Descrizione del modulo "Metodologie integrate per la conoscenza di processi e materiali geologici e del loro impatto sull'uomo e l'ambiente (TA.P04.014.002)"

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  • Descrizione del modulo "Metodologie integrate per la conoscenza di processi e materiali geologici e del loro impatto sull'uomo e l'ambiente (TA.P04.014.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Chiarire i processi associati alla presenza di fibre e particolato atmosferico nei tessuti polmonari permette di definire il livello di rischio. Studiare le relazioni tra forma, composizione, condizione ambientali e patologie in calcoli urinari o altri geomateriali presenti nel corpo umano contribuisce a migliorare le condizioni di vita. Fissare geochemical baseline e procedure di monitoraggio di fibre, particolato o sostanze tossiche aiuta a contenere il rischio mineralogico e geochimico. Comprendere le funzioni terapeutiche o cosmetiche di fanghi e argille contribuisce al benessere. Studiare e testare materiali capaci di incamerare sostanze tossiche, e ottimizzare i processi di incorporazione e rilascio contribuisce al risanamento ambientale e alla sicurezza dei cibi. Studiare i meccanismi di interazione acqua-roccia nei circuiti sotterranei delle acque di falda, e la loro contaminazione a causa di agenti geogenici e antropici contribuisce alla salvaguardia delle risorse naturali. Il monitoraggio idrogeochimico di acque in zone costiere e di transizione, aree lacustri e/o palustri di particolare pregio naturalistico in zone a forte antropizzazione consente la loro conservazione. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Usando e integrando analisi multiscala della composizione elementale e isotopica, della struttura e ordinamento cationico in condizioni ambientali e non, delle proprietà di bulk e di superficie, si studiano e si forniscono modelli per: (a) la ricostruzione e la definizione quantitativa dei parametri che controllano i processi geologici, la dinamica interna e la genesi di pianeti e corpi rocciosi del sistema solare; (b) le interazioni tra litosfera, idrosfera, biosfera ed antroposfera anche al fine di prevedere e controllare situazioni di rischio; (c) la definizione delle geochemical baseline e quindi l'identificazione dell'inquinamento di suoli e acque, la tracciabilità di prodotti alimentari, l'analisi e la tracciabilità degli scarichi gassosi; (d) le dinamiche e i processi di inquinamento e di risanamento degli ambienti lacustri e alluvionali; (e) l'utilizzo dei geomateriali per applicazioni tecnologiche, la conoscenza, valorizzazione e salvaguardia dei beni culturali, il risanamento ambientale; (f) il ruolo dei geomateriali negli organismi viventi, con implicazioni per il benessere umano e la prevenzione e cura di patologie collegate al rischio mineralogico e geochimico. (literal)
Competenze
  • I ricercatori afferenti al GdR possiedono una notevole esperienza nello studio di dettaglio sia di materiali e processi complessi tipici delle Scienze della Terra solida sia di tematiche ambientali complesse quali lo studio delle interazioni sedimenti-acqua o i processi di incorporazione e rilascio di elementi e nutrienti anche in funzione delle condizioni di redox e delle cinetiche di reazione. Il GdR si avvale di laboratori e strumentazioni ancora in grado di produrre dati di altissima qualità, talvolta unici in Italia e rari nel mondo. Questi dati e le competenze interpretative vengono utilizzati in modo innovativo sia per la ricerca di base che per quella applicata, fornendo importanti avanzamenti metodologici e risultati con risvolti applicativi in molti campi, talvolta imprevedibili. Obiettivi prioritari del GdR sono anche mantenere sempre aggiornate le apparecchiature, le tecniche e le metodologie analitiche, mantenere e incrementare la rilevanza internazionale delle pubblicazioni scientifiche, la competenza scientifica e il ruolo nazionale e internazionale del personale afferente. Il tutto senza trascurare la formazione e la divulgazione scientifica e di terza missione. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le competenze presenti nel GdR, oltre che per la ricostruzione dettagliata dei processi geologici, sono preziose per la caratterizzazione di ogni tipo di materiale, soprattutto di quelli a composizione complessa, per quanto riguarda sia il chimismo che la struttura che le proprietà. La capacità di valutare le variazioni nelle proprietà in funzione di chimismo, pressione e temperatura del sistema apre alla possibilità di applicazioni nella progettazione di materiali di interesse industriale, tecnologico o da utilizzare per problematiche di ripristino ambientale. Sono ormai continuative le interazioni di IGG con ricercatori di altre discipline come la farmacologia, la medicina, la scienza dei materiali, la archeologia e la salvaguardia dei beni culturali. (literal)
Tecnologie
  • Banche dati cristallochimiche e geochimiche. Simulazioni e preparazioni di modelli per via computazionale. Tecniche di monitoraggio ambientale. Banche dati per l'elaborazione di modelli di rischio mineralogico e geochimico. Metodologie per la ricostruzione dei processi di trasporto degli inquinanti e per lo studio della speciazione dei metalli. (literal)
Obiettivi
  • S. geologiche: sviluppo e integrazione di metodologie diverse per scala e proprietà indagate; modelli predittivi chimica-struttura-condizioni di formazione-provenienza-reattività dei minerali; caratteristiche composizionali dei fusi primari, origine e cronologia degli eventi metasomatici mantellici; cronologia dei processi litosferici, specie se influenzano il comportamento degli isotopi utili per la datazione degli eventi geologici, variazioni paleoclimatiche. S. ambientali e della vita: studio delle proprietà e dei meccanismi di biotossicità dei geomateriali utili o pericolosi per la salute umana, del particolato atmosferico, di materiali biomimetici; studi idrogeochimici finalizzati alla comprensione dei meccanismi di interazione acqua-roccia per identificare i circuiti sotterranei delle acque di falda e la contaminazione a causa di agenti geogenici e/o antropici; tracciabilità di processi di recupero ambientale e di provenienze dei prodotti agro-alimentari; studio delle alterazioni superficiali che si formano nei diversi ambienti naturali, per una migliore comprensione dei cambiamenti climatici e ambientali e per la conservazione e il recupero di manufatti e beni culturali. (literal)
Stato dell'arte
  • Il gruppo di ricerca (GdR) nasce dalla esigenza di integrare lo studio della composizione chimica e mineralogica della Terra per arrivare a una migliore conoscenza dei processi geologici e ambientali e ad una corretta valutazione e mitigazione dei mutamenti indotti dall'attività antropica. Le interazioni tra biosfera, idrosfera e atmosfera e tra di esse e i geomateriali (ad esempio le alterazioni superficiali e le biomineralizzazioni) e il ruolo dei geomateriali negli organismi viventi hanno importanti implicazioni per il benessere umano, la prevenzione e cura di patologie collegate al rischio mineralogico. Le conoscenze acquisite nello studio della struttura chimico-isotopica della terra solida possono essere applicate alla risoluzione di problemi specifici quali l'identificazione e la quantificazione degli elementi inquinanti nella idrosfera, nell'atmosfera, negli ecosistemi marini e nei suoli. Il GdR si propone di incrementare le attività di ricerca aprendo nuove aree di indagine e favorendo studi multidisciplinari che integrino le Scienze della Terra e dell'Ambiente, le Scienze della Vita, i Beni Culturali, le Scienze dei Materiali e l'ottimizzazione dei processi industriali. (literal)
Tecniche di indagine
  • Riconoscimento e caratterizzazione delle fasi. Analisi allo stato solido di elementi maggiori e in tracce e caratterizzazione isotopica: EMPA, SIMS, LA-ICP-MS, PIXE, AFM, FRX, TIMS. Microscopia elettronica SEM, SEM-EBSD e TEM. TG-DSC. Misure di conduttività. Analisi cristallografica e cristallochimica (diffrattometria su cristallo singolo e su polveri (rX in laboratorio, in luce di sincrotrone e da neutroni c/o large scale facilities) sia in condizioni ambientali che HT e HP). Utilizzo e interpretazione di tecniche spettroscopiche tradizionali (FTIR, NMR, RAMAN, Moessbauer) e in luce di sincrotrone (XAFS). Sintesi di materiali complessi come quelli ritrovati in natura o a composizione semplificata per lo studio dei legami tra composizione, proprietà e reattività per l'ottimizzazione di proprietà tecnologiche. Il GdR mette a disposizione della comunità (CNR e non) una piattaforma integrata di approcci analitici e di competenze in grado di affrontare temi innovativi in contesti complessi quali i sistemi naturali, derivanti dall'interazione tra geosfera, idrosfera, atmosfera e antroposfera, ed anche di supportare in maniera significativa le ricerche di altri GdR entro e fuori il DTA. (literal)
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