L'aula di Scienze si è impegnata a mostrare, e in parte a riprodurre, come il limite possa diventare opportunità: Frassati

"Il limite, per la nostra gente, è sempre motore di ingegno e
                         creatività. Storie di persone, normali e straordinarie, che
                          hanno vinto battaglie contro piccole e grandi avversità,
                     trasformando gli ostacoli in idee che cambieranno il nostro
                                                                            futuro".

       L’aula di Scienze si è impegnata a mostrare,
                   e in parte a riprodurre,
       come il limite possa diventare opportunità:
•   dalla messa a punto di
    impianti di coltivazione
    idroponica e acquaponica
    per coltivare in tutto il
    mondo senza terreno
    oltrepassando i limiti imposti
    da condizioni climatiche o di
    inquinamento avverse

                                          • passando da sistemi di
                                            depurazione senza filtri che
                                            sono in grado di purificare
                                            acque inquinate e radioattive
                                            sfruttando la vaporizzazione
                                            selettiva,

    • fino all’utilizzo di tonnellate di scarti di arance da cui due
      siciliane estraggono una fibra “intelligente” e sostenibile.

I pesci necessitano di un ambiente pulito e ben
                                      ossigenato, e di un nutrimento adeguato.
                                      Producono rifiuti solidi o liquidi, che vengono
                                      attaccati da diversi ceppi batterici, i quali
                                      trasformano l’azoto organico in ammonio e
                                      nitriti/nitrati, sostanze inorganiche formate da
                                      azoto e ossigeno, che servono da nutrimento per
                                      le piante.

IN NATURA E NELL’ACQUARIO MARINO
L’azoto in natura è presente sotto varie forme, in molecole organiche complesse (le
proteine) e in forma inorganica: ammoniaca (NH₃), azoto gassoso presente
nell’atmosfera (N₂), nitrati prevalenti nel suolo (NO₃).

L’azoto è una molecola stabile e poco reattiva chimicamente e, nonostante ciò, in
natura può essere convertito in azoto ammoniacale (NH₃) attraverso la fissazione
biologica: i legami della molecola N₂ vengono scissi per mezzo della nitrogenasi, un
particolare enzima presente in alcuni ceppi batterici azotofissatori. Si diffondono così
nell’ambiente piccole quantità di azoto.

Oltre che dagli escrementi degli animali, l’ammoniaca si genera anche dalla
decomposizione degli organismi morti. I batteri ammonizzanti “spezzettano”
(idrolizzano) le proteine e gli amminoacidi presenti nelle deiezioni animali e nei loro
corpi in decomposizione producendo NH3. Questo processo porta all’eliminazione
dell’ammoniaca (pesci), dell’acido urico (uccelli e rettili) e dell’urea (animali urotelici).

Lo stadio successivo è la nitrificazione, ossia la trasformazione dell’ammoniaca (NH₃)
in ioni ammonio (NH₄)+ e in ioni nitrito (NO₂)⁻ e successivamente in ioni nitrato
(NO₃)⁻ ad opera dei batteri nitrificanti.

Dopo il processo di nitrificazione, le piante rilasciano delle sostanze contenenti azoto
i cui residui vengono riconvertiti dagli stessi batteri attraverso il processo di
denitrificazione.

L’ammoniaca è tossica per tutti gli organismi viventi, specialmente se presente
totalmente nella forma neutra NH₃ ; questo succede a valori di pH alcalini (10-12).

A valori di pH= 7,5 quasi tutto l’azoto ammoniacale è presente sotto la forma carica
(NH₄)⁺ assai meno tossica. Siccome il pH caratteristico dell’acquario marino assume
valori leggermente alcalini (8,1-8,4) circa il 12 % dell’azoto ammoniacale è sotto la
forma più tossica NH₃.

NITRIFICAZIONE
L’ammoniaca, vista la tossicità, deve essere velocemente trasformata; di questo si
occupano i batteri nitrificanti diffusi nel suolo e nelle acque.

Si tratta di un processo
strettamente aerobio, avviene
solo in presenza di O₂ ; i batteri
preposti a tale compito ottengono
da queste ossidazioni l’energia
necessaria per la sintesi di
composti organici utili per il loro
metabolismo        autotrofo      e
eterotrofo.

                                          Nitrobacter (Ingrandimento: x6000 in
                                          formato 6x4.5cm)
L’energia associata al singolo processo di nitrificazione è scarsa, quindi per le loro
necessità metaboliche i batteri devono trasformare grandi quantità di materia.

I batteri nitrificanti più diffusi sono Nitrosomonas e Nitrobacter, abitano suolo,
acque dolci e marine a pH non inferiori a 5,5 e in un intervallo di temperature tra 5
e 35° C (T= 25-30°C).

    1) Reazioni di nitrificazione (ossidazione di ammoniaca a nitrito):
    (NH₄)⁺ + 3/2O₂ → (2H)⁺ + (NO₂)⁻ + 2H₂O

    2) La trasformazione del nitrito a nitrato (ossidazione di nitrito a nitrato):
    NO₂- + 1/2 O₂ → (NO₃)⁻

Wow è un sistema che sfrutta il principio fisico
dell’evaporazione dell’acqua per separarla dagli
inquinanti, come le scorie radioattive, in modo da
purificare le acque. Fino ad oggi questo processo non
rende l’acqua totalmente pura a causa delle particelle che
rimangono nel vapore.
L’ingegnere padovano Adriano Marin nel 2005 ha
scoperto quasi per caso un metodo innovativo per
separare anche questi residui dall’acqua, ottenendo
prestazioni altissime senza l’uso di filtri o sostanze che
creerebbero altre scorie inquinanti.

ORANGE FIBER
IDEA:    Ogni anno in Sicilia si producono 700 mila tonnellate di scarti vegetali
derivati dalle arance (in gergo pastazzo). Qualche anno fa, Adriana Santanocito,
specializzata in nuovi materiali e tecnologia della moda, alla ricerca di tessuti
ecosostenibili, decide di creare un tessuto estraendo la cellulosa dal pastazzo.
PERCHÉ LA CELLULOSA? La cellulosa contenuta nella buccia dei frutti (parete
delle cellule vegetali) è ideale per ricavarne del filo poiché è un polisaccaride con
una struttura fibrosa.

Successivamente viene convertita in acetato di cellulosa. In che modo?

Si sostituiscono tutti i gruppi
ossidrilici della cellulosa con
gruppi      acetilici;   questo
comporta sulla fibra un
progressivo minor carattere
"cellulosico"(arancia) e un
maggior carattere "sintetico
(tessuto).

BREVETTO: Adriana espone il progetto alla sua amica Enrica Arena, laureata in
Cooperazione internazionale, e insieme decidono di testare la fattibilità dell’idea,
in collaborazione con Dipartimento di Chimica dei materiali del Politecnico di
Milano.
 I passaggi che hanno eseguito sono i seguenti:
1. Estrazione della cellulosa dalla buccia di arancia.
2. Lavorazione di questa per la realizzazione dell’acetato di cellulosa.
3. Ottenimento del filo.

AZIENDA: nel Febbraio del 2014 il duo
Orange Fiber apre le prime fabbriche con
sede a Catania (città natale di Adriana e
Enrica) e in Trentino.

PROTOTIPO: nel Settembre del 2014
riescono a presentare il loro primo
manufatto, il quale si può colorare con
qualsiasi tinta e stampare. I primi due
modelli realizzati sono in raso e pizzo.

CURIOSITÀ:
Grazie all’utilizzo delle nanotecnologie
sono state inserite nelle fibre, delle
microcapsule con oli essenziali di agrumi
e vitamina C a lento rilascio (durata di
circa 20 lavaggi). Si sta studiando una
ricarica tramite ammorbidenti specifici.
 Si stanno inoltre testando nuovi tessuti a
partire dalla mela e dall’uva in quanto
contengono, come tutti i vegetali,
cellulosa.

Questo filato cosmetico, sostenibile ed
“intelligente”, dunque, è un articolo che
si prevede rappresenterà entro il 2030
l’80% del mercato totale del tessile.