"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 NH 3. 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.