DAL MARE ALLO SPAZIO, NEL NOME DELLA RICERCA

DAL MARE ALLO SPAZIO, NEL NOME DELLA RICERCA

ROMA – focus/ aise - Tecnologie e soluzioni innovative a sostegno della vita dell’uomo nello spazio durante le missioni di lunga durata su Luna e Marte. È questo l’obiettivo del progetto ReBUS, coordinato e finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), al quale partecipano ENEA, CNR, Istituto Superiore di Sanità (ISS), Thales Alenia Space, Kayser Italia, Telespazio e le Università degli Studi di Tor Vergata, Pavia e Federico II di Napoli, quest’ultima nel ruolo di capofila con Stefania De Pascale responsabile scientifico.
Il progetto triennale ReBUS punta ad avviare una linea di ricerca nazionale per realizzare sistemi biorigenerativi di supporto alla vita degli astronauti, obiettivo fondamentale per l’esplorazione umana dello spazio prevista entro le prossime due decadi, come indicato dall’agenda europea di Horizon 2020 e dalle roadmap dell’International Space Exploration Coordination Group e delle Agenzie spaziali italiana ed europea.
Il sistema biogenerativo – spiega Enea – sarà basato sull’integrazione di diversi organismi come piante, funghi, batteri e cianobatteri in modo da massimizzare l’uso delle risorse disponibili “in situ” e minimizzare contemporaneamente l’impiego di quelle esogene, riciclando la materia organica prodotta (residui alimentari, colturali e fisiologici). Nell’ambito del progetto, ENEA svilupperà sistemi di decomposizione e compostaggio degli scarti organici, basati sull’utilizzo di consorzi batterici e insetti.
“Sappiamo che l’uomo può sopravvivere nello spazio ma la sfida è garantire una permanenza ‘sostenibile’ di lungo periodo”, evidenzia Eugenio Benvenuto, responsabile Laboratorio Biotecnologie ENEA. “In questo contesto i sistemi biogenerativi di controllo ambientale e supporto alla vita sono essenziali per rigenerare le risorse necessarie all’equipaggio, ridurre al minimo l’approvvigionamento dalla Terra trasferendo al settore spaziale conoscenze e tecnologie innovative da settori tradizionali quali agricoltura, ingegneria, con impatti in termini di sostenibilità ambientale, efficienza energetica ed economia circolare”, aggiunge Benvenuto.
Il progetto ReBUS nel suo insieme si propone di affrontare i principali aspetti critici legati a questa sfida tecnologica, prevedendo anche altre linee di ricerca che riguardano lo studio di sistemi innovativi per la coltivazione di piante e micro-ortaggi in avamposti planetari; l’impiego di “simulanti” di suoli lunari e marziani integrati con bioprodotti ottenuti dalla degradazione delle biomasse di scarto; la valutazione degli aspetti di qualità e sicurezza alimentare allo scopo di contribuire al benessere psicofisico dell’equipaggio e lo studio di molecole e prebiotici antistress recuperati dagli scarti; la definizione del contesto e degli scenari anche in vista del supporto tecnologico industriale ad attività di ricerca e realizzazione dei prototipi.
Un sensore olografico e un metodo innovativo di intelligenza artificiale consentono di rilevare automaticamente la presenza di microplastiche in campioni marini, distinguendole dal microplankton: questo l’importante risultato di una ricerca pubblicata su Advanced Intelligent Systems (Wiley). Il lavoro ha coinvolto due gruppi dell’Istituto di Scienze applicate e sistemi intelligenti del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isasi): il gruppo di Olografia digitale di Pozzuoli, coordinato da Pietro Ferraro, in collaborazione con il gruppo di Intelligenza artificiale di Lecce.
Tale attività di ricerca è svolta nell’ambito del progetto interdisciplinare Pon “Sistemi di rilevamento dell’inquinamento marino da plastiche e successivo recupero-riciclo (Sirimap)”, uno dei cui obiettivi è proprio lo sviluppo di tecniche automatiche di monitoraggio delle plastiche in ambiente marino.
“L’inquinamento dei mari dovuto alla plastica è una delle maggiori emergenze ambientali che ci troviamo ad affrontare. Quando questi inquinanti scendono fino a dimensioni microscopiche, il problema è ancora più allarmante: le microplastiche possono infatti essere ingeriti della fauna marina destinata al consumo, entrando nella catena alimentare e causando effetti negativi sulla salute anche umana. Dimensioni ridotte degli inquinanti e vasta eterogeneità dei campioni marini, finora, hanno impedito di effettuare uno screening automatico ed accurato mirato a conoscere l’abbondanza delle microplastiche”, spiegano Vittorio Bianco e Pasquale Memmolo del Cnr-Isasi. “Il metodo da noi proposto utilizza le informazioni fornite da un microscopio olografico a contrasto di fase, per estrarre da ciascun elemento analizzato un’ampia e inedita gamma di parametri altamente distintivi per questa classe di inquinanti. Tali parametri hanno consentito di addestrare un’architettura di intelligenza artificiale a distinguere le microplastiche da microalghe di dimensione e forma in apparenza similari”.
“L’unione di olografia digitale e intelligenza artificiale ci ha consentito di riconoscere decine di migliaia di oggetti appartenenti a diverse classi con accuratezza superiore al 99%. Più in dettaglio, la segnatura di contrasto di fase, che dipende dallo spessore ottico di ciascun oggetto illuminato, consente di determinare un nuovo insieme di caratteristiche olografiche, come ad esempio la support fractality o il fill ratio, che si aggiungono a quelle tipicamente utilizzate nelle classificazioni. Ciò ha consentito di definire un marcatore ottico, ovvero un insieme di parametri morfologici univoci per un’ampia classe di microplastiche, che include materiali, forme e dimensioni vari” aggiunge Pierluigi Carcagnì, ricercatore Isasi-Cnr. “Finora, il riconoscimento delle microplastiche in campioni marini ha richiesto lunghe ispezioni di ogni singolo oggetto al microscopio ottico da parte di personale esperto, riducendo il numero di elemento analizzabili, poche decine per ora di ispezione, e l’accuratezza del riconoscimento. Il nuovo metodo di olografia digitale fornisce invece un riconoscimento oggettivo di un numero statisticamente rilevante di campioni, fino a centinaia di migliaia di oggetti l’ora, con microscopi realizzabili in configurazioni portatili per analisi in situ della qualità delle acque”. (focus\ aise) 

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