Messa a punto di processi biotecnologici per la produzione di biocombustibili da matrici organiche di rifiuto

The bioproduction of materials and energy from renewable sources (industrial biotechnology) is getting more and more interest in order to improve environmental sustainability of chemical industrial processes and to decrease their dependence from oil. Anaerobic digestion of organic waste matrices (agricultural and industrial wastes, organic fraction of municipal wastes, sewage sludges etc.) may play an important role in the implementation of industrial biotechnology being a well developed strategy in the valorization of complex matrices, as it can mineralize them while producing bioenergy in the form of a biogas rich in methane. In this research the potential of anaerobic digestion in the treatment of polluted sewage sludge was studied by developing three set of anaerobic microcosms with sludges differently contaminated by xenobiotic compounds. The effect of different incubating temperatures and of exogenous carbon and vitamine sources was investigated along with the role of the occurring microbial populations in the pollutant degradation activity. So, while confirming the potential of anaerobic digestion for the biomethanization of sewage sludges, this work proved the effectiveness of this technology in the removal of pollutants too. Moreover, since the degradation of lignocellulose appears to be a limiting step in the anaerobic treatment of a wide range of biomass, the possibility of optimizing anaerobic digestion of lignocellulosic substrates was also studied. To this aim a research was carried out at the BOKUUniversity of Natural Resources and Applied Life Sciences, Department for Agrobiotechnology, IFA - Tulln, where mixed cellulolytic cultures were isolated from biogas plants while assessing the metabolic pathway leading to cellulose degradation and verifying their capability to grow on lignocellulose too, proving that on the long term such bacterial cultures could be used as inoculum in order to improve the hydrolysis of lignocellulose in anaerobic digestion plants.

Processi di biorefining per l'estrazione di secondary chemical building blocks da sottoprotti dell'agro-industria

Phenol and cresols represent a good example of primary chemical building blocks of which 2.8 million tons are currently produced in Europe each year. Currently, these primary phenolic building blocks are produced by refining processes from fossil hydrocarbons: 5% of the world-wide production comes from coal (which contains 0.2% of phenols) through the distillation of the tar residue after the production of coke, while 95% of current world production of phenol is produced by the distillation and cracking of crude oil. In nature phenolic compounds are present in terrestrial higher plants and ferns in several different chemical structures while they are essentially absent in lower organisms and in animals. Biomass (which contain 3-8% of phenols) represents a substantial source of secondary chemical building blocks presently underexploited. These phenolic derivatives are currently used in tens thousand of tons to produce high cost products such as food additives and flavours (i.e. vanillin), fine chemicals (i.e. non-steroidal anti-inflammatory drugs such as ibuprofen or flurbiprofen) and polymers (i.e. poly p-vinylphenol, a photosensitive polymer for electronic and optoelectronic applications). European agrifood waste represents a low cost abundant raw material (250 millions tons per year) which does not subtract land use and processing resources from necessary sustainable food production. The class of phenolic compounds is essentially constituted by simple phenols, phenolic acids, hydroxycinnamic acid derivatives, flavonoids and lignans. As in the case of coke production, the removal of the phenolic contents from biomass upgrades also the residual biomass. Focusing on the phenolic component of agrifood wastes, huge processing and marketing opportunities open since phenols are used as chemical intermediates for a large number of applications, ranging from pharmaceuticals, agricultural chemicals, food ingredients etc. Following this approach we developed a biorefining process to recover the phenolic fraction of wheat bran based on enzymatic commercial biocatalysts in completely water based process, and polymeric resins with the aim of substituting secondary chemical building blocks with the same compounds naturally present in biomass. We characterized several industrial enzymatic product for their ability to hydrolize the different molecular features that are present in wheat bran cell walls structures, focusing on the hydrolysis of polysaccharidic chains and phenolics cross links. This industrial biocatalysts were tested on wheat bran and the optimized process allowed to liquefy up to the 60 % of the treated matter. The enzymatic treatment was also able to solubilise up to the 30 % of the alkali extractable ferulic acid. An extraction process of the phenolic fraction of the hydrolyzed wheat bran based on an adsorbtion/desorption process on styrene-polyvinyl benzene weak cation-exchange resin Amberlite IRA 95 was developed. The efficiency of the resin was tested on different model system containing ferulic acid and the adsorption and desorption working parameters optimized for the crude enzymatic hydrolyzed wheat bran. The extraction process developed had an overall yield of the 82% and allowed to obtain concentrated extracts containing up to 3000 ppm of ferulic acid. The crude enzymatic hydrolyzed wheat bran and the concentrated extract were finally used as substrate in a bioconversion process of ferulic acid into vanillin through resting cells fermentation. The bioconversion process had a yields in vanillin of 60-70% within 5-6 hours of fermentation. Our findings are the first step on the way to demonstrating the economical feasibility for the recovery of biophenols from agrifood wastes through a whole crop approach in a sustainable biorefining process.

Caratterizzazione e stimolazione dei processi di declorurazione riduttiva dei policlorobifenili in sedimenti marini

I policlorobifenili (PCB) sono un gruppo di 209 congeneri di bifenili policlorurati altamente tossici e persistenti che, a causa della loro elevata lipofilia, tendono ad accumularsi in sedimenti anaerobici marini, tramite i quali possono entrare nella catena alimentare. I PCB possono essere degradati mediante processi di declorurazione riduttiva mediati da popolazioni microbiche anaerobiche in grado di utilizzarli fortuitamente come accettori finali della catena respiratoria. Il processo consiste quindi nella bioconversione di congeneri ad alto grado di clorurazione in PCB basso clorurati, meno tossici, meno bioaccumulabili e più facilmente biodegradabili in condizioni aerobiche. Nel presente elaborato è stata investigata la capacità di una popolazione microbica arricchita su congeneri coplanari di PCB da un sedimento contaminato del Canale Brentella (Prima Zona Industriale di Porto Marghera, laguna di Venezia), di declorurare miscele commerciali di PCB (Aroclor 1254) in condizioni geobiochimiche di laboratorio che riproducono quelle presenti in sito. Il processo è quindi stato studiato in microcosmi anaerobici slurry di sedimento sospeso nella stessa acqua del sito e monitorato con un approccio chimico e microbiologico integrato. Ai fini di caratterizzare e stimolare i microganismi responsabili del processo degradativo sono state utilizzate tecniche convenzionali basate sull’inibizione selettiva di diversi gruppi microbici. Dopo una fase di latenza di 7 settimane, la coltura microbica ha declorurato velocemente ed estesamente la miscela commerciale di PCB saggiata, bioconvertendo il 70% dei congeneri ad alto grado di clorurazione (da penta- a octa- clorurati) in PCB di- e tri-clorurati. Il processo ha esibito selettività nei confronti delle posizioni meta dei gruppi 2,3- e 2,3,4-clorofenile e para dei gruppi 3,4- e 3,4,5-clorofenile, secondo il modello di declorurazione H’. Il monitoraggio delle attività microbiche in presenza dei diversi inibitori saggiati ha permesso inoltre di concludere che i batteri metanogeni e i batteri solfato-riduttori non sono direttamente coinvolti nel processo degradativo, suggerendo invece che le specie decloruranti siano appartenenti o strettamente correlate al genere Dehalococcoides. Poiché lo studio è stato eseguito in condizioni geobiochimiche di laboratorio che mimano quelle presenti in sito, i risultati ottenuti indicano che la popolazione microbica dei sedimenti del canale Brentella, se opportunamente stimolata, è potenzialmente in grado di mediare in situ la declorurazione riduttiva dei PCB preesistenti nel sedimento, contribuendo alla natural attenuation dei sedimenti contaminati.

Il Mare Bianco di Mezzo. Valorizzazione dei Networks dei migranti per la circolazione delle conoscenze, delle capacità e delle trasformazioni sociali

L’elaborato svolge in 4 capitoli un percorso di analisi multidisciplinare volto a fondare teoricamente e a sviluppare operativamente la costituzione di una associazione di co-sviluppo italotunisina. Nel primo capitolo viene approfondita, sotto il profilo della teoria economica, la relazione fra emigrazione e sviluppo, prendendo in esame le recenti teorie sull’argomento e indirizzando l’interesse verso il ruolo dei network di migranti come elemento di continuità socio-economica e di interazione fra il paese di origine e il paese ospitante. Nel secondo capitolo il network viene approfondito sotto gli aspetti connessi alla sua natura di intermediario sociale, politico ed economico, soprattutto in presenza di migrazione di ritorno. Il terzo capitolo si concentra sulle associazioni degli immigrati e non solo Hometown Associations quali strumenti elaborati all’interno dei network di migranti per mettere in pratica le loro capacità di agente economico e di attore sociale nel processo di co-sviluppo dei paesi di provenienza e di destinazione. Infine, nel quarto capitolo viene descritto l’iter istituzionale previsto per la costituzione di una specifica associazione (El-Hiwar Atiir, Associazione Tunisina per l’Integrazione e l’Investimento di Ritorno) e le caratteristiche della medesima. Il lavoro di tesi, coordinato e sviluppato, pur approfondendo tematiche e modelli economici si muove anche su altri piani (sociale e istituzionale), mostrando la molteplicità delle sfaccettature del problema. Inoltre riesce a radicare in campo teorico uno strumento operativo molto interessante per la gestione economica e politica del fenomeno migratorio, mostrando come la cooperazione allo sviluppo, oltre che tema di modellazione economica e di dichiarazioni di principio nei documenti ufficiali, possa divenire processo operativo attraverso strumenti giuridici consolidati.

La protezione dei diritti sociali nell'ordinamento dell'Unione Europea

This study deals with the protection of social rights in Europe and aims to outline the position currently held by these rights in the EU law. The first two chapters provide an overview of the regulatory framework in which the social rights lie, through the reorganisation of international sources. In particular the international instruments of protection of social rights are taken into account, both at the universal level, due to the activity of the United Nations Organisation and of its specialized agency, the International Labour Organization, and at a regional level, related to the activity of the Council of Europe. Finally an analysis of sources concludes with the reconstruction of the stages of the recognition of social rights in the EU. The second chapter describes the path followed by social rights in the EU: it examines the founding Treaties and subsequent amendments, the Charter of Fundamental Social Rights of Workers of 1989 and, in particularly, the Charter of Fundamental Rights of the European Union, the legal status of which was recently treated as the primary law by the Treaty of Lisbon signed in December 2007. The third chapter is, then, focused on the analysis of the substantive aspects of the recognition of the rights made by the EU: it provides a framework of the content and scope of the rights accepted in the Community law by the Charter of Fundamental Rights, which is an important contribution to the location of the social rights among the fundamental and indivisible rights of the person. In the last section of the work, attention is focused on the two profiles of effectiveness and justiciability of social rights, in order to understand the practical implications of the gradual creation of a system of protection of these rights at Community level. Under the first profile, the discussion is focused on the effectiveness in the general context of the mechanisms of implementation of the “second generation” rights, with particular attention to the new instruments and actors of social Europe and the effect of the procedures of soft law. Second part of chapter four, finally, deals with the judicial protection of rights in question. The limits of the jurisprudence of the European Union Court of Justice are more obvious exactly in the field of social rights, due to the gap between social rights and other fundamental rights. While, in fact, the Community Court ensures the maximum level of protection to human rights and fundamental freedoms, social rights are often degraded into mere aspirations of EU institutions and its Member States. That is, the sources in the social field (European Social Charter and Community Charter) represent only the base for interpretation and application of social provisions of secondary legislation, unlike the ECHR, which is considered by the Court part of Community law. Moreover, the Court of Justice is in the middle of the difficult comparison between social values and market rules, of which it considers the need to make a balance: despite hesitancy to recognise the juridical character of social rights, the need of protection of social interests has justified, indeed, certain restrictions to the free movement of goods, freedom to provide services or to Community competition law. The road towards the recognition and the full protection of social rights in the European Union law appears, however, still long and hard, as shown by the recent judgments Laval and Viking, in which the Community court, while enhancing the Nice Charter, has not given priority to fundamental social rights, giving them the role of limits (proportionate and justified) of economic freedoms.

Una filologia della società. Antonio Gramsci e la scoperta delle scienze sociali nella crisi dell'ordine liberale

Questa tesi di dottorato ha per suo oggetto la ricognizione degli elementi teorici, di linguaggio politico e di influenza concettuale che le scienze sociali tra Ottocento e Novecento hanno avuto nell’opera di Antonio Gramsci. La ricerca si articola in cinque capitoli, ciascuno dei quali intende ricostruire, da una parte, la ricezione gramsciana dei testi classici della sociologia e della scienza politica del suo tempo, dall’altra, far emergere quelle filiazioni concettuali che permettano di valutare la portata dell’influenza delle scienze sociali sugli scritti gramsciani. Il lungo processo di sedimentazione concettuale del lessico delle scienze sociali inizia in Gramsci già negli anni della formazione politica, sullo sfondo di una Torino positivista che esprime le punte più avanzate del “progetto grande borghese” per lo studio scientifico della società e per la sua “organizzazione disciplinata”; di questa tradizione culturale Gramsci incrocia a più riprese il percorso. La sua formazione più propriamente politica si svolge però all’interno del Partito socialista, ancora imbevuto del lessico positivista ed evoluzionista. Questi due grandi filoni culturali costituiscono il brodo di coltura, rifiutato politicamente ma al tempo stesso assunto concettualmente, per quelle suggestioni sociologiche che Gramsci metterà a frutto in modo più organico nei Quaderni. La ricerca e la fissazione di una specifica antropologia politica implicita al discorso gramsciano è il secondo stadio della ricerca, nella direzione di un’articolazione complessiva delle suggestioni sociologiche che i Quaderni assumono come elementi di analisi politica. L’analisi si sposta sulla storia intellettuale della Francia della Terza Repubblica, più precisamente sulla nascita del paradigma sociologico durkheimiano come espressione diretta delle necessità di integrazione sociale. Vengono così messe in risalto alcune assonanze lessicali e concettuali tra il discorso di Durkheim, di Sorel e quello di Gramsci. Con il terzo capitolo si entra più in profondità nella struttura concettuale che caratterizza il laboratorio dei Quaderni. Si ricostruisce la genesi di concetti come «blocco storico», «ideologia» ed «egemonia» per farne risaltare quelle componenti che rimandano direttamente alle funzioni di integrazione di un sistema sociale. La declinazione gramsciana di questo problema prende le forme di un discorso sull’«organicità» che rende più che mai esplicito il suo debito teorico nei confronti dell’orizzonte concettuale delle scienze sociali. Il nucleo di problemi connessi a questa trattazione fa anche emergere l’assunzione di un vero e proprio lessico sociologico, come per i concetti di «conformismo» e «coercizione», comunque molto distante dallo spazio semantico proprio del marxismo contemporaneo a Gramsci. Nel quarto capitolo si affronta un caso paradigmatico per quanto riguarda l’assunzione non solo del lessico e dei concetti delle scienze sociali, ma anche dei temi e delle modalità della ricerca sociale. Il quaderno 22 intitolato Americanismo e fordismo è il termine di paragone rispetto alla realtà che Gramsci si prefigge di indagare. Le consonanze delle analisi gramsciane con quelle weberiane dei saggi su Selezione e adattamento forniscono poi gli spunti necessari per valutare le novità emerse negli Stati Uniti con la razionalizzazione produttiva taylorista, specialmente in quella sua parte che riguarda la pervasività delle tecniche di controllo della vita extra-lavorativa degli operai. L’ultimo capitolo affronta direttamente la questione delle aporie che la ricezione della teoria sociologica di Weber e la scienza politica italiana rappresentata dagli elitisti Mosca, Pareto e Michels, sollevano per la riformulazione dei concetti politici gramsciani. L’orizzonte problematico in cui si inserisce questa ricerca è l’individuazione di una possibile “sociologia del politico” gramsciana che metta a tema quel rapporto, che è sempre stato di difficile composizione, tra marxismo e scienze sociali.

Modelizzazione spazio-temporale delle dinamiche di uso del suolo ed analisi comparativa di differenti approcci predittivi. Uso integrato di SIG e telerilevamento nello studio dei processi di deforestazione nella regione La Joyanca in Peten, Guatemala

L’uso frequente dei modelli predittivi per l’analisi di sistemi complessi, naturali o artificiali, sta cambiando il tradizionale approccio alle problematiche ambientali e di rischio. Il continuo miglioramento delle capacità di elaborazione dei computer facilita l’utilizzo e la risoluzione di metodi numerici basati su una discretizzazione spazio-temporale che permette una modellizzazione predittiva di sistemi reali complessi, riproducendo l’evoluzione dei loro patterns spaziali ed calcolando il grado di precisione della simulazione. In questa tesi presentiamo una applicazione di differenti metodi predittivi (Geomatico, Reti Neurali, Land Cover Modeler e Dinamica EGO) in un’area test del Petén, Guatemala. Durante gli ultimi decenni questa regione, inclusa nella Riserva di Biosfera Maya, ha conosciuto una rapida crescita demografica ed un’incontrollata pressione sulle sue risorse naturali. L’area test puó essere suddivisa in sotto-regioni caratterizzate da differenti dinamiche di uso del suolo. Comprendere e quantificare queste differenze permette una migliore approssimazione del sistema reale; é inoltre necessario integrare tutti i parametri fisici e socio-economici, per una rappresentazione più completa della complessità dell’impatto antropico. Data l’assenza di informazioni dettagliate sull’area di studio, quasi tutti i dati sono stati ricavati dall’elaborazione di 11 immagini ETM+, TM e SPOT; abbiamo poi realizzato un’analisi multitemporale dei cambi uso del suolo passati e costruito l’input per alimentare i modelli predittivi. I dati del 1998 e 2000 sono stati usati per la fase di calibrazione per simulare i cambiamenti nella copertura terrestre del 2003, scelta come data di riferimento per la validazione dei risultati. Quest’ultima permette di evidenziare le qualità ed i limiti per ogni modello nelle differenti sub-regioni.