Descrizione previsione attività della commessa "Sviluppo e applicazioni di metodologie preparative, analitiche, chimico-fisiche e spettroscopiche (PM.P03.015)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Sviluppo e applicazioni di metodologie preparative, analitiche, chimico-fisiche e spettroscopiche (PM.P03.015)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Verranno presentate domande di finanziamento ai Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale, a Progetti Regionali, a bandi di Fondazioni private e a bandi della Comunita' Europea. Modulo PM.P03.015.002 Contratti di ricerca con ENEL per caratterizzazione di fluidi geotermici. Modulo PM.P03.015.003 Nell'ambito delle attività di questo modulo sulla contaminazione delle acque, è stato presentato un progetto LIFE/2014 con data di inizio prevista, in caso di approvazione, 1 ottobre 2015. Il progetto, dal titolo \"REMOval of CHROMium (VI) from naturally contaminated waters using highly sensitive and sustainable polyamidoamine resins\" (REMOCHROM), si propone di dimostrare l'applicabilità di un dispositivo filtrante efficace per la rimozione di Cr(VI) da contaminazione naturale in acque sorgive mediante resine poliammidoamminiche opportunamente sintetizzate. Inoltre, è in fase di stesura un progetto per l'utilizzo di residui agroalimentari come fonte di energia rinnovabile da presentare nell'ambito dei progetti europei ERANETMED. Modulo PM.P03.015.002 IL gruppo ha partecipato a vari bandi Nazionali e Regionali. In particolare sono state presentate le seguenti proposte: - Tunable polymer-based piezoelectric materials from bio-based polymers and functional fillers: a way towards preparation of smart biocompatible composites for regenerative medicine and robotics, codice RBSI14U98N, presentato da Lucía Gabriela Pérez Amaro (Assegnista del gruppo) sul bando SIR 2014, - POR 2014-2020 - Bando Unico di Ricerca e Sviluppo 2014 \"Nanotecnologie per la valorizzazione sostenibile del potenziale energetico nazionale (risorse geotermiche e idrocarburiche)\" - BANDO FAR FAS 2014\"Nuove Tecnologie per il Recupero EnerGetico e la Creazione di Catene di TRASformazione per la VALORIzzazione di Flussi di Rifiuti del Settore Agricolo e della Produzione Manifatturiera della Pelle e dei Tessuti\"in fase di presentazione. Sono inoltre in corso contatti per la presentazione congiunta con Enti diversi di progetti Horizon 2020 e MISE (literal)
Punti critici
  • La commessa è fortemente rallentata dalle procedure burocratiche e amministrative che vanificano significativamente l'enorme sforzo dei suoi componenti e di quelli della commessa, coronato da risultati eccellenti, nel reperire risorse esterne da progetti EUROPEI (LIFE) e contratti di ricerca (ENEL). L'acquisizione di nuova strumentazione è essenziale per lo svolgimento dell'attività di carattere analitico. E' stato recentemente acquisito un nuovo Spettrometro ICP ottico. La disponibilità di uno strumento LC-MS sarebbe auspicabile per molte attività di ricerca, e.g. lo studio e la caratterizzazione di miscele di estratti vegetali. Modulo PM.P03.015.003 I punti critici per la realizzazione delle attività previste nel modulo sono essenzialmente di due tipi: uno legato all'incertezza di ottenere informazioni significative e utili mediante l'applicazione delle metodologie sperimentali utilizzate, l'altro legato alla possibilità di reperire finanziamenti e personale per lo svolgimento delle attività di ricerca previste. Per quanto concerne il primo punto, i ricercatori del modulo si impegneranno a trovare le metodologie sperimentali di spettroscopia NMR e/o EPR e di interpretazione dei dati più appropriate ai sistemi in esame, nonché ad instaurare collaborazioni con ricercatori di estrazione sperimentale o teorica esperti nei diversi settori di interesse, qualora non già attive, che possano fornire informazioni complementari. Per quanto riguarda il secondo punto, sono state e saranno intraprese azioni per il reperimento di fondi e personale da dedicare alla ricerca, tramite la presentazione di proposte progettuali a livello nazionale ed internazionale. Modulo PM.P03.015.005 I risultati conseguiti relativamente ai processi di modifica post-polimerizzazione sia di poliolefine che di poliesteri alifatici biodegradabili sono soddisfacenti sia in termini di grado di modifica e mantenimento della struttura/architettura originale del polimero che in termini di proprietà ottiche e/o fotoresponsive (quando applicabili). Allo stesso modo sia la sintesi di nanocariche funzionali che la loro dispersione in matrici polimeriche hanno dato buoni risultati almeno in termini di dispersione e proprietà termiche. È necessario sottolineare che tutte le caratterizzazioni volte alla determinazione delle proprietà strutturali, termiche e/o termo-meccaniche sia di polimeri di origine petrolchimica che di polimeri derivanti da fonti rinnovabili non presentano particolari difficoltà di attuazione, mentre la valutazione del grado di funzionalizzazione e di alcune proprietà funzionali (adesione, proprietà barriera, dispersione e processamento di materiali e nanocariche, fluorescenza, valutazione della stabilità termo- e foto-ossidativa) risultano più complesse e non investigabili attraverso un'unica tecnica. L'attività di ricerca condotta nell'ultimo anno ha evidenziato chiaramente l'esigenza di combinare diverse tecniche diagnostiche per determinare questi parametri sia in termini qualitativi che quantitativi. Di conseguenza, sarebbe necessario poter acquisire nuova strumentazione o avviare ulteriori collaborazioni con laboratori esterni aventi competenze specifiche. Questo soprattutto in riferimento ai settori di applicazione dei materiali messi a punto in questo modulo (smart/green packaging, building, automotive etc...) Alcune competenze si ritrovano in molte delle collaborazioni già attive e sono state consolidate. Ad esempio alcune misure di conducibilità elettrica di ibridi PLA grafene sono in corso nell'ambito del progetto DIBBIOPACK, come anche alcune misure di proprietà barriera. Misure di foto- e termo-stabilità di polimeri ottenuti mediante grafting di gruppi stabilizzanti o di compositi preparati mediante dispersione di nanocariche modificate con molecole aventi attività stabilizzante sono in corso nell'ambito del progetto FIRB e del progetto NANOSTAB. Tuttavia, in altri casi si rende necessaria l'acquisizione di strumentazione specifica come ad esempio un reometro per la valutazione delle proprietà reologiche (e quindi il processamento) dei materiali ottenuti sia per reazioni di modifica post-polimerizzazione che per miscelazione delle matrici polimeriche con nanocariche, un fluorimetro ad alta risoluzione, un miscelatore meccanico (o miniestrusore di nuova generazione), uno spettrofotometro IR con microscopio, un reattore ad ultrasuoni per disperdere le nanocariche ed effettuare reazioni assistite da ultrasuoni. A questo proposito punto critico non è soltanto l'acquisizione della strumentazione necessaria, ma anche la disponibilità degli spazi in cui allocarla. La responsabilità della UOS di Pisa ascritta al capomodulo ha costituito un punto critico per lo svolgimento e la programmazione delle attività di ricerca previste in considerazione del compito gravoso e time-consuming. (literal)
Attività da svolgere
  • 1) Implementazione di un metodo analitico per la determinazione di cadmio in tracce mediante impiego di sodioboroidruro e suoi derivati per decomposizione controllata in linea, al variare del pH nel sistema di generazione. Applicazione a materiali certificati. Ricerca delle condizioni di generazione di idruri di stagno e piombo in mediante impiego di sodioboroidruro e suoi derivati mediante decomposizione controllata in linea, al variare del pH nel sistema di generazione. Verranno proseguiti gli studi di speciazione di specie metilate dell'arsenico (III e V) mediante chemical vapour generation con sodio boro idruro ed ammino-borani. Studio delle proprietà antiossidanti in estratti di sistemi vegetali; caratterizzazione di alcuni componenti delle miscele di estratti. Attività didattica: stage e tirocini per studenti di scuole superiori, nell'ambito di progetti relativi ad alternanza scuola lavoro e orientamento universitario. 2) Caratterizzazione e speciazione del Hg in emissioni geotermiche. Caratterizzazione di coloranti naturalizzati per l'industria conciaria. Studi fondamentali sulla generazione di composti volatili di Cd con NaBH4 mediante AAS. Studi fondamentali sulla generazione fotochimica di composti volatili di As e Se mediante AFS. 3) Proseguiranno le attività di indagine mediante tecniche EPR di effetti di stress ossidativi su sistemi vegetali per comprendere come variazioni climatiche possono influire sui prodotti vegetali. Saranno proseguiti gli studi iniziati ormai da diversi anni in collaborazione con pedologi sugli effetti di variazioni climatiche e di sfruttamento antropico sulla qualità del suolo. Saranno effettuati studi NMR per l'ottimizzazione di idrogeli a base di poliammidoammine per il loro utilizzo per la ritenzione di Cr(VI) da acque per uso potabile. In particolare, sarà determinata, mediante esperimenti NMR sui nuclei 1H e 13C, la formulazione migliore per garantire sufficiente resistenza meccanica del materiale sotto flusso di acqua combinata ad una ridotta degradazione nel tempo, oltre ad una maggiore efficacia di assorbimento di Cr(VI). Se vi saranno i finanziamenti opportuni, saranno studiati processi di carbonizzazione idrotermica su prodotti di scarto delle lavorazioni agricole, quali le vinacce o i residui di frangitura delle olive. Saranno in particolare studiati gli effetti dei parametri di processo di carbonizzazione sul prodotto solido ottenuto e sul suo contenuto energetico. 5) Le attività di ricerca saranno ancora centrate ai progetti attivi ed in corso che sono i principali finanziamenti che hanno sostenuto le attività del modulo: • Progetto Europeo FP7 Large Collaborative Project DIBBIOPACK (2012-2016). Titolo: Development of injection and blow extrusion molded biodegradable and multifunctional packages by nanotechnology: improvement of structural and barrier properties, smart features and sustainability. • FIRB 2010 Futuro in Ricerca (finanziato dal MIUR) GREENER (8 Marzo 2012-propogato a 8 Marzo 2016) Titolo: Verso nanocompositi multi-funzionali, efficienti, stabili ed eco-compatibili a base bio-plastica di interesse tecnologico tramite immobilizzazione di nanoparticelle funzionalizzate e molecole stabilizzanti. • Progetto POLOPTEL (2011–2014) finanziato da La Fondazione CARIPISA conv. 167/09. Titolo: Nuovi sistemi polimerici con funzionalità elettriche ed ottiche via nano e micro dispersione adesiva per la produzione di materiali e dispositivi per applicazioni intelligenti. • Marie Curie project- FP7-PEOPLE-2011-1EF #300302. Titolo: Novel Nano-Stabilisation for Green Bioplastic Nanocomposites. • PRIN 2012 finanziato dal MIUR (8 Marzo 2014-7 Marzo 2017) Titolo: SMART: Nuovi gel 'intelligenti' dalla materia soft (2012J8X57P). • Progetto \"Sustainable ManuFacturing\" CTN01_00163_148175 Cluster Fabbrica Intelligente; OR3 \"Demanufactoring\". Nell'ambito di questi progetti verranno svolte le seguenti attività di ricerca: Sintesi di nuovi nitrossidi funzionali per reazioni di fotografting - Preparazione di nanocariche lamellari con funzionalità antiossidante, batterica, antifiamma e/o fotoresponsiva - Dispersione delle nanocariche funzionali in matrici polimeriche - Funzionalizzazione controllata di miscele polimeriche simulanti e/o derivanti materiali di scarto e/o di riciclo. (literal)
Risultati attesi
  • Modulo PM.P03.015.001 Implementazione di un metodo analitico per la determinazione di cadmio in tracce mediante impiego di sodioboroidruro e suoi derivati per decomposizione controllata in linea, al variare del pH nel sistema di generazione. Analisi di speciazione di specie metilate dell'arsenico (III e V) mediante chemical vapour generation con sodio boro idruro ed ammino-borani. Caratterizzazione di alcuni componenti delle miscele di estratti vegetali per lo studio delle proprietà antiossidanti. Modulo PM.P03.015.002 Valutazione di brevettazione di prototipo di analizzzatore online per Se e As. Meccanismo di generazione di composti volatili di Cd con NaBH4. Meccanismi di generazione di specie volatili di As e Se mediante fotogenerazione. Modulo PM.P03.015.003 Per quanto concerne le attività ormai consolidate negli anni, quali lo studio dello stress ossidativo in strutture vegetali e lo studio della sostanza organica nei suoli, saranno proseguite le collaborazioni attive che daranno luogo a pubblicazioni nel corso dell'anno. Per quanto riguarda le attività nuove sugli idrogeli per l'assorbimento di Cr(VI) e la carbonizzazione idrotermica di residui di lavorazioni agricole, la cui realizzazione è legata all'approvazione di progetti presentati o in corso di presentazione, data la novità e la complessità dei sistemi che saranno presi in esame, ci si propone di arrivare entro la fine dell'anno solo a dei risultati preliminari. In particolare, per quanto riguarda gli idrogeli, si cercherà di riuscire a definire, fra le diverse proposte, una formulazione con capacità di assorbimento di Cr(VI) massima, mediante studio dei siti di coordinazione presenti sul polimero con tecniche 13C NMR oltre ad analisi ICP-MS effettuate da collaboratori. Per quanto concerne lo studio della carbonizzazione di biomasse da scarti agricoli, saranno acquisiti spettri 13C NMR a stato solido sul materiale di partenza e sui prodotti di carbonizzazione ottenuti a diverse temperature e per diverse durate di trattamento. Modulo PM.P03.015.005 Le attività previste per il 2015 riguardano: 1) il proseguimento delle attività relative al progetto FIRB2010 (3° anno di attività in corso) e al progetto NANOSTAB (Marie-Curie Actions); 2) il completamento delle attività previste per l'unità CNR UOS Pisa nel progetto DIBBIOPACK FP7 Large Collaborative Project finanziato dalla UE; 3) il proseguimento delle attività di ricerca relative allo sviluppo di nuovi materiali funzionali/funzionalizzati partendo da miscele poliolefiniche di riciclo (Progetto Cluster Fabbrica Intelligente); 4) avvio di nuove attività promosse dall'ingresso di nuovi progetti. Pertanto, le attività di ricerca proposte si inquadrano nelle attività programmatiche dei progetti precedentemente descritti e verteranno principalmente sullo studio delle reazioni di post-modifica di polimeri di varia natura, condotte sia in bulk che in superficie, con particolare attenzione alla preparazione di polimeri funzionali e/o agenti di coupling e sulla dispersione di nanocariche con attività funzionali in matrici polimeriche biodegradabili e/o derivanti da fonti rinnovabili. (literal)
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