Anastilosi e geomatica: ricostruzione fotogrammetrica del tempio di Baalshamin

Il tempio di Baalshamin si trovava nell’antica città di Palmira, in Siria. Risalente al II secolo d.C. era l’edificio meglio conservato dell’intero sito archeologico. Il 23 agosto 2015 i miliziani dell’Isis, dopo averlo dichiarato profano, lo hanno fatto esplodere. Questa tesi tratta di geomatica e anastilosi applicate al caso del tempio di Baalshamin. L’obiettivo è ricostruire fotogrammetricamente il tempio di Baalshamin utilizzando foto turistiche trovate sul web. Si partirà da un inquadramento storico della città di Palmira, per poi passare ai nostri giorni e toccare argomenti di attualità. Dopodiché saranno illustrate brevemente le nozioni fondamentali della geomatica e si parlerà di anastilosi. Nella parte sperimentale della tesi verranno analizzati i prodotti ottenuti dal raddrizzamento fotografico e dalla ricostruzione fotogrammetrica. Si vuole dimostrare che anche da foto di bassa qualità è possibile ottenere risultati apprezzabili dal punto di vista geometrico. Si vuole inoltre sottolineare l’importanza del turismo e del mondo del web, senza i quali questa tesi non sarebbe stata realizzata.

Isolatori a pendolo scorrevole: analisi del funzionamento e dell’affidabilità sismica di una struttura isolata

Il presente elaborato si propone di analizzare i moderni sistemi d’isolamento sismico. In particolare si studiano il funzionamento e le procedure di calcolo degli isolatori a pendolo scorrevole, facendo riferimento alle prescrizioni dell’attuale normativa tecnica e si analizza l’affidabilità sismica di una struttura isolata con tali dispositivi. Nell’ottica di voler introdurre i concetti base della progettazione antisismica, nel primo capitolo, vengono descritte le origini del fenomeno sismico, per arrivare alla definizione di accelerogramma di un terremoto. Per comprendere il passaggio da accelerogramma a spettro dell’azione sismica, si introduce la dinamica dei sistemi ad un grado di libertà per poi arrivare a definire gli spettri di risposta previsti dall’attuale normativa. Nel secondo capitolo vengono illustrati gli scopi e le funzionalità dell’isolamento sismico per poi passare in rassegna le principali tipologie di dispositivi antisismici attualmente in commercio. Nel terzo capitolo si analizza nel dettaglio il funzionamento degli isolatori a pendolo scorrevole, studiandone la modellazione matematica alla base e le procedure di calcolo previste dall’Eurocodice 8 e dalle NTC 08. Nello stesso capitolo viene progettato un dispositivo di isolamento a pendolo scorrevole, secondo l'analisi lineare equivalente. Nel quarto capitolo viene illustrata l’analisi sismica effettuata dagli ingegneri Castaldo, Palazzo e Della Vecchia, dell’università di Salerno, i cui risultati sono riportati nella rivista scientifica Engeneering structures, n. 95, 2015, pp. 80-93. Lo studio è effettuato sul modello strutturale tridimensionale di un edificio in calcestruzzo armato, isolato alla base con dispositivi a pendolo scorrevole.

Calcolo delle coordinate delle stazioni GNSS italiane in Antartide e valutazione dei risultati.

La tesi di carattere sperimentale parla del calcolo, tramite diversi software, delle coordinate tridimensionali di alcune stazioni GNSS antartiche al fine di valutarne ripetibilità e accuratezza. Inoltre si descrive nel dettaglio il progetto nazionale di ricerca in Antartide (PNRA) e l'osservatorio geodetico italiano. Tutto questo anticipato da un ampio capitolo dove si descrive il sistema di posizionamento globale (GPS).

Degrado e protezione del calcestruzzo armato

Il presente lavoro si propone di analizzare il calcestruzzo armato come materiale da costruzione, in particolare focalizzando l’attenzione sulle tecniche di prevenzione di alcuni tipi di degrado con l’utilizzo di trattamenti superficiali. Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati in quanto presenta molteplici vantaggi come la libertà di forma, il basso costo dei materiali ed il buon comportamento strutturale. Nonostante quanto detto, si possono evidenziare delle criticità inerenti all’utilizzo di questo materiale, il tema centrale di questo lavoro è quello di analizzare nuove tecniche di protezione atte a salvaguardare la struttura da tre diverse tipologie di degrado, valutandone l’effettiva efficacia nell’ottenere quello per cui sono state previste. Nei primi capitoli si esaminerà il calcestruzzo come materiale da costruzione e saranno spiegati i processi che il conglomerato cementizio deve compiere per diventare un materiale indurito e resistente. Nel terzo capitolo si affronteranno, senza entrare nella descrizione puntuale di ciascuna di esse, le diverse cause di degrado del calcestruzzo armato. Infine nel quarto ed ultimo capitolo, verranno esposti tre casi studio: il primo tratta di un tipo di degrado spesso non preso in considerazione ma causante ingenti danni all’aspetto paesaggistico e al patrimonio storico: si analizzano i rivestimenti da poter applicare al calcestruzzo per rendere più semplificato il processo di rimozione dai graffiti. Il secondo si ripromette di analizzare l’efficacia nel proteggere le armature di acciaio dalla corrosione per mezzo un nuovo tipo di pigmenti core-shell poco costosi ma soprattutto ecosostenibili. Infine si porrà lo sguardo su un problema non indifferente ovvero quello della protezione del calcestruzzo armato dalle alte temperature anche in questo caso utilizzando un trattamento superficiale volto a migliorare le performance del calcestruzzo durante l’incendio.

Analisi di vulnerabilità sismica dell'Istituto IPSCT "Luigi Einaudi"

Analisi di vulnerabilità sismica dell'Istituto IPSCT "Luigi Einaudi" di Ferrara.

Bioconcentration of selected personal care products in Ruditapes philippinarum (Manila clam)

The Bioconcentration Factor (BCF) is the principal source of information used to assess and regulate the potential hazard and risk for a chemical that has the potential to bioaccumulate in the marine environment, according to the Marine Strategy Framework Directive (MSFD). The main objective of this thesis was to estimate the BCFs of two different emerging contaminants in Ruditapes philippinarum (Manila clam) under controlled laboratory conditions: the UV filter 4-methylbenzylidene camphor (4-MBC) commonly used in skincare products, and the artificial sweetener Acesulfame potassium (ACE-K) used as a food additive. Ruditapes philippinarum organisms were exposed directly to 4-MBC and ACE-K nominal concentration of 1, 10 and 100 μg L-1 during 10 days. Bioconcentration factors (BCFs) were estimated according to 3 different models for both compounds. The 4-MBC estimated BCFs fall in range of 61553 - 539143 L Kg-1, showing that this compound is very bioaccumulative and could also undergo biomagnification in the marine food chain. On the contrary, estimated ACE-K BCF is consistently lower, in order of 7 L Kg-1 for the nominal exposure concentration of 100 μg L-1. The low ACE-K BCF could be explained by its high solubility in water and thus a rapid metabolization by clams during the experiments. In summary, future research focusing on the marine environment is needed on these two emerging compounds.

Effects of the inclusion of microalgae spirulina (Spirulina platensis) in the diet of Gilthead Sea bream (Sparus aurata) on growth and metabolism

In gilthead seabream aquaculture, the feed supplies in the market is very expensive due to its high content of animal protein. In this respect, spiruline appears to be a valuable substitute to animal and vegetable protein. In this study we performed two experiments. The scope of the first one was to determine the effect of the inclusion of Spirulina platensis hydrolyzed on the physiological state and growth in juveniles of Sparus aurata. A total of 180 individuals were fed for 128 days with three different feeds: control diet, diet with 2% of hydrolyzed microalgae (Sp2), and diet with 4% of hydrolyzed microalgae (Sp4).The experimental groups were tested in triplicate (except control group that was in duplicate). Biometric parameters were registered every two or three weeks. At the end of the experiment blood samples were collected to analyze plasma metabolites. After this we tried to evaluate the anti-oxidant response in animals remained from the first experiment using a toxicological assay with sodium nitrite lasting three days. Fish were divided into control, Spi 2% and Spi 4%, all them with and without NaNO2. Even then, the plasma metabolites data were collected after 24h and 72h. At the end of the first experiment the administration of S. platensis appeared to have a negative impact on growth of S. aurata respect the control feed. Furthermore, the lactate content registered showed a significant difference between the control and the spiruline administration. In the second experiment the spiruline feed showed a glucose and a lactate content with significant differences after 72h of exposition to nitrites respect the control group due to the interaction between nitrites and treatment. S. platensis hydrolyzed 2% and 4% do not seems a good substitution for S. aurata both as a growth enhancer and improver of health metabolic pathways. Its role as a good antioxidant has not been confirmed in these experiments.

Tasso di crescita di Pinna nobilis (Mollusca: Bivalvia) in due popolazioni, a Calpe e nell'Isola di Tabarca (Alicante, Mediterraneo Occidentale)

La conoscenza del tasso di crescita di due popolazioni di Pinna nobilis, in due località del Mar Mediterraneo Occidentale, insieme ad una stima d’età, sono un requisito fondamentale per poter comprendere meglio la biologia e l’ecologia di questa specie, al fine di poter istituire specifiche misure di tutela e conservazione. L’obiettivo di questa tesi è quello di utilizzare lo studio della sclerocronologia per comprendere l’origine dei registri interni di crescita e giungere così ad informazioni più accurate sulle modalità di accrescimento. Le valve di individui morti di Pinna nobilis sono state prelevate in due zone della costa Valenciana (Spagna), Calpe e Isola di Tabarca, al fine di valutare la variabilità del processo di crescita. Dalle valve sono state create delle sezioni di 300µm, grazie all’utilizzo di una sega con lama a diamante. Tali sezioni sono state osservate allo stereo-microscopio a luce trasmessa in direzione antero-posteriore. Una stima d’età iniziale è stata effettuata tramite una conta delle lingue di madreperla individuate. Per una stima più precisa è stato analizzato anche lo spessore dello strato di calcite in prossimità dei tre registri interni di crescita più vecchi. Gli individui più longevi appartengono alla popolazione dell’Isola di Tabarca (età max= 25anni), mentre l’età massima raggiunta dagli individui della popolazione di Calpe è 17 anni. Per analizzare l’accrescimento degli individui è stata utilizzata l’equazione di crescita di Von Bertalanffy. Gli individui della popolazione di Calpe hanno un tasso di accrescimento più elevato rispetto a quelli della popolazione di Tabarca, con una lunghezza massima asintotica (Lmax) di 65.2cm per Calpe e 54.9cm per l’Isola di Tabarca. Tali risultati confermano l’esistenza di una forte variabilità di accrescimento fra popolazioni di siti diversi. Le cause son da ricercare nelle caratteristiche dell’area, come il livello trofico, l’esposizione alla forza di onde e correnti o all’impatto antropico.

Analisi del tasso di crescita in Pinna nobilis (Molluschia Bivalvia): confronto fra una popolazione profonda e due superficiali del parco Nazionale di Cabrera (Isole Baleari, Spagna)

Il tasso di crescita di tre popolazioni di Pinna nobilis all’interno del Parco Nazionale di Cabrera (Isole Baleari) è stato analizzato per stimare l’età degli individui al fine di una migliore comprensione della biologia e dell’ecologia di questa specie sempre più minacciata. In questa tesi il tasso di crescita di una popolazione profonda, quella delle Baleari (20-30m), è stato confrontato con quello di due popolazioni superficiali: Freus e Gandulf (5-10m). L’obiettivo è valutare l’effetto della profondità e del sito sulle modalità di accrescimento degli individui. Sono state prelevate alcune valve di individui morti di P. nobilis a varie profondità. Lo studio della sclerocronologia ci ha permesso di studiare l’origine dei registri interni di crescita e le modalità di accrescimento. I risultati hanno mostrato una chiara differenziazione della taglia fra le tre popolazioni. Gli individui della popolazione profonda raggiungono dimensioni maggiori elevate e vivono più a lungo. Ma la popolazione di Gandulf ha un tasso di crescita simile a quello della popolazione delle Baleari essendo entrambe caratterizzate da individui di grandi dimensioni (Lmax Baleari= 65,1cm; Lmax Gandulf=62,4cm) e più longevi (età max=27anni). La popolazione di Freus è caratterizzata invece da individui di dimensioni minori e giovani di età (età max=14anni). Anche la velocità di crescita che porta a raggiungere la dimensione asintotica massima risulta simile nella popolazione di Gandulf (K=0,19) e nella popolazione delle Baleari (K=0,14), ed in entrambe è inferiore ai valori rilevati a Freus (K=0,21). Tali risultati evidenziano l’esistenza di una forte variabilità del tasso di accrescimento fra popolazioni collocate sia a profondità che in siti diversi. La differenza riscontrata tra la popolazione di Freus e quella di Gandulf è che la prima si trova in un sito esposto, mentre l’altra è collocata in una cala protetta subendo, quindi, un minor stress idrodinamico.

Analisi delle prestazioni di elettrolizzatori tipo PEM

Le fonti di energia rinnovabili rappresentano una forma di energia indispensabile al sostentamento dell’attuale sistema produttivo mondiale. L’energia eolica e fotovoltaica ricoprono un ruolo fondamentale nel panorama rinnovabile, e portano con se l’inevitabile svantaggio derivato dall’impossibilita di controllare la fonte primaria di energia. I sistemi di accumulo ed immagazzinamento di energia assumeranno un ruolo strategico nel prossimo scenario energetico, in particolare nell’elaborato viene posta l’attenzione sui sistemi Power-to-Gas. La tecnologia Power-to-Gas consente di produrre gas ad alta potenza specifica (idrogeno o metano sintetico), usando elettricità proveniente da fonti rinnovabili. L’elettrolisi è il metodo più efficiente per convertire energia elettrica in idrogeno. Tra le varie tecnologie, gli elettrolizzatori di tipologia PEM (Proton Exchange Membrane), sono considerati i più adatti all’accoppiamento con fonti di energia rinnovabile, per via della loro risposta alle variazioni di carico e dell’ampio campo di funzionamento. Il lavoro di tesi si concentra sull’analisi delle prestazioni di elettrolizzatori tipo PEM, ed in particolare sull’elettrolizzatore inserito all’interno del “Laboratorio di Microreti di Generazione ed Accumulo” del Tecnopolo di Ravenna. Il laboratorio ha lo scopo di studiare e testare sistemi per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile e per l’accumulo. L’impianto è costituito principalmente da due pannelli fotovoltaici con il compito di produrre energia, due batterie per accumulare l’energia prodotta dai pannelli, un elettrolizzatore e tre bombole a idruri metallici per lo stoccaggio di idrogeno. Dai dati sperimentali ottenuti dalle prove in laboratorio si è ricavato un modello matematico black-box dell’elettrolizzatore. Il modello gestisce le equazioni della curva caratteristica (P;η). In seguito il modello ottenuto è stato confrontato con un caso analogo presente in letteratura.

A first survey on the status of the Posidonia oceanica meadow in Calpe Bay (Alicante, Spain).

Posidonia oceanica, endemic seagrass of the Mediterranean Sea, forms extensive meadows. It is included among the Mediterranean protected habitats by the Habitat Directive (92/43/EEC). P. oceanica meadows are exposed to anthropogenic impacts that are more evident in areas close to cities, ports or areas with a large coastal tourism development. Mean exponential decline rate of 5 % yr-1 is estimated for the Spanish meadows. If this trend is maintained, most of the meadows are predicted to halve in shoot density over the next 20 years. The meadows regression can give way to a new regime, which supposes the loss of the multiple services that the meadows provided. It is necessary to recognize situations of stress in time, before irreversible damages and changes towards alternative regimes are evident. This study has been carried out in Calpe Bay, Alicante (Spain), during May and June 2017, with the aim of assessing, for the first time, the status of the P. oceanica meadows providing a baseline data for the future monitoring scheme. The features and status of the seagrass beds have been assessed by physical, physiographical, structural and functional descriptors. The results showed that the health status classification of P. oceanica meadows in Calpe Bay vary between “equilibrium” and “disturbed”. The “disturbed” conditions were observed in a shaded area where it is probably due to the low solar radiance. In a lower limit in a shallow meadow, where it could be due to the combined effect of substrate structure and hydrodynamic regime. Finally in a touristic area where patchy impacts could be attributed to direct human disturbance (e.g. anchoring). Overall the status of P. oceanica meadows in Calpe bay is not worrying. However, it is important to develop monitoring plans to assess the dynamics of the seagrass detecting any early decline symptom in order to act, as soon as possible because, when a regression of a meadow is produced, it could not be recovered at human scales.

Using sclerochronology to estimate the growth rate in Pinna nobilis: a case study of Les Alfaques Bay population (Ebro Delta, Spain).

Pinna nobilis is the biggest Mediterranean bivalve, endemic and semi-infaunal. Provide hard substrates to colonize, increasing the spatial heterogeneity of the softbottom communities. P. nobilis suffer a drastic decline due to the anthropogenic pressures. It’s included in the Habitats Directive, in the Barcelona Convention, and in the red lists of many Mediterranean countries. Estimates the growth rate allows to understand the population dynamics of species and yield knowledge to improve protection efforts. In this study a new methodology based on sclerochronology was used to estimate the age and the growth rate of a P. nobilis population located in Les Alfaques bay. The shells of 35 specimens were cataloged. A subsample of 20 individuals was selected, and one valve of each specimens was cut into radial sections along PAMS (Posterior Adductor Muscle Scar) to study the inner register. Thus, the positions of PAMS obscured by nacre were identified, and the number of missing records was estimated by the width of the calcitic layer in the anterior part of the shell. The first growth curve for the Les Alfaques bay population was calculated from the length/age data. To simulate the growth rate of this population, the growth model based on the modified Von Bertalanffy equation was used. Shallow water usually hosts small sized populations of P. nobilis, while in deeper waters specimens reaches larger size. In Les Alfaques bay the population is composed by large size individuals though it’s located in shallows waters. This unusual size pattern is probably due to a sand bar that offers protection from hydrodynamic stress, allowing individuals to elongate more. This study contributes to the knowledge on P. nobilis biology and, with the aim to monitor this species, the growth curve could be used as baseline for future studies on habitat characteristics that may affect the population structure and dynamics in Les Alfaques Bay.

Characterization of microplastics ingested by marine benthos - a methodological and field-experimental study

Microplastics have become ubiquitous pollutants in the marine environment. Ingestion of microplastics by a wide range of marine organisms has been recorded both in laboratory and field studies. Despite growing concern for microplastics, few studies have evaluated their concentrations and distribution in wild populations. Further, there is a need to identify cost-effective standardized methodologies for microplastics extraction and analysis in organisms. In this thesis I present: (i) the results of a multi-scale field sampling to quantify and characterize microplastics occurrence and distribution in 4 benthic marine invertebrates from saltmarshes along the North Adriatic Italian coastal lagoons; (ii) a comparison of the effects and cost-effectiveness of two extraction protocols for microplastics isolation on microfibers and on wild collected organisms; (iii) the development of a novel field- based technique to quantify and characterize the microplastic uptake rates of wild and farmed populations of mussels (Mytilus galloprovincialis) through the analysis of their biodeposits. I found very low and patchy amounts of microplastics in the gastrointestinal tracts of sampled organisms. The omnivorous crab Carcinus aestuarii was the species with the highest amounts of microplastics, but there was a notable variation among individuals. There were no substantial differences between enzymatic and alkaline extraction methods. However, the alkaline extraction was quicker and cheaper. Biodeposit traps proved to be an effective method to estimate mussel ingestion rates. However their performance differed significantly among sites, suggesting that the method, as currently designed, is sensible to local environmental conditions. There were no differences in the ingestion rates of microplastics between farmed and wild mussels. The estimates of microplastic ingestion and the validated procedures for their extraction provide a strong basis for future work on microplastic pollution.

Produzione di biopolimeri da fanghi di depurazione mediante processi ibridi termochimici-biologici

Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un innovativo processo di produzione di poliidrossialcanoati (PHA), volto a diminuire i costi ed incrementare la sostenibilità ambientale dei processi attualmente utilizzati per produrre PHA. A tal fine sono state utilizzate colture microbiche miste (MMC) presenti nei fanghi attivi derivanti dai processi di depurazione delle acque reflue e substrati di scarto dell’industria vitivinicola. I substrati sono stati inizialmente fermentati anaerobicamente per ottenere acidi grassi volatili (VFA), fonte di carbonio ideale per produrre PHA tramite MMC. Il processo di produzione sviluppato nel presente lavoro di tesi è suddiviso in tre stadi, mediante l'accoppiamento di processi termochimici e biologici: 1. Fermentazione anaerobica di varie matrici di scarto provenienti dall'industria vitivinicola per produrre VFA. Tutti i substrati sono stati testati sia con inoculo tal quale e sia con inoculo autoclavato per inibire l’attività degli Archea metanogeni. Nel primo caso sono stati ottenuti elevati quantitativi di biogas (~70% di resa), mentre il pre-trattamento dell’inoculo ha portato un’elevata produzione di VFA, soprattutto nel caso della vinaccia (45% di resa). 2. Pre-trattamento termochimico dei fanghi di depurazione e scarti tramite pirolisi al fine di rendere il carbonio contenuto negli scarti più disponibile per i batteri anaerobi. In questo caso le rese di VFA sono sensibilmente aumentate rispetto alla digestione della biomassa tal quale, con valori prossimi al 99% nel caso della vinaccia. 3. Valutazione delle capacità delle popolazioni batteriche che compongono il fango aerobico di accumulare naturalmente PHA, testando fanghi provenienti da impianti di depurazione sia industriali che urbani. Solo le comunità batteriche presenti nei fanghi di tipo urbano hanno mostrato buona potenzialità di accumulare PHA, senza che questi siano stati inizialmente sottoposti a regimi ciclici alimentari.

Metodi di pirolisi analitica per la determinazione di microplastiche di polistirene in tessuti biologici

Nel presente lavoro di tesi sono presentati i primi risultati di un nuovo metodo basato sulla pirolisi analitica off-line per l’analisi quali-quantitativa di microplastiche di polistirene in tessuti biologici. I prodotti di pirolisi sono stati intrappolati testando due tecniche di campionamento, estrazione in fase solida (SPE) tramite cartucce adsorbenti e microestrazione in fase solida (SPME) tramite fibra adsorbente, per essere analizzati in gas cromatografia-spettrometria di massa. È stato testato un protocollo di pretrattamento della matrice biologica (digestione alcalina) ed estrazione con toluene prima di applicare la pirolisi analitica. Il pretrattamento della matrice biologica ha portato a dei buoni risultati garantendo un efficiente digestione dei tessuti biologici (> 97%). L’utilizzo del toluene come solvente di estrazione, ha permesso la separazione del polistirene dalla matrice biologica che poteva interferire nelle analisi. La pirolisi del polistirene genera cromatogrammi caratterizzati dalla presenza dello stirene come prodotto principale di degradazione. L’analisi quantitativa è stata condotta utilizzando il metodo dello standard interno e l’area del picco cromatografico dello stirene. Sono state determinate le principali caratteristiche delle tecniche SPE e SPME: precisione, linearità e recuperi. La tecnica SPE, presentando dei recuperi ed un grado di precisione più accettabili, è stata applicata a campioni di tessuti biologici provenienti da esperimenti in vivo di mitili esposti a basse concentrazioni di PS. I risultati delle analisi indicano la presenza di PS nei tessuti dei mitili a livelli del ug/g. Il metodo sviluppato presenta dati promettenti e potenzialità per monitorare l’inquinamento da PS nei tessuti biologici, tuttavia anche dei limiti che richiedono ulteriori indagini e miglioramenti in studi futuri.