Lo scorso dicembre si è svolta l’iniziativa “La chimica ai tempi del Covid. Sfide e risposte” organizzata dalla Commissione Rapporti con l’Industria della Società Chimica Italiana (SCI).

I semiochimici (feromoni e allelochimici) sono sostanze naturali che regolano vari aspetti della vita di relazione degli insetti modulando, principalmente, il loro comportamento. Si riportano brevemente le tecniche di indagine per la caratterizzazione chimica e biologica di tali composti e si descrivono le principali applicazioni pratiche. I semiochimici rappresentano una componente fondamentale dei programmi di controllo biologico e integrato di insetti dannosi, in linea con gli obiettivi UE di sicurezza alimentare e di sostenibilità ambientale.

Nel 2020 l’UE ha lanciato la cosiddetta strategia “Farm to Fork”, che impone obiettivi rigorosi in agricoltura in termini di riduzione di pesticidi sintetici, aumento della fertilità del suolo e dell’efficienza agronomica dei fertilizzanti. ILSA SpA, azienda chimica italiana leader nella produzione di fertilizzanti e biostimolanti per l’agricoltura specializzata, ha sempre fatto proprie queste linee operative, sviluppando negli anni prodotti ottenuti da materie prime rinnovabili e caratterizzati da un’elevata efficienza agronomica.

Bactrocera oleae è uno dei principali parassiti per le coltivazioni di olivo. La recente messa al bando dell’insetticida di sintesi dimetoato ha riacceso l’attenzione su strategie di difesa sempre più sicure, ecocompatibili ed efficienti. L’impiego di materiali inorganici ad elevata area superficiale e capacità di scambio ionico, come le argille e le zeoliti, rappresenta un’alternativa promettente in questo campo.

L’humus sostiene la fertilità dei suoli e l’equilibrio biogeochimico dell’ambiente. Il riconoscimento della natura supramolecolare dell’humus ha permesso l’identificazione strutturale del complesso humeoma del suolo e l’uso in situ di tecnologie fotossidative catalizzate per il suo sequestro stabile nel suolo. L’humus estratto da compost da biomasse o da residui di bioraffinerie è un surfattante per una rapida ed ecologica bonifica dei suoli, e un efficace biostimolante vegetale per una moderna agricoltura sostenibile.

Questo studio riporta lo sviluppo di catalizzatori non contenenti metalli del gruppo del platino (platinum group metal-free, PGM-free) per applicazioni in celle a combustibile microbiche (Microbial Fuel Cells, MFC). In particolare, è stata messa a punto una semplice e, al contempo, efficiente strategia basata sull’uso di catalizzatori a basso costo contenenti nanostrutture di carbonio. Così, sono state preparate tre famiglie di catalizzatori PGM-free per accelerare la reazione di riduzione dell’ossigeno (oxygen reduction reaction, ORR) a pH neutro: M-N-C (metallo di transizione-azoto-carbonio), ossidi dei metalli di transizione e carboni attivati privi di metallo.

Il lavoro svolto durante questo dottorato di ricerca ha portato allo sviluppo e allo studio di materiali avanzati per applicazioni in batterie secondarie (ricaricabili) al litio e al magnesio. Gli obiettivi perseguiti in questo progetto sono stati: (i) la massimizzazione delle prestazioni e l’aumento della sicurezza dei dispositivi e (ii) l’implementazione di chimiche a nuove ed efficienti.

L’elettrochemiluminescenza (ECL) è applicata a sistemi chimici su diversi livelli dimensionali. Su scala molecolare, per la prima volta, è stato possibile registrare gli spettri di ECL circolarmente polarizzata per due enantiomeri di un sistema organico. Un’amplificazione dell’ECL via annichilazione è stata ottenuta in un dispositivo nano-fluidico. Infine, si riporta la descrizione di una microscopia ECL, applicata alla visualizzazione della membrana cellulare.

La ricerca di elettroliti innovativi basati su materiali sostenibili ed ecologici è una sfida continua per tutti i dispositivi elettronici. Le Light-emitting Electrochemical Cells (LEC) sono una piattaforma perfetta per questo tipo di ricerca grazie al loro basso costo di fabbricazione e alla loro semplicità strutturale. Per la prima volta un poliestere derivato da zuccheri, ovvero l’acetato di cellulosa, è stato studiato come matrice di supporto per il trasporto ionico nello strato attivo dei LEC con risultati promettenti.

Nell’ambito della ricerca su nuovi materiali per batterie di nuova generazione è stata testata l’ilmenite (FeTiO3), un minerale low cost e abbondante, come materiale anodico per batterie a ioni sodio. Dopo uno studio dei processi redox di sodiazione e desodiazione le prestazioni elettrochimiche del materiale sono state ottimizzate con semplici modifiche alla morfologia iniziale delle polveri.

L’approccio elettroanalitico all’enantioselezione è di grande potenziale interesse applicativo. Ampie differenze di potenziali per gli enantiomeri di probe chirali sono state osservate in esperimenti di voltammetria, implementando selettori chirali enantiopuri (i) sulla superficie dell’elettrodo o (ii) nel mezzo. Inoltre, film a chiralità inerente hanno mostrato straordinari effetti in prove di magnetoelettrochimica, e li consideriamo candidati di eccellenti potenzialità per spintronica molecolare.

Il DNA, molecola chiave per l’immagazzinamento e la trasmissione dell’informazione genetica nei sistemi biologici, è diventato anche il materiale “building block” delle nanotecnologie a DNA. Grazie alle sue proprietà uniche di stabilità strutturale, programmabilità delle sequenze ed autoassemblaggio, il DNA è ampiamente sfruttato in una vasta gamma di applicazioni, dalla diagnostica al drug-delivery.

L’uranile nitrato è un efficiente fotocatalizzatore per la conversione diretta di legami C-H in legami C-C. Il suo stato eccitato innesca la rottura omolitica di legami C-H via trasferimento di atomo di idrogeno in (ciclo)alcani, eteri, acetali, aldeidi ed ammidi, e i radicali ottenuti sono stati impiegati in reazioni di addizione radicalica su olefine elettron-povere. Il meccanismo di reazione è stato studiato a fondo mediante esperimenti elettrochimici e spettroscopici che hanno permesso di svelarne i dettagli.

Secondo i principi della bioraffineria, le biomasse possono rappresentare un efficace sostituto delle materie prime fossili, fornendo un’elevata gamma di prodotti. Lo sviluppo di processi a cascata permetterebbe, inoltre, di impiegare materiale di scarto a costo negativo o nullo, rendendo l’intera visione ulteriormente sostenibile e proficua. In questo contesto si colloca l’applicazione delle cosiddette tecnologie non convenzionali, indispensabili per definire nuove strategie e nuovi approcci.

The bacterial periplasmic protein ZinT is primarily involved in Zn2+ cellular transport. Since metal acquisition is a crucial aspect of infections, understanding the thermodynamics and coordination chemistry of the metal-ZinT interaction can help designing novel antimicrobial strategies. In this work the metal binding sites of ZinT from Escherichia coli and Salmonella enterica have been characterized.

L’ureasi, un enzima nichel-dipendente in grado di convertire l’urea in ammoniaca e bicarbonato, è coinvolta in gravi problematiche legate a salute umana, agricoltura e ambiente. Sono qui riportati i recenti studi, condotti dal nostro gruppo di ricerca, sulla comprensione del meccanismo catalitico dell’ureasi e sullo sviluppo di una nuova strategia di inibizione.

Il settore enogastronomico è una delle eccellenze che hanno reso l’Italia leader indiscusso a livello internazionale. In questo articolo illustreremo lo stato dell’arte nel recupero e nella valorizzazione dei sottoprodotti della filiera vitivinicola, con uno sguardo alle nuove tecnologie sempre più improntate alla sostenibilità e alla green economy.

Il 30 settembre 1870 si riunì a Firenze un gruppo di sette chimici intenzionati a porre le basi di una società chimica con aspirazioni nazionali ma i tempi non si rivelarono maturi. Si decise allora di dar vita ad un giornale che raccogliesse i contributi scientifici degli italiani. Fu così che il 31 marzo 1871 vide la luce il primo numero della Gazzetta Chimica Italiana, stampato a Palermo. A distanza di centocinquant’anni ricordiamo l’evento.

Nonostante la pandemia il Gruppo di Aidic sulla Transizione Energetica, che ho il piacere di coordinare, continua a lavorare e ad approfondire le tematiche che vanno dalla generazione e diffusione dell’H2 come nuovo vettore energetico, al tema della mobilità sostenibile e alla green chemistry e cattura della CO2.