Tecnologie appropriate per la gestione delle georisorse nei paesi in via di sviluppo e nei paesi dell'America Latina. Creazione di una metodologia multi criteria per la valutazione dei progetti di sviluppo umano

Benessere delle popolazioni, gestione sostenibile delle risorse, povertà e degrado ambientale sono dei concetti fortemente connessi in un mondo in cui il 20% della popolazione mondiale consuma più del 75% delle risorse naturali. Sin dal 1992 al Summit della Terra a Rio de Janeiro si è affermato il forte legame tra tutela dell’ambiente e riduzione della povertà, ed è anche stata riconosciuta l’importanza di un ecosistema sano per condurre una vita dignitosa, specialmente nelle zone rurali povere dell’Africa, dell’Asia e dell’America Latina. La natura infatti, soprattutto per le popolazioni rurali, rappresenta un bene quotidiano e prezioso, una forma essenziale per la sussistenza ed una fonte primaria di reddito. Accanto a questa constatazione vi è anche la consapevolezza che negli ultimi decenni gli ecosistemi naturali si stanno degradando ad un ritmo impressionate, senza precedenti nella storia della specie umana: consumiamo le risorse più velocemente di quanto la Terra sia capace di rigenerarle e di “metabolizzare” i nostri scarti. Allo stesso modo aumenta la povertà: attualmente ci sono 1,2 miliardi di persone che vivono con meno di un dollaro al giorno, mentre circa metà della popolazione mondiale sopravvive con meno di due dollari al giorno (UN). La connessione tra povertà ed ambiente non dipende solamente dalla scarsità di risorse che rende più difficili le condizioni di vita, ma anche dalla gestione delle stesse risorse naturali. Infatti in molti paesi o luoghi dove le risorse non sono carenti la popolazione più povera non vi ha accesso per motivi politici, economici e sociali. Inoltre se si paragona l’impronta ecologica con una misura riconosciuta dello “sviluppo umano”, l’Indice dello Sviluppo Umano (HDI) delle Nazioni Unite (Cfr. Cap 2), il rapporto dimostra chiaramente che ciò che noi accettiamo generalmente come “alto sviluppo” è molto lontano dal concetto di sviluppo sostenibile accettato universalmente, in quanto i paesi cosiddetti “sviluppati” sono quelli con una maggior impronta ecologica. Se allora lo “sviluppo” mette sotto pressione gli ecosistemi, dal cui benessere dipende direttamente il benessere dell’uomo, allora vuol dire che il concetto di “sviluppo” deve essere rivisitato, perché ha come conseguenza non il benessere del pianeta e delle popolazioni, ma il degrado ambientale e l’accrescimento delle disuguaglianze sociali. Quindi da una parte vi è la “società occidentale”, che promuove l’avanzamento della tecnologia e dell’industrializzazione per la crescita economica, spremendo un ecosistema sempre più stanco ed esausto al fine di ottenere dei benefici solo per una ristretta fetta della popolazione mondiale che segue un modello di vita consumistico degradando l’ambiente e sommergendolo di rifiuti; dall’altra parte ci sono le famiglie di contadini rurali, i “moradores” delle favelas o delle periferie delle grandi metropoli del Sud del Mondo, i senza terra, gli immigrati delle baraccopoli, i “waste pickers” delle periferie di Bombay che sopravvivono raccattando rifiuti, i profughi di guerre fatte per il controllo delle risorse, gli sfollati ambientali, gli eco-rifugiati, che vivono sotto la soglia di povertà, senza accesso alle risorse primarie per la sopravvivenza. La gestione sostenibile dell’ambiente, il produrre reddito dalla valorizzazione diretta dell’ecosistema e l’accesso alle risorse naturali sono tra gli strumenti più efficaci per migliorare le condizioni di vita degli individui, strumenti che possono anche garantire la distribuzione della ricchezza costruendo una società più equa, in quanto le merci ed i servizi dell’ecosistema fungono da beni per le comunità. La corretta gestione dell’ambiente e delle risorse quindi è di estrema importanza per la lotta alla povertà ed in questo caso il ruolo e la responsabilità dei tecnici ambientali è cruciale. Il lavoro di ricerca qui presentato, partendo dall’analisi del problema della gestione delle risorse naturali e dal suo stretto legame con la povertà, rivisitando il concetto tradizionale di “sviluppo” secondo i nuovi filoni di pensiero, vuole suggerire soluzioni e tecnologie per la gestione sostenibile delle risorse naturali che abbiano come obiettivo il benessere delle popolazioni più povere e degli ecosistemi, proponendo inoltre un metodo valutativo per la scelta delle alternative, soluzioni o tecnologie più adeguate al contesto di intervento. Dopo l’analisi dello “stato del Pianeta” (Capitolo 1) e delle risorse, sia a livello globale che a livello regionale, il secondo Capitolo prende in esame il concetto di povertà, di Paese in Via di Sviluppo (PVS), il concetto di “sviluppo sostenibile” e i nuovi filoni di pensiero: dalla teoria della Decrescita, al concetto di Sviluppo Umano. Dalla presa di coscienza dei reali fabbisogni umani, dall’analisi dello stato dell’ambiente, della povertà e delle sue diverse facce nei vari paesi, e dalla presa di coscienza del fallimento dell’economia della crescita (oggi visibile più che mai) si può comprendere che la soluzione per sconfiggere la povertà, il degrado dell’ambiente, e raggiungere lo sviluppo umano, non è il consumismo, la produzione, e nemmeno il trasferimento della tecnologia e l’industrializzazione; ma il “piccolo e bello” (F. Schumacher, 1982), ovvero gli stili di vita semplici, la tutela degli ecosistemi, e a livello tecnologico le “tecnologie appropriate”. Ed è proprio alle Tecnologie Appropriate a cui sono dedicati i Capitoli successivi (Capitolo 4 e Capitolo 5). Queste sono tecnologie semplici, a basso impatto ambientale, a basso costo, facilmente gestibili dalle comunità, tecnologie che permettono alle popolazioni più povere di avere accesso alle risorse naturali. Sono le tecnologie che meglio permettono, grazie alle loro caratteristiche, la tutela dei beni comuni naturali, quindi delle risorse e dell’ambiente, favorendo ed incentivando la partecipazione delle comunità locali e valorizzando i saperi tradizionali, grazie al coinvolgimento di tutti gli attori, al basso costo, alla sostenibilità ambientale, contribuendo all’affermazione dei diritti umani e alla salvaguardia dell’ambiente. Le Tecnologie Appropriate prese in esame sono quelle relative all’approvvigionamento idrico e alla depurazione dell’acqua tra cui: - la raccolta della nebbia, - metodi semplici per la perforazione di pozzi, - pompe a pedali e pompe manuali per l’approvvigionamento idrico, - la raccolta dell’acqua piovana, - il recupero delle sorgenti, - semplici metodi per la depurazione dell’acqua al punto d’uso (filtro in ceramica, filtro a sabbia, filtro in tessuto, disinfezione e distillazione solare). Il quinto Capitolo espone invece le Tecnolocie Appropriate per la gestione dei rifiuti nei PVS, in cui sono descritte: - soluzioni per la raccolta dei rifiuti nei PVS, - soluzioni per lo smaltimento dei rifiuti nei PVS, - semplici tecnologie per il riciclaggio dei rifiuti solidi. Il sesto Capitolo tratta tematiche riguardanti la Cooperazione Internazionale, la Cooperazione Decentrata e i progetti di Sviluppo Umano. Per progetti di sviluppo si intende, nell’ambito della Cooperazione, quei progetti che hanno come obiettivi la lotta alla povertà e il miglioramento delle condizioni di vita delle comunità beneficiarie dei PVS coinvolte nel progetto. All’interno dei progetti di cooperazione e di sviluppo umano gli interventi di tipo ambientale giocano un ruolo importante, visto che, come già detto, la povertà e il benessere delle popolazioni dipende dal benessere degli ecosistemi in cui vivono: favorire la tutela dell’ambiente, garantire l’accesso all’acqua potabile, la corretta gestione dei rifiuti e dei reflui nonché l’approvvigionamento energetico pulito sono aspetti necessari per permettere ad ogni individuo, soprattutto se vive in condizioni di “sviluppo”, di condurre una vita sana e produttiva. È importante quindi, negli interventi di sviluppo umano di carattere tecnico ed ambientale, scegliere soluzioni decentrate che prevedano l’adozione di Tecnologie Appropriate per contribuire a valorizzare l’ambiente e a tutelare la salute della comunità. I Capitoli 7 ed 8 prendono in esame i metodi per la valutazione degli interventi di sviluppo umano. Un altro aspetto fondamentale che rientra nel ruolo dei tecnici infatti è l’utilizzo di un corretto metodo valutativo per la scelta dei progetti possibili che tenga presente tutti gli aspetti, ovvero gli impatti sociali, ambientali, economici e che si cali bene alle realtà svantaggiate come quelle prese in considerazione in questo lavoro; un metodo cioè che consenta una valutazione specifica per i progetti di sviluppo umano e che possa permettere l’individuazione del progetto/intervento tecnologico e ambientale più appropriato ad ogni contesto specifico. Dall’analisi dei vari strumenti valutativi si è scelto di sviluppare un modello per la valutazione degli interventi di carattere ambientale nei progetti di Cooperazione Decentrata basato sull’Analisi Multi Criteria e sulla Analisi Gerarchica. L’oggetto di questa ricerca è stato quindi lo sviluppo di una metodologia, che tramite il supporto matematico e metodologico dell’Analisi Multi Criteria, permetta di valutare l’appropriatezza, la sostenibilità degli interventi di Sviluppo Umano di carattere ambientale, sviluppati all’interno di progetti di Cooperazione Internazionale e di Cooperazione Decentrata attraverso l’utilizzo di Tecnologie Appropriate. Nel Capitolo 9 viene proposta la metodologia, il modello di calcolo e i criteri su cui si basa la valutazione. I successivi capitoli (Capitolo 10 e Capitolo 11) sono invece dedicati alla sperimentazione della metodologia ai diversi casi studio: - “Progetto ambientale sulla gestione dei rifiuti presso i campi Profughi Saharawi”, Algeria, - “Programa 1 milhão de Cisternas, P1MC” e - “Programa Uma Terra e Duas Águas, P1+2”, Semi Arido brasiliano.

Un modello multicriteriale di supporto alla pianificazione territoriale finalizzato alla classificazione del territorio rurale e alla caratterizzazione dell’Impronta Agro ambientale delle aree agricole periurbane.

La ricerca proposta si pone l’obiettivo di definire e sperimentare un metodo per un’articolata e sistematica lettura del territorio rurale, che, oltre ad ampliare la conoscenza del territorio, sia di supporto ai processi di pianificazione paesaggistici ed urbanistici e all’attuazione delle politiche agricole e di sviluppo rurale. Un’approfondita disamina dello stato dell’arte riguardante l’evoluzione del processo di urbanizzazione e le conseguenze dello stesso in Italia e in Europa, oltre che del quadro delle politiche territoriali locali nell’ambito del tema specifico dello spazio rurale e periurbano, hanno reso possibile, insieme a una dettagliata analisi delle principali metodologie di analisi territoriale presenti in letteratura, la determinazione del concept alla base della ricerca condotta. E’ stata sviluppata e testata una metodologia multicriteriale e multilivello per la lettura del territorio rurale sviluppata in ambiente GIS, che si avvale di algoritmi di clustering (quale l’algoritmo IsoCluster) e classificazione a massima verosimiglianza, focalizzando l’attenzione sugli spazi agricoli periurbani. Tale metodo si incentra sulla descrizione del territorio attraverso la lettura di diverse componenti dello stesso, quali quelle agro-ambientali e socio-economiche, ed opera una sintesi avvalendosi di una chiave interpretativa messa a punto allo scopo, l’Impronta Agroambientale (Agro-environmental Footprint - AEF), che si propone di quantificare il potenziale impatto degli spazi rurali sul sistema urbano. In particolare obiettivo di tale strumento è l’identificazione nel territorio extra-urbano di ambiti omogenei per caratteristiche attraverso una lettura del territorio a differenti scale (da quella territoriale a quella aziendale) al fine di giungere ad una sua classificazione e quindi alla definizione delle aree classificabili come “agricole periurbane”. La tesi propone la presentazione dell’architettura complessiva della metodologia e la descrizione dei livelli di analisi che la compongono oltre che la successiva sperimentazione e validazione della stessa attraverso un caso studio rappresentativo posto nella Pianura Padana (Italia).

A Web GIS Decision Support System For Coastal Risk Assessment and Mitigation Planning

Coastal flooding poses serious threats to coastal areas around the world, billions of dollars in damage to property and infrastructure, and threatens the lives of millions of people. Therefore, disaster management and risk assessment aims at detecting vulnerability and capacities in order to reduce coastal flood disaster risk. In particular, non-specialized researchers, emergency management personnel, and land use planners require an accurate, inexpensive method to determine and map risk associated with storm surge events and long-term sea level rise associated with climate change. This study contributes to the spatially evaluation and mapping of social-economic-environmental vulnerability and risk at sub-national scale through the development of appropriate tools and methods successfully embedded in a Web-GIS Decision Support System. A new set of raster-based models were studied and developed in order to be easily implemented in the Web-GIS framework with the purpose to quickly assess and map flood hazards characteristics, damage and vulnerability in a Multi-criteria approach. The Web-GIS DSS is developed recurring to open source software and programming language and its main peculiarity is to be available and usable by coastal managers and land use planners without requiring high scientific background in hydraulic engineering. The effectiveness of the system in the coastal risk assessment is evaluated trough its application to a real case study.

Development of methodologies supporting the sustainable and safe integration of offshore conventional and renewable energy production

Against a backdrop of rapidly increasing worldwide population and growing energy demand, the development of renewable energy technologies has become of primary importance in the effort to reduce greenhouse gas emissions. However, it is often technically and economically infeasible to transport discontinuous renewable electricity for long distances to the shore. Another shortcoming of non-programmable renewable power is its integration into the onshore grid without affecting the dispatching process. On the other hand, the offshore oil & gas industry is striving to reduce overall carbon footprint from onsite power generators and limiting large expenses associated to carrying electricity from remote offshore facilities. Furthermore, the increased complexity and expansion towards challenging areas of offshore hydrocarbons operations call for higher attention to safety and environmental protection issues from major accident hazards. Innovative hybrid energy systems, as Power-to-Gas (P2G), Power-to-Liquid (P2L) and Gas-to-Power (G2P) options, implemented at offshore locations, would offer the opportunity to overcome challenges of both renewable and oil & gas sectors. This study aims at the development of systematic methodologies based on proper sustainability and safety performance indicators supporting the choice of P2G, P2L and G2P hybrid energy options for offshore green projects in early design phases. An in-depth analysis of the different offshore hybrid strategies was performed. The literature reviews on existing methods proposing metrics to assess sustainability of hybrid energy systems, inherent safety of process routes in conceptual design stage and environmental protection of installations from oil and chemical accidental spills were carried out. To fill the gaps, a suite of specific decision-making methodologies was developed, based on representative multi-criteria indicators addressing technical, economic, environmental and societal aspects of alternative options. A set of five case-studies was defined, covering different offshore scenarios of concern, to provide an assessment of the effectiveness and value of the developed tools.

Methodologies for the analysis and interpretation of environmental datasets from areas interested by offshore activities

The exploitation of hydrocarbon reservoirs by the oil and gas industries represents one of the most relevant and concerning anthropic stressor in various marine areas worldwide and the presence of extractive structures can have severe consequences on the marine environment. Environmental monitoring surveys are carried out to monitor the effects and impacts of offshore energy facilities. Macrobenthic communities, inhabiting the soft-bottom, represent a key component of these surveys given their great responsiveness to natural and anthropic changes. A comprehensive collection of monitoring data from four Italian seas was used to investigate distributional pattern of macrozoobenthos assemblages confirming a high spatial variability in relation to the environmental variables analyzed. Since these datasets could represent a powerful tool for the industrial and scientific research, the steps and standardized procedures needed to obtain robust and comparable high-quality data were investigated and outlined. Over recent years, decommissioning of old platforms is a growing topic in this sector, involving many actors in the various decision-making processes. A Multi-Criteria Decision Analysis, specific for the Adriatic Sea, was developed to investigate the impacts of decommissioning of a gas platform on environmental and socio-economic aspects, to select the best decommissioning scenario. From the scenarios studied, the most impacting one has resulted to be total removal, affecting all the faunal component considered in the study. Currently, the European nations are increasing the production of energy from offshore wind farms with an exponential expansion. A comparative study of methodologies used five countries of the North Sea countries was carried out to investigate the best approaches to monitor the effects of wind farms on the benthic communities. In the foreseeable future, collaboration between industry, scientific communities, national and international policies are needed to gain knowledge concerning the effects of these industrial activities on the ecological status of the ecosystems.

Procedures of quality control and data analysis of multi-site ground-based observations for the absolute flux calibration of Gaia

The Gaia space mission is a major project for the European astronomical community. As challenging as it is, the processing and analysis of the huge data-flow incoming from Gaia is the subject of thorough study and preparatory work by the DPAC (Data Processing and Analysis Consortium), in charge of all aspects of the Gaia data reduction. This PhD Thesis was carried out in the framework of the DPAC, within the team based in Bologna. The task of the Bologna team is to define the calibration model and to build a grid of spectro-photometric standard stars (SPSS) suitable for the absolute flux calibration of the Gaia G-band photometry and the BP/RP spectrophotometry. Such a flux calibration can be performed by repeatedly observing each SPSS during the life-time of the Gaia mission and by comparing the observed Gaia spectra to the spectra obtained by our ground-based observations. Due to both the different observing sites involved and the huge amount of frames expected (≃100000), it is essential to maintain the maximum homogeneity in data quality, acquisition and treatment, and a particular care has to be used to test the capabilities of each telescope/instrument combination (through the “instrument familiarization plan”), to devise methods to keep under control, and eventually to correct for, the typical instrumental effects that can affect the high precision required for the Gaia SPSS grid (a few % with respect to Vega). I contributed to the ground-based survey of Gaia SPSS in many respects: with the observations, the instrument familiarization plan, the data reduction and analysis activities (both photometry and spectroscopy), and to the maintenance of the data archives. However, the field I was personally responsible for was photometry and in particular relative photometry for the production of short-term light curves. In this context I defined and tested a semi-automated pipeline which allows for the pre-reduction of imaging SPSS data and the production of aperture photometry catalogues ready to be used for further analysis. A series of semi-automated quality control criteria are included in the pipeline at various levels, from pre-reduction, to aperture photometry, to light curves production and analysis.

Aragonite-based scaffold for the treatment of knee osteochondral defects: results of a prospective multi-center trial at 2 years' follow-up

PURPOSE: To evaluate the clinical and MRI outcomes after the implantation of a nanostructured cell free aragonite-based scaffold in patients affected by knee chondral and osteochondral lesions. METHODS: 126 patients (94 men, 32 women; age 32.7±8.8 years) were included according to the following criteria: grade III or IV chondra/osteochondral lesions in the femoral condyles or throclea; 2) no limb axial deviation (i.e. varus or valgus knee > 5°); 3) no signs of knee instability; 4) no concurrent tibial or patellar chondral/osteochondral defects. All patients were treated by arthrotomic implantation of an aragonite based-scaffold by a press-fit technique. Patients were prospectively evaluated by IKDC, Tegner, Lysholm and KOOS scores preoperatively and then at 6, 12, 18 and 24-months follow-up. MRI was also performed to evaluate the amount of defect filling by regenerated cartilage. Failures were defined as the need for re-intervention in the index knee within the follow-up period. RESULTS: Average defect size was 2±1.3 cm2 and in most cases a single scaffold was used. A significant improvement in each clinical score was recorded from basal level to 24 months’ follow-up. In particular, the IKDC subjective score increased from 42.14±16 to 70.94±24.69 and the Tegner score improved from 2.95±1.90 to 4.82±1.85 (p<0.0005). Lysholm score and all the subscales of KOOS showed a similar trend over time. Age of the patient at implantation, size of the defect and BMI were correlated with lower clinical outcome. The presence of OA didn’t influence the clinical results. MRI evaluation showed a significant increase in defect filling over time, with the highest value reached at 24 months. Failures occurred in eleven patients (8.7%). CONCLUSION: The aragonite-based biomimetic osteochondral scaffold proved to be safe, and encouraging clinical and radiographic outcomes were documented up to 2 years’ follow-up.

Tumor burden as assessed by 18 F FDG PET scan as predictive biomarker for immune checkpoint blockers in advanced NSCLC - a multi centric study

Introduction Only a proportion of patients with advanced NSCLC benefit from Immune checkpoint blockers (ICBs). No biomarker is validated to choose between ICBs monotherapy or in combination with chemotherapy (Chemo-ICB) when PD-L1 expression is above 50%. The aim of the present study is to validate the biomarker validity of total Metabolic Tumor Volume (tMTV) as assessed by 2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose positron emission tomography ([18F]FDG-PET) Material and methods This is a multicentric retrospective study. Patients with advanced NSCLC treated with ICBs, chemotherapy plus ICBs and chemotherapy were enrolled in 12 institutions from 4 countries. Inclusion criteria was a positive PET scan performed within 42 days from treatment start. TMTV was analyzed at each center based on a 42% SUVmax threshold. High tMTV was defined ad tMTV>median Results 493 patients were included, 163 treated with ICBs alone, 236 with chemo-ICBs and 94 with CT. No correlation was found between PD-L1 expression and tMTV. Median PFS for patients with high tMTV (100.1 cm3) was 3.26 months (95% CI 1.94–6.38) vs 14.70 (95% CI 11.51–22.59) for those with low tMTV (p=0.0005). Similarly median OS for pts with high tMTV was 11.4 months (95% CI 8.42 – 19.1) vs 33.1 months for those with low tMTV (95% CI 22.59 – NA), p .00067. In chemo-ICBs treated patients no correlation was found for OS (p = 0.11) and a borderline correlation was found for PFS (p=0.059). Patients with high tMTV and PD-L1 ≥ 50% had a better PFS when treated with combination of chemotherapy and ICBs respect to ICBs alone, with 3.26 months (95% CI 1.94 – 5.79) for ICBs vs 11.94 (95% CI 5.75 – NA) for Chemo ICBs (p = 0.043). Conclusion tMTV is predictive of ICBs benefit, not to CT benefit. tMTV can help to select the best upfront strategy in patients with high tMTV.