Sintesi e proprietà fotovoltaiche di politiofeni water- soluble

Nell’ottica di una limitazione dello sfruttamento di fonti fossili, della diminuzione delle emissioni di gas serra e dell’introduzione, nel mercato energetico, di dispositivi fotovoltaici organici (OPVs) che permettano di sfruttare l’energia solare conferendo leggerezza e flessibilità alle celle fotovoltaiche, è stato sintetizzato un nuovo polialchiltiofene contenente unità elettron-donatrici e accettrici in catena principale, da testare come strato fotoattivo all’interno di un dispositivo OPV. In particolare, a partire da 1,6-dibromoesano e 3-bromotiofene, è stato preparato 4,7-bis(3-(6-bromoesil)tiofen-2-il)-2,1,3-benzotiadiazolo mediante reazione di cross-coupling di Suzuki con l’estere pinacolico dell'acido 2,1,3-benzotiadiazolo-4,7-bis(boronico) e, successivamente, polimerizzato via metodo ossidativo con FeCl3. Il polimero ottenuto, poli(4,7-bis(3-(6-bromoesil)tiofen-2-il)-2,1,3-benzotiadiazolo), è stato caratterizzato mediante analisi TGA, DSC, FTIR-ATR, GPC, 1H-NMR e UV-Vis. Verrà, in seguito, post-funzionalizzato con tributilfosfina per ottenere un polimero ionico solubile in acqua o in solventi polari, al fine di evitare l’impiego di solventi aromatici o clorurati durante la deposizione del film polimerico all’interno della cella fotovoltaica.

Produzione di poliidrossialcanoati mediante la tecnologia B-PLAS

L’impianto B-PLAS si prepone l’obiettivo di convertire fanghi di depurazione di origine agroalimentare in una bioplastica completamente bio-based e biodegradabile: i poliidrossialcanoati (PHA). La produzione di PHA in questo contesto, si basa sull’integrazione di tecnologie dal diverso grado di maturità industriale: carbonizzazione idrotermale (HTC), digestione anerobica, produzione di PHA tramite colture microbiche miste (MMC) e sua estrazione. Lo scopo del presente lavoro è consistito nel monitoraggio di tale impianto in tutte le sue unità di processo ed in tutte le sue fasi di produzione, valutandone l’efficienza attraverso lo studio di parametri indicativi, con particolare attenzione al COD: parametro che indica la frazione di carbonio organico disponibile per i microorganismi sia anaerobici che aerobici, ed è quindi strettamente correlato alle rese globali di processo. Il PHA ottenuto da tale impianto è stato estratto e sottoposto a caratterizzazione mediante determinazione del peso molecolare e delle proprietà termiche, caratteristiche di particolare interesse per la definizione dell’applicabilità commerciale dello stesso. Infine, è stato realizzato uno studio comparativo per la valutazione della biodegradabilità aerobica ed anaerobica del polimero ottenuto dall’impianto B-PLAS, il poliidrossibutirrato (PHB), posta a confronto con la biodegradabilità di altri biopoliesteri quali: polibutileneadipato-co-tereftalato (PBAT), policaprolattone (PCL) e acido polilattico (PLA).

Sintesi e caratterizzazione di catalizzatori a base di nanoparticelle di oro per l'ossidazione dell'HMF

L’uso di molecole stabilizzanti (polimeri, surfattanti o leganti organici) nel corso della sintesi di nanoparticelle in sospensione è fondamentale per permettere il controllo della dimensione della fase attiva e per evitare l’aggregazione dei colloidi nella fase di sintesi e deposizione del sol metallico sul supporto. Nonostante questo, molto spesso, l’effetto dello stabilizzante non è solo quello di modificare le proprietà morfologiche (ad esempio la dimensione) delle nanoparticelle supportata ma anche di cambiare l’interazione della fase attiva con i reagenti dal punto di vista elettronico e diffusionale. La messa a punto di metodologie di sintesi controllate ed efficaci è molto importante. Le tecniche di sintesi utilizzate per la preparazione di catalizzatori a base di metalli nanostrutturati sono innumerevoli, ma una metodologia particolarmente interessante, che garantisce piccole dimensioni delle nanoparticelle ed un’elevata distribuzione del metallo sul supporto, è la tecnica della sol-immobilization. In questo lavoro di tesi è stato studiato come il tipo e la quantità di stabilizzante influisce sulla dimensione della nanoparticella e sull’attività catalitica del catalizzatore, usando come reazione modello l’ossidazione selettiva dell’5-idrossimetilfurfurale (HMF) ad acido 2,5 furandicarbossilico (FDCA).

Studio di compositi per stampa 3D a matrice termoplastica rinforzati con fibre di carbonio riciclate

In questo lavoro di tirocinio si sono caratterizzati compositi a matrice termoplastica rinforzati con fibre di carbonio. Le fibre di carbonio impiegate per le differenti formulazioni sono fibre vergini e fibre ottenute tramite un processo di piro-gassificazione di compositi di scarto, quindi riciclate. Questo progetto di ricerca ha come obiettivo quello di validare l’utilizzo delle fibre di carbonio riciclate, per l’ottenimento di compositi per stampa 3D, andando a confrontare le proprietà dei compositi con fibre vergini. Come matrici termoplastiche si è scelto di utilizzare l’acido polilattico (PLA) che è uno dei materiali più comunemente impiegati per la stampa 3D, e polipropilene (PP) che essendo facilmente riciclabile potrebbe portare alla formulazione di un materiale composito interamente da riciclo. Le proprietà termiche sono state determinate mediante analisi DSC e TGA ed è stato determinato il CTE dei materiali. Le proprietà meccaniche sono state analizzate attraverso DMA e prove di trazione.

Effetto sul microbiota intestinale della sostituzione dei nitriti con antiossidanti naturali in salami sperimentali

Recentemente il consumo di carne ha attirato l'attenzione per motivi salutistici, ambientali ed etici; pertanto è sempre più urgente considerare formulazioni di prodotti a base di carne più salutari e sostenibili inclusi in una dieta sana e nutriente. In questa tesi sono stati valutati gli effetti in vitro sul microbiota intestinale umano di salami riformulati sostituendo i nitriti con acido ascorbico e antiossidanti vegetali. A questo scopo è stato utilizzato il modello intestinale in vitro MICODE, nella versione che include la digestione gastro-duodenale seguita dalla fermentazione colonica. Gli effetti sul microbiota intestinale sono stati valutati attraverso tecniche di analisi quantitativa Real Time qPCR in base agli shift di alcune popolazioni microbiche, sia quelle benefiche (come Lactobacillales, Bifidobacteriaceae, Clostridium gruppo IV), sia quelle opportuniste (come Enterobacteriaceae, Clostridium gruppo I) e infine il rapporto Firmicutes/Bacteroidetes (importante indice di eubiosi del microbiota intestinale dell’ospite). Inoltre, sono state analizzate, tramite SPME-GC-MS, le molecole volatili prodotte in seguito alla fermentazione colonica, sia positive, come gli SCFA, sia negative, come fenolo e cresolo. I risultati ottenuti hanno mostrato che le formulazioni innovative promuovono una generale eubiosi del microbiota intestinale e una riduzione di popolazioni microbiche negative, in confronto ai controlli. Inoltre, l’analisi del volatiloma evidenzia una maggiore produzione di molecole benefiche e una maggiore riduzione delle molecole negative per l’ospite. Sebbene le formulazioni innovative non abbiano dato benefici nettamente superiori a quelli dei controlli, i risultati ottenuti sono promettenti, in quanto gli antiossidanti utilizzati in sostituzione hanno dato risultati comparabili a quelli ottenuti con il formulato tradizionale.

Studio del ciclo geochimico del Mercurio all'interfaccia aria-neve nel plateau Antartico

Lo studio si basa sull’analisi di campioni di neve superficiale (0-3 cm) e sub-superficiale (3-6 cm) raccolti nei pressi della “clean area” di Concordia Station, nel plateau Antartico, e di campioni di deposizione raccolti a seguito di eventi di precipitazione nello stesso sito. Il sito di campionamento “clean area” è designato allo studio dei valori di fondo nel plateau antartico, poiché ritenuto privo di contaminazione antropica. L’obiettivo è la quantificazione delle concentrazioni in ultra-tracce di mercurio per lo studio di eventuali patterns relativi al ciclo geochimico dell’elemento nei periodi interessati da radiazione solare. Inoltre, per studiare i processi che controllano il ciclo del mercurio nel plateau Antartico sono stati considerati sia i parametri meteorologici che le variazioni di elementi chimici usati per tracciare le possibili sorgenti emissive ed i meccanismi di scambio che avvengono per il mercurio all’interfaccia aria-neve. Le analisi sono state svolte con ICP-SFMS, una tecnica di spettrometria in grado di rilevare concentrazioni nell’ordine del ppt. A causa dei limiti di rilevazione molto bassi, tutte le provette usate per le analisi e la conservazione dei campioni sono state trattate al fine di minimizzare la contaminazione. I campioni destinati alle analisi di mercurio sono stati trattati con acido, seguendo la procedura per la stabilizzazione di metalli volatili. Il lavoro svolto non ha identificato particolari processi di trasporto e di scambio mentre invece riporta episodi di contaminazione della “clean area” dovuti in parte alla non usuale provenienza del vento ed in parte al crescente impatto antropico dovuto alle attività delle stazioni di ricerca. Lo studio ha messo in luce le problematiche legate al possibile impatto della base di ricerca Concordia Station sui processi naturali evidenziando la necessità di ulteriori studi e approfondimenti sul tema della contaminazione della designata “area pulita” per il campionamento di neve.

"Assisted factorial experimental design" per l'ottimizzazione della determinazione di benzene ematico in gc-fid

La quantificazione del benzene ematico è un tema di grande interesse nell'ambito della tossicologia occupazionale. La determinazione dell'analita, estratto nello spazio di testa di un vial, è eseguita mediante l'utilizzo di un gascromatografo con rilevatore a ionizzazione di fiamma (GC-FID). Si è cercato di ottimizzare il processo di estrazione del benzene dal sangue allo spazio di testa ed il successivo trasferimento dell'analita nella colonna cromatografica, mediante l'applicazione di un disegno sperimentale fattoriale a tre fattori e due livelli (DoE). I fattori individuati per impostare il piano sperimentale sono stati: variazione della temperatura di incubazione (A) del vial contenente il campione di sangue, pH del campione (B), modulato mediante aggiunta di una soluzione di H2SO4 e forza ionica (C), regolata mediante una soluzione acquosa di NaCl. I livelli scelti per ciascuna variabile sono stati: per A 40 e 60 °C; per B pH naturale del campione e pH a seguito dell'aggiunta di 1 mL di H2SO4 1.8 M; per C FI naturale del campione e FI dovuta all'aggiunta di una soluzione acquosa di sodio cloruro (5 g/L). Dall'analisi dei risultati forniti dal DoE, si è osservato che A, B e C hanno effetti tra loro contrastanti, per questo motivo non sembra essere vantaggioso combinare variabili differenti. In compenso, sia l'aumento di temperatura che l'aggiunta di acido solforico portano a significativi miglioramenti nell'estrazione di benzene dal sangue. Tra i tre trattamenti risulta essere B quello più efficace, motivo per il quale si ritiene che l'aggiunta di una soluzione acquosa di H2SO4 al campione di sangue porti ad una maggiore sensibilità e risoluzione strumentale. Sicuramente la sensibilità del metodo elaborato non può essere paragonata alle tradizionali determinazioni con spettrometro di massa, ma si ritiene possa essere sufficientemente soddisfacente per valutare l'esposizione a benzene dei lavoratori a rischio e come analisi di screening rapida ed economica.

Sviluppo di biocompositi rinforzati con fibre naturali

Negli ultimi anni sta diventando sempre più insistente la necessità di sviluppare nuovi materiali in grado di sostituire le comuni plastiche derivanti dal petrolio con bioplastiche ottenute da biopolimeri che spesso vengono rinforzate mediante riutilizzo di scarti agricoli, come fibre di bambù, in grado di conferire proprietà meccaniche migliori, dando vita ai biocompositi. In particolare, una delle risorse rinnovabili più promettenti al giorno d'oggi è la cellulosa, come quella contenuta nella fibra di bambù, che, usata come filler rinforzante, permette di ottenere biocompositi con caratteristiche meccaniche e termiche migliori rispetto alle matrici polimeriche pure tipo PHB e PLA. Questa nuova generazione di biocompositi può essere vista come evoluzione dei vecchi compositi e punta l’attenzione alla sostenibilità ed ecoefficienza ponendosi sul mercato come prodotti sostenibili, ecologici e competitivi, utilizzabili in svariati ambiti, dal packaging alimentare ai complementi d’arredo, dall’automotive all’edilizia, dall’industria tessile alle applicazioni biomedicali. Lo scopo di questo lavoro di Tesi è stato quello di realizzare e caratterizzare dal punto di vista termico e meccanico biocompositi a base di PLA con tre percentuali crescenti di filler naturale ed a base di PHB con le stesse percentuali di filler. I sei biocompositi sono stati realizzati tramite plastografo Brabender. In seguito, sono state effettuate le seguenti prove: 1) Calorimetria a scansione differenziale (DSC); 2) Stampaggio ad iniezione per la realizzazione dei campioni secondo la normativa; 3) Prove di trazione, al fine di capire se il filler avesse modificato il modulo di Young e l’allungamento a rottura della matrice pura; 4) Prove di impatto, effettuate per studiare la tenacità del materiale al variare delle diverse percentuali di filler; 5) Microscopio a scansione elettronica (SEM), con lo scopo di osservare l’adesione matrice-filler.

Sintesi e caratterizzazione di complessi di zinco per applicazione in campo agronomico

Il presente elaborato finale si inserisce in un progetto di ricerca, svolto in collaborazione con il gruppo di ricerca di chimica metallorganica e l’azienda Biolchim S.p.A, volto alla sintesi e caratterizzazione di nuovi complessi di zinco, solubili in acqua, da impiegare nel campo agronomico come fertilizzanti. Diversi leganti sono stati studiati per la creazione di chelati di zinco, tra cui acido citrico, amminoacidi quali glicina ed alanina e acido o-idrossimandelico. La stabilità dei diversi complessi sintetizzati è stata studiata in funzione di vari range di pH e temperatura, così da valutarne la resistenza in condizioni simili a quelle reali in suolo. I prodotti solidi sono stati caratterizzati tramite IR-ATR e NMR; i complessi di zinco citrato e zinco-acido o-idrossi mandelico sono stati studiati mediante spettrometria di massa e un’analisi elementare.

Sviluppo di sensori indossabili per il monitoraggio di essudato di ferite

I sensori indossabili rappresentano una frontiera della ricerca scientifica e, allo stesso tempo, a livello commerciale sono un nuovo mercato emergente. La possibilità di studiare diversi parametri fisiologici con dispositivi versatili e di dimensioni ridotte è importante per raggiungere una comprensione più profonda dei diversi fenomeni che avvengono nel nostro corpo. In maniera simile, la composizione dell’essudato di una ferita è finemente legata all’evoluzione del processo di guarigione, che comporta diversi meccanismi di rigenerazione del tessuto connettivo e dell’epitelio. Grazie ai dispositivi indossabili, si apre la possibilità di monitorare i componenti chiave di questi processi. I wearable devices costituiscono quindi sia uno strumento diagnostico, che uno strumento clinico per l’identificazione e la valutazione di strategie terapeutiche più efficienti. Il mio lavoro di tirocinio si è incentrato sulla fabbricazione, caratterizzazione e sperimentazione delle performance di transistor elettrochimici a base organica (OECT) tessili per la misurazione dei livelli di pH ed acido urico. L’obbiettivo del gruppo di ricerca è quello di realizzare un cerotto intelligente che abbia due diversi elementi sensibili, uno per l’acido urico e l’altro per la concentrazione idrogenionica. Per il raggiungimento di tale scopo, si è sfruttato uno dei semiconduttori organici più utilizzati e studiati nell’ultimo periodo, il PEDOT, ovvero il poli(3,4-etilen-diossi-tiofene), che risulta anche uno dei materiali principalmente impiegati nella ricerca sui sensori tessili.

L'attività dell'Organizzazione internazionale della vite e del vino: focus su alcune recenti risoluzioni adottate in enologia.

Dopo una prima parte dove vengono illustrate le funzioni e gli organi principali dell'OIV, approfondendone gli scopi e i ruoli, l'elaborato analizza alcune delle risoluzioni enologiche più interessanti emanate nel 2020 e nel 2021 dall'organizzazione. La prima risoluzione che viene approfondita è la OIV-OENO-631-2020 "Rassegna delle pratiche per la riduzione delle dosi di SO2 in vinificazione". Vengono individuati sei principali punti d'intervento in cui è possibile, tramite azioni a monte, evitare che divengano necessarie dosi di solforosa eccessive o sostanziose durante tutto il corso del processo produttivo, dalla campagna alla cantina fino alla bottiglia, al fine di correggere appunto "errori" in passaggi precedenti. Segue la risoluzione OIV-OENO-643-2020: "Monografia sulle sfere adsorbenti in stirene-divinilbenzene". Questa monografia porta all'attenzione una nuova tecnica per la riduzione e eliminazione dei difetti aromatici di terra-muffa legati direttamente alla geosmina. Buona parte della monografia tratta metodologie analitiche sulla gestione delle sfere in cantina, necessitando queste di trattamenti di precondizionamento prima dell'utilizzo e rinnovamento una volta terminato. La tecnica è molto interessante; non presenta però selettività nei confronti della molecola: ne consegue che una sua applicazione è un rischio calcolato. L'ultima risoluzione che viene approfondita è la OIV-OENO 581a-2021 "Trattamento del vino con acido fumarico per l'inibizione della fermentazione malolattica". In questa risoluzione viene introdotto l'utilizzo dell'acido fumarico nelle produzioni alimentari e, nel caso della produzione di vino, l'utilizzo per contrastare i batteri responsabili della fermentazione malolattica.

L'efficacia della fisioterapia rispetto all'utilizzo di iniezioni intra articolari nella riabilitazione di pazienti con gonartrosi: una Revisione Sistematica della Letteratura

Background:La gonartrosi è una patologia degenerativa che colpisce l’articolazione del ginocchio. Rappresenta un grave problema di salute pubblica mondiale e comporta dolore e riduzione della funzionalità. Sono presenti studi che confrontano l’uso di iniezioni intra articolari con la fisioterapia per ridurre il dolore, ma ad oggi non vi è ancora un gold standard per la gestione della malattia. Scopo della ricerca:Valutare l’efficacia della fisioterapia rispetto all’uso di iniezioni intra articolari in pazienti affetti da gonartrosi, sul dolore e sulla qualità di vita. Disegno dello studio:Revisione Sistematica della Letteratura effettuata seguendo il PRISMA Statement. Metodi:La ricerca è stata condotta nelle banche dati PubMed, PEDro, Cochrane Library. Sono stati inclusi trial randomizzati controllati (RCT) in lingua inglese e italiana, che confrontavano l’efficacia del trattamento fisioterapico rispetto all’utilizzo di iniezioni intra articolari, con outcome relativi a riduzione del dolore e al miglioramento della qualità di vita. La qualità metodologica e il rischio di bias sono stati valutati utilizzando la PEDro Scale. Risultati:Cinque studi sono stati inclusi in questa Revisione Sistematica. Ci sono stati due studi che hanno dimostrato la maggiore efficacia di altri trattamenti rispetto alla fisioterapia. Altri due trials hanno confrontato il trattamento fisioterapico con l’uso di iniezioni di acido ialuronico e si sono osservati risultati pressoché uguali tra i gruppi. Solo uno studio ha dimostrato la superiorità del trattamento combinato di iniezioni e programma riabilitativo nella gestione della gonartrosi, rispetto al solo utilizzo di iniezioni intra articolari. Conclusioni:I risultati contrastanti che si sono osservati non permettono di affermare con certezza la superiorità della fisioterapia rispetto all’utilizzo di iniezioni intra articolari, sebbene rappresenti una valida scelta terapeutica grazie al suo basso costo e alla sua ridotta invasività.

Valutazione e riduzione del rischio da sovraccarico biomeccanico nel settore della distillazione: il caso Distillerie Mazzari S.p.A.

Il prezzo che ancora oggi si paga per la non sicurezza sul lavoro è valutabile in termini di vite umane e dietro ad ogni numero ci sono la storia e la vita di persone, di famiglie. La sfida continua ad essere un cambiamento culturale che radichi i valori della prevenzione e sicurezza nel mondo del lavoro in vista del miglioramento della qualità della vita di lavoratrici e lavoratori. L’obiettivo di questa tesi è valutare quanto “Distillerie Mazzari”, un’azienda con sede a Sant’Agata sul Santerno (RA), sia soggetta a rischi, con particolare riferimento alla movimentazione manuale dei carichi, ma anche proporre azioni per ridurre gli stessi. Viene presentata una suddivisione dei rischi in diverse categorie: per la sicurezza, per la salute, trasversali e ambientali, mentre per il rischio da sovraccarico biomeccanico si ha un capitolo a parte, poichè è il più approfondito. Una volta studiata la situazione attuale (as-is), si passa alla fase to-be dove vengono proposte azioni da intraprendere per ridurre i rischi. In particolare viene creato un progetto di rating per determinare l’indice di rischio (grazie alla matrice del rischio). Infine, vengono redatte le schede di intervento per alcuni rischi individuati. Nella parte finale della tesi, come detto, si tratta nel dettaglio la movimentazione manuale dei carichi, applicando sia il metodo NIOSH che quello di Snook e Ciriello. Grazie a questi due metodi, vengono studiate nel dettaglio le attività di insacco acido tartarico e alimentare e le operazioni di traino e di spinta. Infine, grazie al software ErgoEasy Professional si è proceduto nel calcolare diversi indici di rischio relativamente al sovraccarico biomeccanico.

Valorizzazione di scarti ittici mediante processi biotecnologici

Negli ultimi decenni, la filiera ittica sta subendo una grande espansione grazie al miglioramento delle tecniche di pesca, allevamento, conservazione, e trasformazione. Di pari passo, però, si assiste ad un accumulo di scarti e sottoprodotti per i quali è necessario trovare soluzioni sostenibili al fine di ridurre al minimo il loro impatto sull’ambiente e sull’economia. Risulta pertanto indispensabile trovare tecnologie che possano valorizzare le componenti ancora presenti in questi scarti, come ad esempio l'utilizzo di processi biotecnologici che sfruttano microrganismi selezionati. Questo progetto di tesi si è focalizzato sull’utilizzo di lieviti e batteri, con attività proteolitica e lipolitica, per l’estrazione di composti funzionali tramite fermentazione da scarti di pesce. Gli idrolizzati sono stati caratterizzati in termini di contenuto in peptidi, attività antiossidante e profilo in composti volatili. I ceppi di Yarrowia lipolytica testati sono stati quelli che hanno prodotto il più alto quantitativo di peptidi, la maggiore attività antiossidante e la produzione di alcoli (isoamilico e feniletilico) o acidi (acetico, butirrico e isovalerico) in base all'assenza o presenza di glucosio nel mezzo di crescita.

Utilizzi innovativi dei sottoprodotti dell'industria agrumaria

In Italia ogni anno vengono consumati circa 3 milioni di tonnellate di agrumi, dei quali circa il 30% viene destinato all’industria di trasformazione, generando scarti, principalmente bucce e semi, che tuttavia possono essere considerati a tutti gli effetti una fonte potenziale di composti nutritivi e bioattivi. In questo contesto, il presente elaborato di tesi si è occupato di descrivere le principali caratteristiche e i processi di trasformazione tradizionali degli agrumi, successivamente sono state descritte caratteristiche e proprietà degli scarti che derivano dalla lavorazione primaria e infine i possibili riutilizzi dei sottoprodotti dell’industria agrumaria. Lo smaltimento tradizionale degli scarti e dei sottoprodotti dell’industria agrumaria comporta alte emissioni di CO2 che contribuiscono all’inquinamento ambientale; pertanto, focalizzarsi sul riutilizzo degli scarti porta non solo ad una diminuzione degli stessi ma anche ad una notevole diminuzione dell’inquinamento ambientale, entrambi punti cardine della ricerca attuale e dei decenni a venire. Dall’analisi svolta in questo elaborato è risultato evidente come, oltre alle tradizionali applicazioni degli scarti agrumari nell’alimentazione animale o per la produzione di ammendate, si stanno affiancando applicazioni più innovative, basate sulle biotecnologie, che includono la produzione di acido polilattico, biomateriali sempre più utilizzati in sostituzione alle classiche materie prime, cellulosa batterica, utilizzata per la produzione di packaging alimentari, ed enzimi utilizzabili in svariati processi industriali come l’industria alimentare e della cellulosa.