La domesticazione del tacchino

La domesticazione del tacchino

E’ un po’ di tempo che non scrivo. Ho avuto problemi che mi hanno impedito di dedicarmi all’attività divulgativa. Ora riprendo e torno alla normalità con una notizia sul tacchino, cibo preferito dagli Statunitensi nel thanksgiving day.

Sapete che il tacchino è un animale domesticato piuttosto recentemente? Beh…un lavoro archeologico fatto su raccolte di ossa di tacchino in Messico ha dimostrato che questo animale è stato domesticato intorno al 400-500 d.C., ovvero circa 1500 anni fa. Rispetto al momento in cui è nata l’agricoltura (circa 10000 anni fa) si tratta di un processo di domesticazione avvenuto veramente in epoche recenti. Devo dire che la storia dell’agrticoltura è sempre molto affascinante

Il comportamento dei metalli alcalini

Il comportamento dei metalli alcalini (Na e K)

Fin da quando uno studente di chimica mette piede in laboratorio, si ricevono precise istruzioni sul modo di comportarsi per evitare di fare danni prima di tutto a se stessi e poi agli altri. Una delle prime raccomandazioni è quella di evitare di mettere i metalli alcalini, come sodio (Na) e potassio (K), a diretto contatto con l’acqua. Questo perché nel momento in cui questi due metalli “sentono” l‘acqua danno luogo ad una reazione molto pericolosa. Cosa accade sotto l’aspetto chimico? Semplicemente questo:

2X + 2H2O -> 2XOH + H2 (dove X = Na oppure K)

Sembra banale, vero? In effetti lo è. Sia il sodio che il potassio metallici reagiscono ossido-riduttivamente per formare idrossido di sodio (o potassio) ed idrogeno gassoso. La pericolosità della reazione è legata al fatto che essa è fortemente esotermica (ovvero produce tanto calore). Il calore sviluppato consente la combustione dell’idrogeno. Se non si utilizzano le opportune precauzioni, si rischia che le fiamme generate dalla combustione dell’idrogeno possano provocare gravi ustioni (ed in effetti questo è veramente accaduto ad uno dei tecnici di laboratorio quando lavoravo a Portici qualche anno fa). Se volete vedere quello che accade basta cliccare sul seguente link: https://www.youtube.com/watch?v=Kx6JbhQcYS0

Affasciante, vero? e molto scenografico.

Recentemente un team di ricercatori della Repubblica Ceca e della Germania ha studiato quanto accade in acqua ed atmosfera inerte (ovvero in assenza di ossigeno) quando una lega di sodio e potassio viene posta “gentilmente” a contatto con l’acqua [1]. Avendo usato atmosfera inerte, i ricercatori hanno impedito la combustione dell’idrogeno. Tuttavia, attraverso un filmato in slow motion e la spettroscopia IR, hanno constatato che quando sodio e potassio metallici entrano in contatto con l’acqua si sviluppano degli elettroni idratati [2] responsabili di una bellissima colorazione azzurra visibile ad occhio nudo. Man mano che la reazione procede si passa ad un rosso incandescente e parte dei metalli evapora. Si forma a questo punto una goccia di idrossido di sodio/potassio trasparente che “galleggia” sull’acqua grazie all’effetto Leidenfrost [3] (si veda la foto a corredo di questa nota). Man mano che la temperatura si abbassa, la goccia trasparente “scoppia” e si forma una soluzione omogenea di idrossido di sodio (e potassio)

Riferimenti

[1] http://onlinelibrary.wiley.com/…/10…/anie.201605986/abstract

[2] http://onlinelibrary.wiley.com/…/10.1002/anie.201006521/full

[3] https://www.facebook.com/RinoConte1967/posts/1855448358010025:0

Altre letture

http://cen.acs.org/…/i35/Liquid-alkali-metal-alloy-floats.h…

Notizie dal mondo scientifico. Mais antico e mais moderno

Quante volte sentiamo dire che i sapori di una volta erano migliori? Quante volte siamo costretti ad ascoltare che ciò che esisteva in passato era di gran lunga più “sano” di ciò che mangiamo oggi? Quante volte sentiamo dire che ciò che è naturale è certamente migliore di quanto otteniamo dall’agricoltura tradizionale?

Un lavoro appena pubblicato su Current Biology (una rivista molto accreditata con IF di 8.983 per il 2015) rivela che il corredo genetico del mais (Zea mays L. ssp. mays) di 5310 anni fa è del tutto simile a quello del mais moderno [1] ed è molto differente dal mais selvatico che è quello che oggi potrebbe essere indicato come “naturale” e, per questo, più salubre secondo l’accezione comune del concetto di “naturale”. In realtà, ciò che rende il mais domestico qualitativamente migliore rispetto a quello selvatico è la presenza di un gene che impedisce la formazione di un tegumento duro e, di conseguenza, difficile da mangiare e quella di un gene che impedisce alle pannocchie di sgretolarsi per effetto della maturazione. La caratterizzazione del genoma del mais evidenzia come fin dall’antichità (stiamo parlando di oltre 5000 anni fa) l’intento dell’uomo è stato quello di selezionare le caratteristiche genetiche per produrre alimenti facilmente digeribili e dalla elevata produttività; questo è esattamente ciò che ancora oggi facciamo con tecniche certamente diverse e più efficienti in termini economici e temporali [2].

Non esiste un prodotto “naturale” migliore di uno ottenuto mediante l’attività antropica; non esiste un sapore antico migliore di uno moderno. Questa tipologia di pensiero si basa su niente altro che il desiderio inconscio di ritrovare la spensieratezza di quando eravamo “piccoli” e senza alcuna responsabilità: i sapori di una volta diventano il nostro Paradiso perduto.

Riferimenti

[1] Ramos-Madrigal et al. (2016), Genome Sequence of a 5,310-Year-Old Maize Cob Provides Insights into the Early Stages of Maize Domestication, Volume 26, Issue 23, p 3195–3201, dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.09.036

[2] https://www.facebook.com/RinoConte1967/posts/1882838181937709

Notizie dal mondo scientifico. Cervello fossile

Non c’è che dire! Quando camminate per sentieri e valli dove esiste una buona possibilità di trovare fossili, fate molta attenzione perché potreste ritrovarvi tra le mani un reperto molto interessante di cui potreste non capire l’importanza scientifica. Se possibile fate ispezionare il vostro reperto da esperti…a meno che non siate voi stessi degli esperti paleontologi. È appena apparsa la notizia che l’impronta fossile del cervello di un dinosauro è stata individuata in un ciottolo. Questa è una scoperta molto importante perché dallo studio delle caratteristiche di questo cervello fossile si potrebbero capire quali sono le vie evolutive che hanno portato ad uccelli e coccodrilli. Sembra infatti che questo cervello fossile assomigli proprio a quello di uccelli e coccodrilli.

La notizia per intero con i riferimenti al lavoro pubblicato è al seguente link:

http://www.sciencemag.org/…/dinosaur-s-brain-preserved-pebb…

Nascita di una nuvola di ghiaccio

Nascita di una nuvola di ghiaccio

Quando si studia la chimica analitica, una delle cose che vengono insegnate è che i processi di cristallizzazione, ovvero la transizione da una fase liquida ad una solida, avvengono per crescita progressiva del cristallo intorno ad una “gemma” che si ottiene quando prevalgono forze di aggregazione su quelle di dispersione [1].

E’ notizia appena apparsa [2, 3] che ricercatori Statunitensi sono stati in grado di filmare i primi stadi del processo di nucleazione alla base della formazione del ghiaccio. Il video molto affascinante è a questo link

FAO e cattiva informazione

La foto che uso a corredo di questa nota mostra un post sulla pagina Facebook della FAO e la uso in merito alla cattiva informazione che sovente capita di leggere anche nelle pagine più titolate. Non ho bisogno di spiegare cosa sia la FAO. Perché questo post merita una nota? Per il semplice motivo che è l’esempio perfetto di come si propagano le sciocchezze. L’intestazione del post riporta di chemical-free pesticides. Tradotto vuol dire pesticidi non chimici. Sono perplesso, se non addirittura offeso, per il fatto che una organizzazione internazionale usi in modo inopportuno la parola “chimica”. Tutto è “chimica”. La semplice acqua è una sostanza chimica; la nostra pelle è fatta di sostanze chimiche; il nostro sangue contiene sostanze chimiche; insomma tutto quanto ci circonda contiene sostanze il cui comportamento segue delle leggi chimiche ben precise e sono classificate come “sostanze chimiche”. Cosa vuol dire, allora, chemical-free pesticides? Nulla. Non vuol dire nulla. È solo un modo molto populistico di indicare delle sostanze potenzialmente tossiche. Diciamolo. I pesticidi, ma più in generale i fitofarmaci, sono tossici, ma diventano un problema se usati in modo inopportuno nella comune pratica agricola.

Questo modo di fare comunicazione da parte dei social media manager della FAO denota tanta ignoranza, cosa che non mi sarei mai aspettato da tale organizzazione internazionale.

Dalla natura spunti per migliorare la tecnologia

Un po’ più di un anno fa ho scritto un post sul geco in cui spiegavo i segreti legati alla sua capacità di vincere la forza di gravità [1].

Il mondo che ci circonda è molto complesso e da esso possiamo attingere non poco per migliorare la qualità della nostra vita.

Leggo ora che chimici hanno messo a punto un adesivo che è in grado di fornire le proprietà antigravità tipiche delle zampette del geco [2, 3].

In pratica, un materiale fotosensibile (ovvero sensibile alla radiazione luminosa ed in particolare a quella UV) è stato inserito tra due strati di un materiale polimerico a base di silicio (il polimetilsilossano [4]). Il materiale fotosensibile (si tratta di elastomeri a cristalli liquidi [5] dopati con azobenzene [6]) quando sottoposto alla radiazione luminosa cambia velocemente forma e dimensione permettendo la flessione del polimero a base di silicio.
Questa flessione consente al tessuto su cui è il polimero è “spalmato” di staccarsi dalle superfici esattamente come fanno le zampette dei gechi che perdono velocemente adesività durante il movimento.
In assenza di luce, il sistema fotosensibile si trasforma di nuovo consentendo l’adesione del polimetilsilossano.

Qual è la novità? La rapidità con cui le trasformazioni anzidette possono avvenire. Si tratta di pochi istanti, un intervallo di tempo molto più breve di quello necessari ad altri materiali adesivi per fornire le stesse caratteristiche. A parte i costumi da uomo ragno, questi sistemi possono essere usati anche per il trasporto di grossi pesi.

La natura non finisce mai di stupirci…ma devo aggiungere che neanche la fantasia dei chimici è da meno!

Riferimenti

[1] https://www.facebook.com/RinoConte1967/photos/a.1652785024943027.1073741829.1652784858276377/1835671356654392/
[2] https://www.chemistryworld.com/…/gecko-insp…/2500275.article
[3] http://robotics.sciencemag.org/content/2/2/eaak9454
[4] http://www.fao.org/…/jecf…/specs/Monograph1/Additive-315.pdf
[5] http://nlcmf.lci.kent.edu/About_the_NLCMF/whatR1.htm
[6] https://it.wikipedia.org/wiki/Azobenzene

Fonte dell’immagine: https://www.chemistryworld.com/…/gecko-insp…/2500275.article

Nuove frontiere nella NMR in fase solida

NMR in fase solida
Ho avuto l’onore di conoscere Lyndon Emsley in un’altra vita, quando ancora mi occupavo di risonanza magnetica nucleare in fase solida in alta risoluzione. Oggi mi occupo sempre di risonanza magnetica nucleare, ma sono passato alla rilassometria a ciclo di campo. Tuttavia, mi tengo, quando posso, sempre informato sulle ultime novità del mio vecchio campo di applicazioni. Ed ho appena letto di una trovata geniale di Lyndon Emsley per aumentare di circa 200 volte la sensibilità della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare in fase solida per le analisi di superficie. In soldoni, l’aumento di sensibilità per le analisi di superficie viene effettuato trasferendo le informazioni dagli elettroni spaiati al nucleo. Tuttavia, quando il sistema da analizzare non contiene elettroni spaiati, come il silicio, la tecnica anzidetta non si può usare. Emsley ed il suo team hanno pensato bene di far assorbire sulla superficie solida di un sistema a base di silicio un diradicale contenente azoto ad una temperatura di circa -173 gradi centigradi. In questo modo il diradicale che risente della superficie su cui è assorbito, viene usato per trasferire le informazioni al nucleo del silicio il cui spettro NMR viene poi acquisito ed analizzato. La portata tecnologica di una tale trovata è notevole. Si possono fare esperimenti che di solito richiedono tempi lunghissimi (si parla di anni), in pochissime ore ed è possibile non solo investigare sistemi naturali contenenti silicio (per esempio il suolo) ma anche tanti catalizzatori. Si apre un mondo nuovo.

So di non essere stato chiaro e di aver utilizzato un linguaggio molto tecnico per i non addetti ai lavori e poco definito per gli addetti ai lavori. Mi scuso con tutti, ma il mio entusiasmo in merito a questa scoperta è veramente oltre ogni soglia ed avevo voglia di comunicarlo.

La notizia si trova qui: https://www.chemistryworld.com/…/solid-3d-n…/2500289.article

Il lavori originale è pubblicato su JACS una delle riviste chimiche più prestigiose.

Il ruolo dell’acqua nelle reazioni foto-catalitiche

Notizie dal mondo scientifico. Il ruolo dell’acqua nelle reazioni foto-catalitiche

Sapete cos’è il biossido di titanio? Non è un materiale che esce da un film di fantascienza, sebbene le sue proprietà lo rendano veramente particolare. Lo si trova un po’ dappertutto, anche nei dentifrici e funziona da sbiancante. Lo trovate anche come eccipiente in alcuni farmaci in compressa.

La sua funzione è veramente notevole perché il biossido di titanio viene utilizzato come catalizzatore per reazioni foto-catalitiche nella chimica verde.

Catalizzatore? chimica verde? fotocatalitico?

La chimica verde è quella branca della chimica che si occupa delle reazioni nelle quali non si fa uso di solventi organici. Questi ultimi, infatti, sono per lo più tossici per l’uomo oltre che dannosi per l’ambiente. Il solvente di elezione nei processi legati alla chimica verde è l’acqua. Questa molecola, infatti, non “distrugge” la biomassa microbica presente nei suoli, nelle acque e nei sedimenti come, invece, fanno i solventi organici. Inoltre, maneggiare acqua, piuttosto che solventi organici, in laboratorio è più “salutare” per gli operatori che non inalano, così, sostanze potenzialmente cancerogene.

Un catalizzatore è un materiale che è in grado di velocizzare una reazione chimica. In altre parole, una reazione che avviene in un tempo lungo – per esempio qualche giorno – può subire una accelerazione in presenza di certi particolari sistemi come il biossido di titanio. Questo è molto conveniente, per esempio, sotto l’aspetto produttivo perché consente alle aziende di produrre nuove molecole o nuovi materiali in tempi non biblici. Ma è conveniente anche sotto l’aspetto ambientale perché il biossido di titanio può essere utilizzato per accelerare la decomposizione di contaminanti organici tossici per l’uomo e dannosi per l’ambiente.

Una reazione foto-catalitica è una reazione la cui velocità viene influenzata dalla interazione tra la luce ed un catalizzatore come il biossido di titanio.

Come funziona il biossido di titanio?

Proprio recentemente, il secondo [1] di due studi [1, 2] sul ruolo dell’acqua nell’attività catalitica del biossido di titanio è apparso sul Journal of Physical Chemistry C (lo so…sono vanesio…entrambi gli studi sono miei).

E’ stato evidenziato che l’acqua legata alla superficie del biossido di titanio forma dei radicali ossidrilici (OH) che sono direttamente coinvolti nei processi catalitici dei contaminanti organici. La velocità con cui la reazione può avvenire dipende dal tempo durante il quale l’acqua resta a contatto con la superficie del biossido di titanio. In pratica, l’acqua e la molecola che deve essere degradata competono tra loro per raggiungere la superficie del biossido di titanio. Una volta che l’acqua è arrivata si possono realizzare due condizioni: l’affinità tra il biossido di titanio e l’acqua è alta; l’affinità tra biossido di titanio e acqua è bassa. Nel primo caso, l’acqua resta più tempo attaccata al biossido di titanio ed ha una maggiore opportunità di produrre i radicali che, poi, serviranno per decomporre il contaminante organico. Nel secondo caso, invece, l’acqua non ha il tempo materiale di decomporsi e la velocità con cui il contaminante si decompone è più lenta.

Lo studio appena pubblicato [1] apporta quelle prove sperimentali che fino ad ora mancavano in merito all’ipotesi sulla competizione acqua/substrato per la superficie del biossido di titanio.

Riferimenti
[1] http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.6b11945
[2] http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp400298m

L’influenza della scienza sulla società: il nostro governo ha, finalmente, modificato la legge sui fertilizzanti, inserendo anche il biochar come amendante dei suoli.

Chi mi segue sa che il mio lavoro di ricerca consiste nello studio delle dinamiche molecolari all’interfaccia solido liquido, laddove il solido è il biochar. Tradotto in parole più semplici, mi occupo di studiare come si muovono i liquidi (in particolare acqua) sulla superficie di un composto (il biochar) fatto prevalentemente di carbonio ottenuto come scarto dei processi industriali (o casalinghi) per la produzione energetica (per es. calore, gas etc).

Questo tema di ricerca è il centro dell’attenzione di numerosi gruppi di ricerca nazionali ed internazionali, tanto è vero che io stesso collaboro con persone ai quattro angoli del mondo (beh…quattro angoli è un modo di dire, ovviamente…non è che io pensi che la Terra sia piatta 😀 ).

I lavori di ricerca hanno dimostrato che il biochar ha numerosi effetti quando applicato come ammendante dei suoli. Recentemente il gruppo internazionale di cui faccio parte, ha pubblicato in merito alla quadruplicazione della produzione di zucche in Nepal quando biochar trattato con urina viene usato come fertilizzante. Lo stesso gruppo ha pubblicato anche i possibili meccanismi con cui il nitrato (uno dei principali nutrienti per le piante) viene catturato e, successivamente, lentamente rilasciato dal biochar quando questo viene applicato ai suoli.

Sebbene molti siano i lavori che dimostrino l’efficacia del biochar come ammendante, molti sono i detrattori di questo materiale. C’è chi prova che il biochar non ha alcun effetto sulla produzione agricola; c’è chi scrive che il biochar contamina i suoli attraverso il rilascio di sostanze tossiche (per es. gli idrocarburi policiclici aromatici) e potrei continuare.

Il punto fondamentale che, in genere, non è chiaro né ai detrattori né ai fautori dell’uso del biochar come ammendante, è che questo materiale va studiato accuratamente prima della sua applicazione come ammendante e non tutti i biochar sono buoni per tutto. In altre parole, i detrattori del biochar sono tali perché sono stati sfortunati: hanno sperimentato con biochar non adatti a quel tipo di piante di cui intendevano aumentare la produzione; i fautori del biochar sono in genere fortunati, ovvero studiano piante per cui il biochar selezionato funziona bene.

In generale le meta-analisi sul biochar (ovvero studi che considerano tutta la letteratura in merito ad un argomento) dimostrano che il biochar come ammendante dei suoli permette un aumento di produttività medio intorno al 18%.

Perché tutto questo? Che c’entra tutto questo discorso con l’impatto della scienza sulla società?

Il punto è che proprio grazie a tutto quanto scoperto sul biochar (sia effetti positivi che negativi), il nostro governo ha, finalmente, modificato la legge sui fertilizzanti, inserendo anche il biochar come possibile fertilizzante dei suoli.

Questo è avvenuto nemmeno un mese fa quando sulla Gazzetta Ufficiale serie generale n° 186 del 12-8-2015 è apparsa quella che viene conosciuta come “normativa biochar”. Questa legge è un grosso passo avanti perché permette a tutti l’uso del “carbone” come ammendante dei suoli sempre che vengano rispettati dei requisiti fondamentali sia sotto l’aspetto chimico che fisico. Infatti, l’uso del biochar è finalizzato non solo all’aumento della produttività dei suoli ma anche al sequestro del carbonio in modo da limitare le emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera.

“la norma avrà riflessi che andranno ben oltre questi evidenti benefici tecnici ed economici” – spiega Vittorino Crivello, Presidente di ICHAR – “perchè il Biochar potrà entrare di diritto nei mercati volontari di riduzione delle emissioni di gas serra, stimolando un ciclo virtuoso in cui si potranno generare compensazioni delle emissioni per chi acquisterà crediti e redditi addizionali o risparmi per chi distribuirà il Biochar nel terreno”.

Informazioni complete in merito sono al sito: http://www.ichar.org/

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