Projektdauer: 2023-2025
Finanzierung: Programmabkommen zwischen der Autonomen Provinz Bozen und Eco Research – Zeitraum 2023 – 2025
Vorgesehenes Budget: 850.000 €
Bezugsperson: Agnese Aguzzoni
Projektbeschreibung:
Die multichemische Analyse besteht aus einer Kombination verschiedener chemischer Parameter zur Charakterisierung bestimmter Umweltkompartimente oder Matrizes (z. B. Wasser, Rohstoffe, land- und forstwirtschaftliche Produkte). Dank der Art der angewandten Analysen, ermöglicht die Datenverarbeitung, eindeutige Informationen über die Probe zu erhalten, die für die Rückverfolgung ihrer Geschichte, ihres Zyklus und ihrer Herkunft nützlich sind. Die Anwendungen dieser Techniken sind vielfältig und reichen von der Umweltforschung bis zur Lebensmittelforschung, von der Hydrologie bis zur Geologie.
Die Multielementanalyse ermöglicht es, ein Profil einer Probe unter dem Gesichtspunkt ihrer anorganisch-chemischen Zusammensetzung zu erstellen. Diese Charakterisierung bietet einen wichtigen Einblick in das Vorhandensein bestimmter Elemente in einer bestimmten Umgebung, woraus sich zahlreiche Informationen ableiten lassen. Viele Elemente zeichnen sich durch zwei oder mehr Isotope aus, d. h. Atome, die sich nur durch die Anzahl der Neutronen (neutrale Teilchen) im Kern unterscheiden, aber die gleichen chemischen Eigenschaften aufweisen. Die Isotopenanalyse misst das Verhältnis zwischen zwei Isotopen in Bezug auf die relative Häufigkeit, die oft minimal sind und je nach untersuchtem Element auf verschiedene Prozesse zurückzuführen sein können, z.B. biochemische, klimatische oder Zerfallsprozesse. Auch hier ermöglicht die Datenanalyse, die Isotopendaten mit der Geschichte der Probe in Verbindung zu bringen, und zwar in Bezug auf ihr Umweltkompartiment, ihre Vermischung zwischen verschiedenen Matrices, ihren Weg und ihren Ursprung.
Eco Research verfügt über ein spezialisiertes Labor für Multielement- und Multi-Isotopen-Analysen (sowohl von leichten als auch von schweren Elementen), einschließlich eines exklusiven Raums für die Probenvorbereitung und mehrerer Massenspektrometer, hochleistungsfähiger und hochentwickelter Instrumente für diese Art von Analysen. Dank der im Laufe der Jahre erworbenen Kompetenzen verfügt Eco Research über ein hochqualifiziertes und kompetentes Personal in diesem Bereich, wie die zahlreichen Kooperationen in Trentino-Südtirol (Freie Universität Bozen, Versuchszentrum Laimburg, Stiftung E. Mach) und durch die zahlreichen Veröffentlichungen und wissenschaftlichen Beiträge, an denen Eco Research als Mitautor beteiligt ist.
Bei Agrar- und Lebensmittelerzeugnissen kann das Multielementprofil mit der Herkunft des Erzeugnisses selbst in Verbindung gebracht werden. Pflanzen nehmen Nährstoffe und andere kleinere Elemente aus der Umgebung auf, in der sie wachsen und angebaut werden. Insbesondere der Anteil der für Pflanzen bioverfügbaren Elemente befindet sich in der Bodenlösung, aus der die Wurzeln Nährstoffe beziehen, die aus einer Mischung von Beiträgen stammen, vor allem aus dem Boden und dem Wasser (Regen oder Bewässerung) sowie aus anderen externen Quellen (z. B. atmosphärische Ablagerung, Verwendung von Düngemitteln und Dünger). Auch wenn das Multi-Element-Profil, das in der bioverfügbaren Lösung im Boden zu finden ist, nicht beibehalten wird, kann ein Vergleich zwischen verschiedenen Gebieten typische Tendenzen aufzeigen, die im Produkt erhalten bleiben und es erkennen lassen. Die Multi-Isotopen-Analyse ist dagegen konservativer und zeigt für mehrere Isotopenverhältnisse (z. B. Isotopenverhältnis von H und O in der flüssigen Fraktion, Sr in der festen Fraktion) eine direkte Verbindung zur Isotopenzusammensetzung der bioverfügbaren Lösung im Boden. Bei der Verarbeitung von Rohstoffen kann das anorganische und isotopische Profil je nach Art der Verarbeitung erhalten oder verändert werden. In diesen Fällen ist es wichtig zu definieren, wie sich dies auf die Erkennung des geografischen Ursprungs auswirkt und ob diese Parameter noch als Marker für die Rückverfolgbarkeit und Authentizität geeignet sind.
Im Bereich der Hydrologie und der Hochgebirgsspeicher geben Multielement- und Multi-Isotopenanalysen Aufschluss über die Dynamik der Wassermischung. Die unterschiedlichen physikalischen Prozesse, die zur Entstehung von Regen, Schnee und Eis führen, haben zur Folge, dass diese Wasserressourcen unterschiedliche Multielement- und Isotopenprofile aufweisen. Da das Wasser in Quellen, Bächen, Flüssen und Grundwasserleitern wiederum aus einer Mischung aus Regen, Schnee- und Gletscherschmelze stammt, ermöglichen uns die Ergebnisse dieser Analysen, die relative Bedeutung der verschiedenen Wasserressourcen zu verstehen und hydrologische Vorhersagen auf der Grundlage von Klimamodellen zu treffen. Dies ist besonders wichtig angesichts der Veränderungen, die der Klimawandel mit sich bringt. Diese bewirken einerseits eine zunehmende Freisetzung von Wasser aus Kompartimenten, die seit Jahrtausenden unverändert geblieben sind (z. B. Permafrost), deren Auswirkungen auf die Wasserqualität sorgfältig überwacht werden müssen. Andererseits beeinflussen sie die Wasserverfügbarkeit, mit riskanten Auswirkungen auf die wirtschaftlichen Aktivitäten in Südtirol, insbesondere auf die Landwirtschaft.
Die Auswirkungen dieser Studien sind besonders für die Südtiroler Wirtschaft von Bedeutung, die für die Herstellung von Qualitätsprodukten bekannt ist, die ihren Wert auch den geografischen Besonderheiten des Gebiets verdanken. Besonderheiten, die jedoch die Produktion nicht erleichtern, die mit zahlreichen Herausforderungen konfrontiert ist, von der Berglandwirtschaft bis hin zu den Veränderungen infolge des Klimawandels. Die Herkunftszertifizierung muss ein zuverlässiges Instrument sein, um die Verbraucher dazu zu bewegen, sich für lokale Produkte zu entscheiden, eine Garantie für Nachhaltigkeit und Lebensmittelsicherheit, mit geringeren Umweltauswirkungen, die die kurze Lieferkette und die Kreislaufwirtschaft begünstigen. Ziele, die sich perfekt in die neuen europäischen Politiken einfügen, die auch von der Provinz unterstützt werden, wie die Ausarbeitung des Klima- und Nachhaltigkeitsplans und des RIS3-Strategiedokuments für den Spezialisierungsbereich „Lebensmittel und Biowissenschaften“ zeigt, der den transversalen Bereich „Nachhaltigkeit“ einschließt. Darüber hinaus kann die Verwendung von Herkunftskennzeichnungen zur Stärkung der Dachmarke „Qualität Südtirol“ oder anderer lokaler Marken (z.B. Regiokorn) beitragen. Den Wert lokaler Produkte aufzuzeigen, ist eines der Ziele, die sich Eco Research mit seinen Studien zur Verwendung von Herkunftskennzeichen gesetzt hat, um den Südtiroler Produktionssektor zu unterstützen, den Wert lokaler Produkte zu steigern und das Vertrauen der Verbraucher zu erhöhen.
Nicht weniger relevant sind die Auswirkungen der Studien auf den Schutz der Bergregion und der Landwirtschaft in Südtirol in Bezug auf die Verfügbarkeit und Qualität des Wassers. Obwohl das Gebiet reich an Wasserquellen ist, erfordern der Klimawandel und die Notwendigkeit, aus ökologischen Gründen einen ausreichenden Durchfluss in den Flussbetten zu gewährleisten, spezielle Strategien zur Steigerung der Effizienz der Wassernutzung in der Landwirtschaft. Um die natürliche Umwelt und ihre Ressourcen zu erhalten, ist es wichtig, die Veränderungen zu interpretieren und die Mechanismen zu verstehen. Die Ergebnisse von Multielement- und Multisotopenstudien können genutzt werden, um das Problembewusstsein zu schärfen, Vorhersagemodelle zu entwickeln und nicht nur potenzielle Risiken, sondern auch Interventionsstrategien zu ermitteln.
Die Hauptthemen, auf die sich Eco Research im Dreijahreszeitraum 2023-2025 konzentrieren wird, sind folgende:
- Verbesserung der Probenvorbereitung für die Strontium-Isotopenanalyse, insbesondere im Hinblick auf die Verringerung der Anzahl der Vorbereitungsschritte, die Wiederverwendung von Verbrauchsmaterialien und die Integration mit anderen Probeneinführungstechniken (z. B. Laserablation), um die Probenvorbereitung umweltfreundlicher und nachhaltiger zu gestalten, ohne die Qualität der Daten zu beeinträchtigen.
- Ausweitung der Multi-Isotopen- und Multielement-Untersuchung auf neue Matrices, wobei das Augenmerk nicht nur auf Rohstoffe (z. B. Äpfel, Getreide, Trauben), sondern auch auf verarbeitete Produkte (z. B. Säfte, Mehle, Wein) gerichtet wird, um das Wissen über die Grenzen und Möglichkeiten der Verwendung dieser Herkunftsmarker zu vertiefen. In Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Laimburg und lokalen Unternehmen (noch zu definieren).
- Entwicklung und Durchführung von Multi-Isotopen- und Multielement-Analysen zur Untersuchung des Wasserkreislaufs in verschiedenen Umweltkontexten, insbesondere in Bezug auf Hochgebirgsbecken, in Zusammenarbeit mit UNIBZ, Edmund Mach Stiftung.
- Verwendung von Isotopenmarkern zur Untersuchung der Aufnahme von Bewässerungswasser durch Apfelbäume und methodische Untersuchung zur Verbesserung der Xylem-Wasserextraktionstechniken, in Zusammenarbeit mit UNIBZ
Die Partner in diesem Projekt sind:
