Durata progetto: 2023-2025
Finanziamento: Accordo programmatico tra la Provincia Autonoma di Bolzano ed Eco Research – triennio 2023 – 2025
Budget previsto: 850.000 €
Referente: Agnese Aguzzoni
Descrizione del progetto:
L’analisi multi-chimica consiste in una combinazione di parametri chimici differenti per la caratterizzazione di determinati comparti ambientali o matrici (es. acqua, materie prime, prodotti agroalimentari e forestali). Grazie alla natura delle analisi applicate, l’elaborazione dei dati permette di ottenere informazioni univoche sul campione utile a tracciarne la storia, il ciclo che ha percorso, la sua provenienza. Le applicazioni di queste tecniche sono innumerevoli e spaziano dalla ricerca in campo ambientale a quella alimentare, dall’idrologia alla geologia.
L’analisi multielemento permette di definire il profilo di un campione dal punto di vista della sua composizione chimica inorganica. Questa caratterizzazione offre un importante punto di vista sulla presenza di specifici elementi in un determinato contesto ambientale, da cui si possono trarre molteplici informazioni. Numerosi elementi sono caratterizzati da due o più isotopi, cioè atomi che si differenziano esclusivamente per il numero di neutroni (particelle neutre) del nucleo, mantenendo le stesse caratteristiche chimiche. L’analisi isotopica va a misurare le variazioni che esistono tra due isotopi in termini di abbondanza relativa, spesso minime, e che possono essere riconducibili a diversi processi, per esempio biochimici, climatici, di decadimento a seconda dell’elemento studiato. Anche in questo caso, l’analisi dei dati permette di associare il dato isotopico alla storia del campione, in relazione al suo comparto ambientale, il rimescolamento tra diverse matrici, il suo percorso e la sua origine.
Presso Eco Research è presente un laboratorio specializzato per l’analisi multielemento e multi-isotopica (sia di elementi leggeri che pesanti), comprensivo di uno spazio esclusivo dedicato alla preparazione dei campioni, e diversi spettrometri di massa, strumenti altamente performanti e sofisticati dedicati a questo tipo di analisi. Grazie alle notevoli competenze acquisite nel corso degli anni, il personale di Eco Research è altamente qualificato e competente in questo settore, come dimostrato dalle numerose collaborazioni che ha all’attivo in Trentino-Alto Adige (Libera Università di Bolzano, Centro di Sperimentazione Laimburg, Fondazione E. Mach) e dalle numerose pubblicazioni e contributi scientifici di cui Eco Research è coautore.
Per i prodotti agroalimentari il profilo multielemento può essere messo in relazione con la provenienza stessa del prodotto. Le piante assorbono nutrienti ed altri elementi minori dal comparto ambientale in cui crescono e sono coltivati. In particolare, la frazione di elementi biodisponibili per le piante si trova nella soluzione di suolo da cui le radici attingono nutrimento, che deriva da un mix di contributi, principalmente suolo ed acqua (piovana o di irrigazione) ed altre fonti esterne (es. deposizioni atmosferiche, utilizzo di fertilizzanti e concimi). Pur non mantenendo lo stesso profilo multielemento riscontrabile nella soluzione biodisponibile nel suolo, dal confronto tra zone diverse si possono evidenziare trend tipici che vengono conservati nel prodotto e che ne permettono il riconoscimento. L’analisi multi-isotopica, al contrario, è maggiormente conservativa e per numerosi rapporti isotopici (es. rapporto isotopico di H e O nella frazione liquida, Sr nella frazione solida) mostra un link diretto con la composizione isotopica della soluzione biodisponibile nel suolo. Durante le fasi di processamento delle materie prime, il profilo inorganico ed isotopico può essere conservato o alterato, a seconda del tipo di processamento. È importante in questi casi definire in che modo questo impatta sul riconoscimento dell’origine geografica e se questi parametri si prestano ancora a rappresentare dei marker di tracciabilità ed autenticità.
Focalizzandosi sul campo dell’idrologia e dei bacini di alta quota, le analisi multielemento e multi-isotopica permettono di approfondire le dinamiche di rimescolamento delle acque. I diversi processi fisici che originano la pioggia, la neve e il ghiaccio fanno sì che queste risorse idriche abbiano un profilo multielemento ed isotopico differente tra loro. Dal momento in cui l’acqua che si trova in sorgenti, torrenti, fiumi e falde deriva a sua volta da un mix del contributo di pioggia e fusione nivale e glaciale, i risultati di queste analisi permettono di capire l’importanza relativa delle diverse risorse idriche, e di effettuare previsioni idrologiche in base ai modelli climatici. Questo risulta particolarmente importante di fronte ai mutamenti imposti dal cambiamento climatico. Da un lato, questi stanno causando un sempre più elevato rilascio di acqua da comparti rimasti inalterati per migliaia di anni (es. permafrost), il cui impatto sulla qualità delle acque deve essere attentamente monitorato. Dall’altro, stanno incidendo sulla disponibilità dell’acqua, con rischiose ripercussioni sulle attività economiche dell’Alto Adige, specialmente l’agricoltura.
L’impatto di questi studi è particolarmente rilevante per il contesto economico altoatesino, rinomato per la produzione di prodotti di qualità che devono il loro valore anche alla peculiarità geografica del territorio. Peculiarità che tuttavia non facilita la produzione, che deve affrontare numerose sfide, dall’agricoltura di montagna ai mutamenti derivanti dal cambiamento climatico. Le certificazioni di origine del prodotto devono essere uno strumento affidabile per invogliare il consumatore a scegliere prodotti locali, garanzia di sostenibilità e sicurezza alimentare, a ridotto impatto ambientale, favorendo la filiera corta e l’economia circolare. Obiettivi che si integrano perfettamente con le nuove politiche europee, sostenute anche dalla Provincia come dimostrato dall’elaborazione del piano Clima e piano Sostenibilità, e dal documento strategico RIS3, per l’area di specializzazione “Food and Life Science”, interessando il campo trasversale “Sostenibilità”. Inoltre, l’impiego di marker di origine può contribuire al potenziamento del marchio ombrello “Qualità Alto Adige” o altri marchi locali (es. Regiokorn). Dimostrare il valore dei prodotti locali è uno degli obiettivi che si pone Eco Research grazie agli studi sull’uso dei marker di origine, per sostenere il comparto produttivo altoatesino, valorizzare i prodotti locali, aumentare la fiducia dei consumatori.
Non meno rilevante è l’impatto degli studi sulla tutela del territorio di montagna e dell’agricoltura altoatesina, in relazione alla disponibilità e qualità dell’acqua. Nonostante l’area sia ricca di fonti idriche, i cambiamenti climatici e la necessità di assicurare adeguate portate negli alvei fluviali per motivi ambientali richiedono strategie dedicate per aumentare l’efficienza dell’uso dell’acqua in agricoltura. Per poter preservare l’ambiente naturale e le sue risorse è fondamentale interpretarne i cambiamenti e capirne i meccanismi. Grazie ai risultati degli studi multielemento e multi-isotopici si può aumentare la consapevolezza del problema, sviluppare modelli predittivi, identificare non solo potenziali rischi ma anche strategie di intervento.
I principali argomenti su cui si focalizzerà l’attività di Eco Research nel triennio 2023-2025 riguardano i seguenti aspetti:
- Miglioramento della fase di preparazione dei campioni destinati all’analisi isotopica dello stronzio, specialmente in un’ottica di riduzione dei passaggi della preparativa, riutilizzo dei consumabili, integrazione con altre tecniche di introduzione del campione (es. laser ablation), per rendere la preparazione dei campioni più green e sostenibile senza ripercussioni sulla qualità del dato.
- Ampliamento dell’indagine multi-isotopica e multielemento a nuove matrici, indirizzando l’attenzione non solo sulle materie prime (es. mele, cereali, uva) ma anche ai prodotti trasformati (es. succhi, farine, vino) in modo da approfondire le conoscenze sui limiti e le potenzialità dell’uso di questi marker di origine. In collaborazione con Il Centro di Sperimentazione Laimburg e imprese del territorio (in via di definizione).
- Sviluppo ed implementazione dell’analisi multi-isotopica e multielemento per studiare il ciclo dell’acqua in diversi contesti ambientali, specialmente in relazione ai bacini di alta quota, in collaborazione con UNIBZ, Fondazione Edmund Mach.
- Utilizzo di marker isotopici per lo studio dell’assorbimento dell’acqua di irrigazione da parte dei meli ed indagine metodologica per migliorare le tecniche di estrazione dell’acqua xilematica, in collaborazione con UNIBZ
I partner di questo progetto sono:
