruzione di un edificio pilota con Pannelli
Modulari in Materiale Composito che sarà il
primo esempio di sfuttamento dell’energia
rinnovabile solare, per avere un bilancio
energetico positivo con costi comparati con le
attuali migliori tecnologie di costruzione,
Integrazione delle tecnologie di sfruttamento
dell’Energia Solare Termica e Fotovoltaica.
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Grazie per l’attenzione!
Veneto Nanotech S.c.p.A.
NANOFAB Laboratory
Torre Hammon
Via delle Industrie, 5
30175 Marghera – Venezia - Italy
Dott. Francesco Chisso
Technology Transfer
f.chisso@nanofab.it
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