La viticoltura è il sistema colturale con il più alto utilizzo di agrofarmaci, ed è ad alto rischio di perdita di biodiversità: è un problema economico, è un problema per l’ambiente, ed è un problema per la salute. E il cambiamento climatico in corso non potrà che aggravarlo. Sperimentare approcci innovativi per migliorare la resilienza del sistema viticolo alle fitopatie, riducendo l’uso di agrofarmaci, è l’obiettivo del progetto ”Shield4Grape”, finanziato dalla Commissione Europea con 5 milioni di Euro, che da questo autunno vedrà impegnate 18 tra istituzioni ed imprese che coprono le più importanti regioni biogeografiche dell'UE interessate alla viticoltura. Ce lo racconta Giorgio Gambino, Primo ricercatore dell’Istituto per la protezione sostenibile delle piante (Ipsp) del Cnr di Torino.

Pochi anni ancora e il principale limite delle auto elettriche, cioè la velocità di rifornimento, sarà un ricordo. Un gruppo di ricercatori, afferenti a una decina di istituti di ricerca, hanno trovato il modo di evitare i fenomeni di surriscaldamento e degradazione nelle batterie al litio, che pongono un limite alla possibilità di ricariche molto veloci. Nell’articolo pubblicato su Nature Communication, gli autori hanno dimostrato che questi fenomeni possono essere evitati applicando una particolare strategia di ricarica che prevede brevi pause. Una soluzione che funzionerebbe anche con molti veicoli elettrici già esistenti. Ne parliamo con Antonio Bertei, professore del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale all’Università di Pisa.

I catalizzatori sono per la chimica ciò che i lubrificanti sono per la meccanica. Un motore non lubrificato grippa immediatamente e non ti porta a destinazione, o lo fa al costo di un enorme spreco di energia. Allo stesso modo, i catalizzatori “lubrificano” le reazioni chimiche, rendendo possibili processi che altrimenti non avverrebbero. C’è un problema però: nella maggior parte dei casi, i catalizzatori più efficienti sono metalli rari e costosi, come il platino o l’iridio. Perciò è di grande interesse lo studio del Politecnico di Milano, pubblicato su Nature Synthesis, che propone un catalizzatore alternativo basato sul nichel, sostenibile ed economico, ed efficace per favorire la produzione di una vasta gamma di sostanze chimiche usate per la produzione di farmaci, additivi alimentari e polimeri. Sentiamo cosa ci racconta Gianvito Vilé, professore di Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano e coordinatore del progetto.

Una nuova strategia per realizzare transistor basati su DNA, ancora più nanoscopici ed efficienti degli attuali. Questo è l’obiettivo del progetto 3D-BRICK, che punta ad affrontare l’eterno spauracchio dell’industria elettronica: la fine della legge di Moore. Infatti lo straordinario sviluppo dell’elettronica e dell’informatica cui abbiamo assistito negli ultimi decenni poggia sulla capacità di realizzare circuiti sempre più miniaturizzati e quindi più veloci e potenti. Ma l’attuale tecnologia basata su semiconduttori a ossido metallico, è ormai vicinissima al limite massimo. 3D-BRICK, progetto europeo coordinato dall’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) tenterà di superare l’impasse puntando su un approccio totalmente innovativo, che sfrutta le proprietà di auto-organizzazione del DNA per dar vita a una nuova generazione di transistor delle dimensioni di pochi atomi. Ce ne parla Denis Garoli, ricercatore presso l’IIT e Professore di Fisica dell’Università di Modena e Reggio Emilia.

Un team di ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia ha dimostrato per la prima volta la possibilità di realizzare circuiti integrati fatti interamente con materiali commestibili.

Il primo circuito integrato edibile è nato a Milano presso il laboratorio Printed and Molecular Electronics dell’Istituto Italiano di Tecnologia, dove non più di pochi mesi fa è stata messa a punto la prima batteria commestibile. Potenzialmente, l’elettronica commestibile è un settore con moltissime applicazioni: dalla biomedicina - dove permetterebbe di realizzare le prime pillole intelligenti - alla sicurezza alimentare. Lo racconta Mario Caironi, Direttore del Laboratorio Printed and Molecular Electronics dell’Istituto Italiano di Tecnologia.

Il trasporto più difficile da decarbonizzare è senza dubbio quello aereo. Una possibilità è quella di alimentare le turbine con combustibili a basse emissioni, ovvero i famosi e-fuel: combustibili simili o addirittura identici a quelli di provenienza fossile ma prodotti a partire da idrogeno verde.

Mettere a punto un nuovo processo di produzione di un cherosene a impatto climatico nullo - un e-cherosene quindi - è l’obiettivo di un nuovo progetto che vede protagonisti il Politecnico di Milano ed ENEA. Ne parliamo con Giulia Monteleone, responsabile della Divisione ENEA di Produzione, storage e utilizzo dell’energia.

È al via il progetto Sintetic, coordinato dal Centro di Scienza e Tecnologia Forestale della Catalogna: quasi 9 milioni di euro per avviare un sistema completo di gestione dei dati per l'intera catena del valore forestale dell’UE, grazie all’integrazione di 5 tecnologie di tracciamento che permetteranno di ricostruire l’origine di ogni singola tavola di legno e di risalire al singolo albero di provenienza. Il progetto prende il via pochi mesi dopo l'adozione di un nuovo regolamento dell'Ue sui prodotti esenti da deforestazione, il cui obiettivo è aumentare la trasparenza nella filiera del legname, e aumentarne l’efficienza. Ce lo racconta Gianni Picchi, ricercatore dell’Istituto di Bioeconomia del CNR e del Centro tecnologico forestale della Catalunia.

La filmografia fantascientifica è piena di guanti e tute aptiche, capaci di trasmettere a chi le indossa precise sensazioni tattili. Ma da oggi non è più fantascienza.

PERCEIVING, un progetto coordinato dal Centro di Ricerca E.Piaggio dell’Università di Pisa, ha l'obiettivo di mettere a punto un guanto capace di percepire e trasmettere a chi lo indossa tutti i principali segnali tattili, riducendo nel contempo al minimo le risorse necessarie, come sensori e attuatori. Il guanto potrà funzionare sia come “amplificatore tattile”, sia come sistema per permettere a una persona di percepire, ad esempio, la superficie toccata da una mano robotica.

Ne parliamo con Matteo Bianchi, Professore di Robotica del dip Ingegneria dell’informazione dell’Università di Pisa e del Centro E. Piaggio.

Si parla spesso di sensori indossabili per monitorare lo stato di salute o le prestazioni sportive di noi umani. Ma la stessa cosa può essere fatta con le piante per determinare, per esempio, se la loro crescita è ottimale. È quanto hanno realizzato l’ENEA e L’Università Campus Bio-Medico di Roma, sviluppando una nuova famiglia di sensori basati su fibra ottica, che possono essere applicati direttamente su piante e frutti un po’ come fossero cerotti, e che permettono di monitorarne in modo non invasivo la crescita e la stato di salute.

Ce lo racconta Rosaria D’amato, ricercatrice ENEA del Lab di Micro e nanostrutture per la Fotonica.

Su Nature Communications la ricerca realizzata grazie alla collaborazione fra Università di Pisa e Jozef Stefan Institute di Lubiana, che descrive il primo materiale liquido cristallino a memoria di forma riprogrammabile in 3D. Si tratta di un nuovo tipo di materiale con cui è possibile dare vita a oggetti tridimensionali capaci di assumere almeno tre forme diverse, programmabili a priori. Un risultato mai ottenuto prima, che apre la strada a moltissime applicazioni innovative.

Ne parliamo con Valentina Domenici, professoressa di Chimica Fisica dell’ Università di Pisa.

Continuiamo a parlare del rischio di incendio legato alle batterie delle auto elettriche. Come già trattato nella puntata precedente, si tratta di un rischio bassissimo, molto inferiore a quello legato ai veicoli termici, e tuttavia c’è molto lavoro, da parte della ricerca, per ridurlo ulteriormente: Luca Magagnin, professore di Chimica Fisica Applicata del Politecnico di Milano, ci spiega che si sta lavorando su vari aspetti contemporaneamente, agendo sulla chimica della batteria.

Nella prima puntata della nuova stagione trattiamo un argomento ancora molto dibattuto, nonostante i dati siano a senso unico: parliamo di auto elettriche, del rischio di incendio delle batterie e di cosa si sta facendo per eliminarlo completamente.

Secondo i dati in possesso delle assicurazioni, le probabilità che un’auto elettrica prenda fuoco sono un sessantesimo di quelle di un veicolo a combustione. Anche se certamente una batteria in fiamme non è facile da spegnere.

Ma perché può accadere che una batteria prenda fuoco?  Quali sono le conseguenze e come si spegne una batteria in fiamme?

Ne parliamo con Luca Magagnin, professore di Chimica Fisica Applicata del Politecnico di Milano.

Dagli impianti di teleriscaldamento a biomassa, alle fonti di idrogeno da biomassa, fino alla bioplastica da legno, capace di coniugare buona resistenza con la completa riciclabilità del materiale. In questa puntata, parliamo di alcune possibili soluzioni nella lotta al cambiamento climatico e per l’autonomia energetica.

Parliamo di sfide tecnologiche per la transizione energetica, come la produzione continua di energia da fonti rinnovabili attualmente non programmabili, ma anche di sistemi basati sull’automazione e sull'intelligenza artificiale, per prevenire possibili blackout elettrici causati da ondate di calore quando la domanda elettrica è alta e la temperatura dell’aria pure.

Negli ultimi anni abbiamo parlato di alluvioni e di siccità, che sono due facce della stessa medaglia. Lunghissimi periodi senza o con poca acqua, infatti, amplificano gli effetti alluvionali, quando l’acqua si ripresenta tutta insieme. In Italia, dalle pratiche agricole alla gestione degli acquedotti, il sistema idrico del paese è sintonizzato su un regime di precipitazioni più abbondanti e più regolari, che ormai non esiste più. Cerchiamo di capire come potremmo usare l’acqua in maniera più efficiente e sostenibile.

C'è una convinzione diffusa a tutti i livelli, ma errata, secondo cui l'Italia e l'Europa sarebbero prive di molte delle materie prime critiche per la transizione ecologica e digitale. La sfida, invece, è estrarle in modo sostenibile.

Se la spazzatura è un problema sulla Terra, nello Spazio va anche peggio: a differenza della spazzatura terrestre, quella spaziale viaggia infatti a 9 o 10 km al secondo, più di 20 volte la velocità del suono, 10 volte la velocità di un proiettile sparato da un fucile militare. Ed è sempre di più questa spazzatura volante. Gli impatti, per quanto ancora occasionali, rischiano di trasformare dei singoli detriti in pericolosi proiettili difficili da monitorare. Parleremo di vari modi per mitigare il rischio crescente di collisioni e consentire in futuro l’uso sostenibile dello Spazio, pensato – come affermano i ricercatori – come bene comune.

Oggi emettiamo più di 35 tonnellate di CO2 all'anno. Cosa fare in attesa di nuove tecnologie che permetteranno di ridurre l'emissione di CO2 e abbatterne la concentrazione nell'atmosfera? Dalla cattura al trasporto, fino allo stoccaggio di CO2.

Il futuro dell'economia circolare non è nel riciclo dei rifiuti, bensì nel riutilizzo dei componenti usati: da quelli elettronici, come le batterie e gli schermi dei cellulari, a quelli meccanici, come le scatole del cambio delle auto. Ma la sostenibilità prevede anche la reversibilità delle materie plastiche, cioè la possibilità di rigenerare materiali identici a quelli di partenza. Un caso è quello del nuovo processo catalitico, che permette di convertire il Polietilene ad alta densità in un materiale completamente riciclabile, potenzialmente biodegradabile e con le stesse proprietà meccaniche e termiche della plastica di partenza.

Già oggi competitivi con l'acciaio, sono quattro volte più leggeri e a prova di corrosione: sono i materiali compositi, come la fibra di vetro e di basalto, ma anche il super-legno, sempre più utilizzati in edilizia in alcuni paesi come gli USA e che richiedono una normativa.

L’edilizia off-site è un modo di ottimizzare il processo costruttivo, che abbandona l’approccio strettamente artigianale per abbracciarne uno più industriale. Quella di industrializzare l’edilizia è un’idea che sposa il concetto di Industria 4.0, in cui un sistema di manifattura si avvale di un insieme di tecnologie digitali, con cui si vuole dare vita a una serie di innovazioni nel modo di produrre e nei servizi, ma si vuole anche migliorare il coordinamento coi fornitori.

Secondo un recente report di Althesys, l'agrivoltaico ha superato, per numero e potenza complessiva di progetti di sviluppo di fonti rinnovabili presentati nel 2022, tutti i concorrenti. In particolare, il 41% del totale delle richieste di autorizzazioni per impianti da fonti rinnovabili riguarda l'agrivoltaico, seguito dal 35% del fotovoltaico tradizionale e il 19% dell'eolico a terra. Nell'immediato futuro, l'agrivoltaico sembra quindi il miglior candidato nella corsa alla transizione ecologica. Facciamo il punto dei vantaggi e delle criticità di questo sistema.

Forse nessuna promessa tecnologica è stata reiterata così a lungo come quella di cui parliamo oggi: è la promessa della superconduttività, più precisamente della superconduttività ad alta temperatura, uno dei santi Graal della fisica. E dunque a che punto siamo? È lecito aspettarsi novità nei prossimi anni? Nel frattempo, vediamo anche come l’Intelligenza Artificiale ci può aiutare ad aprire la strada verso una nuova ricerca dei superconduttori.

È una ricetta complessa quella della transizione energetica, che richiede non solo i giusti ingredienti ma anche che essi siano cucinati nell'ordine giusto. Parliamo di come mettere nel giusto ordine le cose, per non rischiare di perdere il treno ed evitare inutili fughe in avanti. Una delle tante strade percorribili è l’elettrificazione dei consumi unita all’autoproduzione di energia elettrica rinnovabile, che rappresenta oggi per le imprese una via di fuga del caro bollette. Ma soprattutto segna un passaggio tecnologico definitivo e generazionale in direzione di una maggiore sostenibilità.

Era il 2009 quando fu annunciata la prima criptovaluta e nel 2010 fu comprata una pizza pagata 10.000 bitcoin, che al valore attuale sono pari a circa 300 milioni di dollari. La tecnologia più importante che sta alla base della criptovaluta è la Blockchain, una catena di blocchi in cui vengono “scritti” dati e informazioni che nessuno possiede in via esclusiva, ma è la collettività stessa che li gestisce. Con questa tecnologia, sparisce la necessità di un garante che assicuri l’integrità dei dati. In questi anni sono nate centinaia di criptovalute. A che punto siamo?

Facciamo il punto su uno dei filoni più importanti della ricerca in robotica: i robot collaborativi, robot pensati per interagire strettamente con l'uomo, affiancandolo soprattutto nei compiti più faticosi e usuranti.

In molti settori della chirurgia, la maggior parte degli interventi viene eseguita per mezzo del robot chirurgico "da Vinci", che da vent'anni è il signore incontrastato delle sale operatorie. La scadenza dei brevetti è ormai vicina, ma negli ultimi anni la ricerca ha prodotto idee e approcci radicalmente nuovi. Parliamo di questo, ma anche di come insegnare a un robot a essere un buon chirurgo e della sfida della certificazione.

Sicurezza passiva, nuovo ciclo del combustibile che non presti il fianco alla proliferazione nucleare, riduzione della pericolosità delle scorie a un livello accettabile e maggiore efficienza energetica. Cerchiamo di scoprire l’identikit del reattore a fissione ideale di quarta generazione e quali sono i progetti che vi si avvicinano maggiormente. Parliamo anche del sogno della fusione nucleare e di come certe iniziative private cerchino una scorciatoia in questo settore, con soluzioni e approcci che però non si discostano troppo dal mainstream della ricerca scientifica, che trova il suo apice nel grande reattore ITER, attualmente in costruzione.

Tutti i dispositivi digitali moderni ospitano dei componenti elettronici che funzionano sulla base delle leggi che sono state scoperte all’inizio del XX secolo dai padri della meccanica quantistica. Potremmo definirla oggi la prima rivoluzione quantistica. Che cos’è, invece, la seconda rivoluzione quantistica e cosa ci porterà? Cercheremo di rispondere a questa domanda, parlando anche di nuovi progetti che aspirano al mitico internet quantistico e mirano a estendere la rete nazionale di comunicazione quantistica.

Cominciamo con il vertical farming, o agricoltura verticale, un nuovo paradigma agricolo nel quale i prodotti vengono coltivati su più livelli all'interno di grandi serre verticali: un ambiente chiuso, asettico e illuminato con luci a led, senza pesticidi o agrofarmaci, dove il consumo d'acqua e di suolo sono ridotti del 90%. Ma gran parte dei prodotti agricoli non potrà che essere coltivata in pieno campo e, anche in questo caso, è necessario fare dei passi avanti. Parliamo allora di agricoltura conservativa, che permette di coniugare una elevata produttività, sia dei costi di produzione che dell’impatto ambientale.