Giornata mondiale dell’Acqua

In occasione della ricorrenza che si celebra oggi, l’Istituto di ricerca sulle acque (Irsa) del Cnr rende noti alcuni dati sulla disponibilità e il consumo di acqua. La giornata è dedicata al tema ‘Nature for Water’ e vuole focalizzare l’attenzione sulle soluzioni per tutelare le risorse idriche, riducendo il rischio di inondazioni, siccità e inquinamento.

La giornata è dedicata al tema ‘Nature for Water’ e vuole focalizzare l’attenzione sulle soluzioni per tutelare le risorse idriche, riducendo il rischio di inondazioni, siccità e inquinamento.

“Il Cnr, con la sua multidisciplinarietà promuove filiere tra ricerca, applicazioni, tecnologia, industria, con un approccio orientato alla soluzione dei numerosi problemi che affliggono le acque”, dichiara Vito Uricchio, direttore dell’Irsa-Cnr. “Il destino dell’uomo è intrinsecamente correlato alla disponibilità idrica e dunque un’adeguata gestione interessa tutti. Non esiste una soluzione universale, ma una serie di strumenti con cui contribuire alla ricerca di un equilibrio sostenibile tra domanda e offerta”.

In Italia disponiamo di 7.494 corpi idrici fluviali, 347 lacustri, 534 grandi invasi dei quali 89 non hanno mai funzionato e oltre 8.000 piccoli invasi, insufficienti per gli attuali modelli di consumo. Il nostro pianeta ha raggiunto il primo miliardo di popolazione nel 1804, il secondo nel 1927 e da allora aumentiamo di un miliardo ogni 12-13 anni: per tali motivi nel secolo scorso il consumo globale di acqua è cresciuto del 600%. L’agricoltura utilizza dal 50 all’80% dell’acqua gestita dall’uomo. Per questo motivo, l’impegno dell’Irsa-Cnr è sviluppare tecnologie innovative per l’utilizzo di acque non convenzionali (salmastre e reflue urbane depurate) e valorizzare le risorse delle falde idriche ed il recupero delle acque di pioggia.

“La natura agisce attraverso cicli chiusi e non conosce rifiuti. I temi dell’economia circolare trovano nell’acqua un archetipo consolidato e importantissimi spazi di conoscenza e di ricerca e sviluppo: l’Irsa-Cnr è fortemente impegnato per trasformare i prodotti di scarto in materie prime ed energia, con esperienze quali il recupero del fosforo (in via di esaurimento) dai reflui, la produzione di biogas, biometano e bioplastiche dai sottoprodotti dei fanghi di depurazione o dai rifiuti, il riutilizzo spinto delle acque reflue nel comparto agricolo, industriale e spaziale”, afferma il Direttore dell’Irsa-Cnr.

“Inoltre l’incremento delle temperature deve indurre a progettare opere che limitino il rischio di alluvioni e l’evaporazione nei periodi più caldi, quali gli invasi sotterranei oggi resi possibili anche in Italia dal Decreto ravvenamento 100/2016” – prosegue Uricchio – “Gli invasi sotterranei consentono la ricarica delle falde con acque di buono stato chimico, poiché favoriscono l’autodepurazione, e offrono numerosi vantaggi di sostenibilità economica ed ambientale: riducono il rischio idraulico e di erosione costiera, prevengono la subsidenza, evitano l’interrimento, non prevedono significativi consumi di suolo. Si tratta anzi di opere che vanno oltre il ripristino della permeabilità del terreno, ostacolata dalla diffusa cementificazione, o la realizzazione di opere di contenimento che limitino la dispersione delle acque in mare. Inoltre hanno un costo di realizzazione di circa un quinto rispetto a quelli tradizionali”.

Nell’estate 2017, la quarta più asciutta degli ultimi due secoli, le ondate di calore sono state più frequenti e più intense in 571 città europee, con un triste primato per Roma e con un incremento della siccità nell’Europa meridionale. Le analisi mostrano che 0,5 °C di temperatura media in più aumentano di quasi 2,5 volte la probabilità di eventi mortali con oltre 100 vittime per gli effetti diretti delle temperature, a prescindere da siccità, alluvioni e altri danni.

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Nuovo stato della materia scoperto nei nanotubi di carbonio

https://www.cnr.it – Comunicato stampa 21/03/2018

Uno studio Cnr rivela che nei nanotubi di carbonio, ottenuti arrotolando il grafene, con raggio di pochi nanometri e lunghi quanto il diametro di un capello, si realizza l’isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo convincente. La ricerca, pubblicata su Nature Communications, aiuta a far luce sulla natura isolante o conduttiva dei nanotubi di carbonio.

Nanotubo di carbonio – Un elettrone (rosso) lungo un nanotubo di carbonio è ‘legato’ alla buca (blu) che si lascia dietro e forma un eccitone

Ricercatori dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr) hanno mostrato che nei nanotubi di carbonio si realizza spontaneamente un nuovo stato quantistico della materia, detto isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo definitivo. Lo studio, condotto in collaborazione con Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa), Istituto officina dei materiali (Iom-Cnr) e Istituto struttura della materia (Ism-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche, è stato pubblicato su Nature Communications.

I nanotubi di carbonio sono cilindri ottenuti dal grafene, materiale bidimensionale composto da un foglio di carbonio dello spessore di un solo atomo che, una volta arrotolato, forma tubi con raggio di pochi nanometri (un nanometro è pari a un miliardesimo di metro) e lunghi quanto il diametro di un capello. Finora il comportamento di una classe importante di nanotubi, in grado di condurre corrente elettrica, si spiegava supponendo che gli elettroni degli atomi di carbonio si muovessero facilmente e indipendentemente uno dall’altro per tutta la lunghezza, cioè che il materiale si comportasse come un metallo. I ricercatori di Nano-Cnr hanno invece dimostrato che quando un elettrone abbandona un atomo di carbonio non si muove liberamente ma si lega con la buca che lascia dietro di sé, formando una particella composita fatta dall’elettrone e dalla buca, detta eccitone.

“Abbiamo riprodotto il comportamento collettivo di tutti questi eccitoni grazie a simulazioni numeriche sofisticate e molto affidabili basate sulla meccanica quantistica”, spiega Massimo Rontani di Nano-Cnr, “e verificato che gli elettroni sono liberi di spostarsi solo se viene fornita una quantità di energia sufficiente a dissolvere gli eccitoni. Questo significa che il nanotubo si comporta come un materiale isolante, un isolante eccitonico: si tratta di un fenomeno quantistico elusivo, a lungo inseguito”.

I nanotubi sono un sistema ideale per la nanoelettronica, potendo funzionare come minuscoli fili conduttori, e lo studio, dimostrando per la prima volta l’esistenza dell’isolante eccitonico nei nanotubi di carbonio, permetterà di comprendere meglio il meccanismo per cui i nanotubi si comportano da metallo o da isolante. “In questa ricerca siamo ripartiti dall’inizio, ignorando l’opinione consolidata secondo cui l’isolante eccitonico non poteva esistere nei nanotubi di carbonio”, spiega Daniele Varsano di Nano-Cnr. “Per arrivare a conclusioni affidabili sono state necessarie simulazioni numeriche sui supercalcolatori particolarmente complesse, rese possibili dal centro di eccellenza MaX, l’infrastruttura europea dedicata alla ricerca computazionale sui materiali guidata da Nano-Cnr. Grazie ai recenti sviluppi del calcolo ad alte prestazioni, l’high performance computing, è ora possibile predire proprietà della materia ancora inosservate, che fino a pochi anni fa si ritenevano irrealizzabili e relegate ai libri di testo”.

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