Come sappiamo, il settore agricolo in Italia rappresenta una risorsa importante per il Paese: oltre a contribuire al 2,1% del PIL, impiega circa il 4% della popolazione. Da tempo, questa categoria evidenzia alcune criticità, e mai come oggi questo dibattito finisce in prima pagina sui giornali. L’adozione di pratiche agricole più sostenibili, la minimizzazione degli sprechi, la conservazione delle risorse e l’innovazione tecnologica – che spesso fatica ad essere implementata – si scontrano con i cambiamenti climatici in corso, la continua degradazione del suolo e le direttive europee che non sempre trovano il favore dei lavoratori coinvolti.

In questo contesto, dove l’obiettivo finale comune è quello di accompagnare l’agricoltura verso una transizione più ecologica, si colloca il Progetto STAR – SusTainable AgricultuRe. Tale iniziativa mira a sviluppare sistemi molecolari capaci di migliorare l’efficacia di alcuni agrochimici, consentendo così un loro dosaggio significativamente più basso nei campi. Con lungimiranza, Silvia Gazzola, ricercatrice presso il Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia dell’Università dell’Insubria e responsabile del Progetto, punta a soddisfare le esigenze degli agricoltori preservando allo stesso tempo la salute del pianeta e delle persone.

“L’erbaccia ha diverse barriere che rendono molto inefficiente l’assorbimento degli erbicidi…” spiega la ricercatrice, semplificandone il concetto. “Se l’erbaccia in questione ne deve assorbire 10 grammi per essere effettivamente estirpata, ora bisogna applicarne 100 grammi per fare in modo che almeno 10 ne vengano assorbiti… I restanti 90 grammi sono costi e inquinamento inutili. […] Crediamo che il progetto STAR renderà effettivamente più efficienti gli agrofarmaci nel controllo delle popolazioni di erbe infestanti che rispetterà le restrizioni europee derivanti dalla salvaguardia del nostro pianeta”.

🌱💊 Aumentare l'efficacia degli #erbicidi per ridurne l'impiego
🎙️ Il servizio del @Tg3web sulla ricerca di 𝗦𝗶𝗹𝘃𝗶𝗮 𝗚𝗮𝘇𝘇𝗼𝗹𝗮, Dipartimento di Scienza e alta tecnologia, da cui potrebbe derivare anche un brevetto su erbicidi più efficaci#uninsubria #ricerca pic.twitter.com/6zD0Q60Ewi

— Uninsubria (@Uni_Insubria) February 2, 2024

Il Progetto STAR ha ottenuto un sostegno economico significativo grazie al FISA – Fondo Italiano per Scienze Applicate, arrivando tra i 30 Progetti selezionati su quasi 500 in lizza. Questo finanziamento, pari a un milione di euro usufruibile in quattro anni, sarà utilizzato per condurre le ricerche necessarie nell’ambito specifico del Progetto.

Presso la sede comasca dell’Università dell’Insubria, verranno impiegati un dottorando e diversi ricercatori per sostenere e promuovere gli obiettivi stabiliti. Si prevede sia una fase di test in laboratorio in Germania, sia una fase successiva, in campo, in Italia. Cruciale, la collaborazione con il ricercatore David Barber, membro della Weed Control Think Tank presso la Bayer AG, Divisione Crop Science, di Francoforte sul Meno.

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Stiamo parlando di un’App nata grazie all’Università degli Studi dell’Insubria – in collaborazione con la Riemann International School of Mathematics – in grado di scansionare le opere d’arte e metterle in relazione a grandi composizioni musicali, basandosi su un “grado di somiglianza” calcolato appunto dall’algoritmo sviluppato nel corso del Progetto.

Un’idea nata quasi per gioco, suggerita da Marcello Morandini – architetto, scultore e designer – a Daniele Cassani, Direttore della RISM, il quale ha portato avanti la causa con il supporto di Alfio Quarteroni e Paola Gervasio, rappresentanti del Politecnico di Milano e dell’Università di Brescia. 

Competenze scientifiche ma anche amore per l’Arte. Così, unendo questi due mondi, i tre ricercatori hanno scoperto che le opere di Morandini, nel mondo astratto dei numeri, “somigliano” di oltre il 70% alle musiche di Morricone, Mozart, George Gershwin. Elementi di coincidenza inaspettati, che hanno creato ponti sospesi tra forme d’arte e periodi storici molto diversi.

L’applicazione, presentata in anteprima lo scorso 13 ottobre alla Fondazione Marcello Morandini di Varese, oggi ha in archivio 10 opere lì esposte. Inquadrando il QR Code dedicato, l’algoritmo restituirà diversi output: in primis, il brano originale – classico o Jazz – che più si avvicina all’opera che si sta osservando. In secundis, i brani che rispondono alla domanda: “Se uno dei seguenti compositori stesse ammirando quest’opera, quali tra le sue musiche originali sarebbe ispirato a suonare?”. Infine, i brani elaborati dall’algoritmo a partire dalle musiche selezionate originali, con l’obiettivo di interpretare l’opera al meglio.

Questa connessione tra arte e musica, è stata creata non solo grazie alla matematica, ma anche alla campionatura di un allargato catalogo di brani, tutti svincolati dai diritti d’autore. Da qui si è poi entrati nel vivo della ricerca, confrontando e analizzando i diversi codici di somiglianza elaborati man mano dall’algoritmo. 

[…] Il DNA, che sia arte o musica, dal punto di vista matematico è identico: la percezione si riduce a un codice generato o da un’opera raffigurativa, o dalla musica o da altri oggetti ed elementi che si trovano in natura

Alfio Quarteroni – Matematico e Accademico

Uno strumento che potenzialmente potrà essere diffuso in qualsiasi museo interessato all’iniziativa, donando valore aggiunto alla fruizione delle singole opere esposte.

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Avevamo già parlato dell’intuizione di Massimo Caccia, Professore presso l’Università degli Studi dell’Insubria e CEO di Random Power, spin-off dell’Ateneo di cui parleremo oggi. Ricordiamo l’idea da cui tutto è partito: catturare impulsi elettrici endogeni causali e trasformarli in una sequenza di bit, assolutamente imprevedibile.

Che farsene? Creare chiavi crittografiche inviolabili, utilizzabili per la tutela della privacy e per la cyber security.

Un Progetto partito nel 2018, che ha raccolto da subito un grande consenso. In quell’anno era stato selezionato come “Breakthrough Project” durante la fase pilota del programma Attract, un’iniziativa di ricerca dedicata allo sviluppo di tecnologie rivoluzionarie per la scienza e la società, rientrante nel panorama di finanziamento Horizon 2020 della Commissione Europea. Un percorso in ascesa, che ha visto nel 2020 la vittoria della Start Cup Lombardia, menzioni d’onore e finanziamenti in successione. É proprio nel proseguire per questa strada, che ad inizio 2022, il programma Attract – ora arrivato alla seconda fase – ha premiato con due milioni di euro i prossimi step di ricerca.

Ad ora, si è arrivati allo sviluppo di una scheda elettronica capace di generare un flusso infinito di bit casuali, collegabile a qualsiasi computer, in grado di alimentare sistemi di sicurezza informatica e simulazioni numeriche. I prossimi traguardi saranno miniaturizzare il dispositivo, ora poco più piccolo di una carta di credito, integrarlo con funzionalità per il mondo IoT, arrivare a coprire le esigenze di sicurezza di un intero data center. 

Tematica oggi quella della privacy, sempre più scottante e difficile da garantire, data anche la potenza di calcolo sempre maggiore, capace di rendere vulnerabile una metodologia di sicurezza non aggiornata. Angelo Tagliabue, Rettore dell’Università dell’Insubria, ha sempre riconosciuto il potenziale di questo Progetto, frutto di un serio e costante lavoro di ricerca, nato da una grande intuizione incubata nei laboratori del polo scientifico comasco.

Se Random Power è un progetto basato sull’imprevedibilità, ritengo che potesse invece essere prevedibile il suo successo. […] Sono orgoglioso del risultato ottenuto dal team del Professor Massimo Caccia che, oltre ad avere grande prestigio scientifico, è capace di trasferire l’innovazione al servizio delle aziende e delle società.

Random Power coordina ora un consorzio Europeo di altissimo livello, in cui l’Italia spicca grazie anche al contributo dato dalla Fondazione Bruno Kessler, e dalle società SECO ed E4 Computer Engineering.

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In questo contesto, coesiste la nota problematica dell’accumulo di micro plastiche nell’ambiente, con tutte le sue conseguenze annesse, dalla minaccia per gli ecosistemi acquatici all’impatto ormai dimostrato nella catena alimentare. É nel laboratorio “The Protein Factory 2.0” dell’Università dell’Insubria, che è stata trovata una via preferenziale per il risanamento dell’ambiente, grazie alla degradazione enzimatica del PET. 

Più nel dettaglio, il lavoro svolto dai ricercatori ha consentito di migliorare uno specifico enzima microbico – PETase – grazie ad un processo di ingegneria proteica. Analizzando quanto fatto nel mondo accademico sino ad ora sullo stesso tema, il team di ricerca ha riscontrato la mancanza di un flusso di lavoro efficiente per lo screening dell’attività delle varianti necessarie per migliorare questo enzima.

Partendo da ciò, hanno trovato la strada per la sua ottimizzazione, ottenendo così un enzima evoluto – IsPETase, capace di depolimerizzare buona parte delle nanoparticelle di PET o scomporle in materiale ancora utile. Questo materiale trasformato, potrebbe essere utilizzato nella produzione di bio plastiche come di prodotti farmaceutici e disinfettanti, in un’attualissima ottica di riciclo aperto.

Il team di lavoro, composto da Valentina Pirillo, Marco Orlando, Davide Tessaro, sotto la supervisione dei professori Gianluca Molla e Loredano Pollegiani, hanno dimostrato come questo processo possa dare grandi risultati senza l’uso di prodotti chimici e senza l’utilizzo di alte temperature.

Utilizzando l’enzima così evoluto, alla concentrazione di 0.1 mg/mL in acqua e a 50 °C, è stato possibile recuperare in 2 giorni oltre il 25% dei principali costituenti delle micro particelle di PET e, addirittura, depolimerizzare l’80% delle nanoparticelle di PET in solo 1 ora e utilizzando 5 volte meno enzima.

Un perfetto esempio di come l’innovazione, la ricerca e le bio tecnologie possano fornire nuove soluzioni ai problemi sempre più pressanti della nostra società.

Per approfondire:
V., Pirillo, M., Orlando, D., Tessaro, L., Pollegioni, G., Molla, (2022) An Efficient Protein Evolution Workflow for the Improvement of Bacterial PET Hydrolyzing Enzymes. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 264. https://doi.org/10.3390/ijms23010264

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