LUGLIO-AGOSTO 2005 EINNOVAZIONE...Redazione ENEA Lungotevere Thaon di Revel 76, 00196 Roma, Tel....

ENERGIA,AMBIENTEEINNOVAZIONE

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Finito di stampare nel mese di agosto 2005

ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE

ANNO 51 LUGLIO-AGOSTO 2005

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LA PROGRAMMAZIONE ECONOMICO-FINANZIARIA PER GLI ANNI 2006-2009ECONOMIC-FINANCIAL PLANNING DOCUMENT FOR 2006-2009

IL VII PROGRAMMA QUADRO DI RICERCA UETHE 7TH EU FRAMEWORK RESEARCH PROGRAM

COSA SAPPIAMO DELL’INNOVAZIONE?WHAT DO WE KNOW ABOUT INNOVATION?Jan Fagerberg

NANOTECNOLOGIE, CONVERGENZE TECNOLOGICHE E POSSIBILI APPLICAZIONI BIOMEDICHENANOTECHNOLOGIES, CONVERGING TECHNOLOGIES AND POTENTIAL BIOMEDICAL APPLICATIONSVincenzo Capuano

MODELLI ANIMALI NELLA RICERCA BIOMEDICAANIMAL MODELS IN BIOMEDICAL RESEARCHSimona Leonardi, Mariateresa Mancuso

Il DPEF di quest’anno è coerente con il Programma di Stabilità; le specificheazioni per la crescita, che sono parte essenziale della politica economica, saran-no finalizzate agli obiettivi comunitari fissati a Lisbona e presentate nelProgramma Nazionale per la Crescita e l’Occupazione.Pubblichiamo l’introduzione del documento presentato il 26 luglio scorso

This year's EFPD, presented by the government on July 26th, is consistent with the StabilityProgramme prepared on the basis of the new Stability and Growth Pact. Specific growth-encouragement actions, which are an essential part of the government's economic policy and arenaturally consistent with the lines set out in the EFPD, will be finalised in the context of the Lisbonprocess and presented in the National Growth and Employment Plan. We publish the introduction

Costruire l'area di ricerca europea di conoscenze per la crescita: con questoobiettivo la Commissione Europea ha elaborato la proposta per il VII ProgrammaQuadro 2007-2013 che dovrà essere discusso e approvato dal Parlamento Europeo

Building the European research and knowledge area for growth: this is the goalof the European Commission's proposal for the 7th Framework Programme 2007-2013. The proposal, designed after extensive consultation with stakeholders,will be submitted to the European Parliament for discussion and approval

Arrivare ad una comprensione più completa dell’innovazione, come anchedelle sue forze motrici e del suo ruolo nel cambiamento economico e sociale,è un compito importante ma al contempo molto impegnativo. Infatti,l’innovazione è, un processo lungo, intrecciato con la diffusione efondamentalmente influenzata dall’apprendimento intrapreso in divenire

Gaining a more complete understanding of innovation, of the forces that driveit and of its role in economic and social change, is an important and very demand-ing task. In fact, innovation is a lengthty process, intertwined with deploymentand critically influenced by the ongoing learning process

La convergenza fra nanotecnologie, biotecnologia e tecnologia della conoscenzapotrebbe portare un incremento delle prestazioni della “macchina umana”. Al dilà di una attenta valutazione degli aspetti etici, tutto ciò potrebbe comportareanche un notevole impatto sull’ economia e sulla società

The convergence between nanotechnologies, biotechnology and knowledgetechnology could lead to improvements in the performance of the "humanmachine." Though the ethical aspects of these developments must be carefullyweighed, they could also have a significant impact on the economy and society

Lo sviluppo di nuove tecnologie per la manipolazione del genoma murino e le sem-pre più approfondite conoscenze delle mappe genetiche del topo hanno rivoluzio-nato la nostra capacità di generare nuovi modelli animali di malattie umane. Questimodelli animali ricapitolano spesso il fenotipo umano e rappresentano una impor-tante risorsa per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche e geniche

The development of new technologies for manipulating the mouse genoma andincreasingly detailed knowledge of the genetic maps of mice have revolutionized ourability to generate new animal models of human diseases. In most cases, these animalmodels recapitulate the human phenotype and represent an important resource for thedevelopment of new drug and gene therapies

INDICE 2005

2 ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 4/05

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SPAZIO APERTO15

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STUDI & RICERCHE

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PRIMO PIANO

La possibilità di utilizzo dei telefoni cellulari sugli aerei è un’interessante prospettiva com-merciale di attualità. L’installazione a bordo dell’aeromobile di una pico-cella dedicata, col-legata con un transponder satellitare esterno, eliminerebbe il rischio di possibili interfe-renze con la strumentazione di bordo, oltre a ridurre significativamente i livelli di esposi-zione dei passeggeri

The possibility of using cell phones aboard aircraft is an interesting business angle for air-lines and for wireless network operators. Installing a dedicated pico-cell (linked to an exter-nal satellite transponder) on board a plane or helicopter would eliminate the risk of inter-ference with the flight instruments. Passengers and crew would thus be able to use theircell phones while in the air, and their exposure to electromagnetic fields would be signi-ficantly lower than the statutory limits

Il problema di migliorare la qualità dell’acqua di rete, servendosi di piccoli depuratori domes-tici, è sempre più attuale. Ma è necessario vigilare al fine di garantire l’utente sulla efficaciae affidabilità dei potabilizzatori: ciò implica anche la definizione di un quadro normativo chiaro

The problem of improving the quality of municipal drinking water with small homepurifiers is more and more topical, but users must be assured that the devices areeffective and reliable. This implies, inter alia, defining a clear regulatory framework

La lettura di una straordinaria cronaca dell’inizio dell’era atomica, ci permette dicommemorare il sessantesimo anniversario di quel collaudo segreto effettuato il 16luglio del 1945 in un vecchio “ranch” nel deserto del New Messico seguito, ventigiorni dopo, dall’olocausto di Hiroshima e Nagasaki.Dopo un intermezzo con Butterfly e Munch, segue un istantanea sul futuro in cuiCraig Venter – primo sequenziatore del genoma umano – preannuncia un prossimoingresso nell’era dei mattoni genetici

The reading of an extraordinary chronicle of the beginning of the atomic age enables us tocommemorate the sixtieth anniversary of the secret test made on July 16, 1945 on an oldranch in the New Mexico desert, followed twenty days later by the bombing of Hiroshima.After an intermezzo with Butterfly and Munch, we're treated to a snapshot of the future,where Craig Venter, first sequencer of the human genome, announces our upcomingentry into the era of genetic building blocks

dal Mondo • Primo progetto eolico in Pakistan 90• Alla Francia il sito di ITER 90• Impianto solare ad alta efficienza 90

dall’Unione Europea • Progetto in rete di bioinformatica 91• Regole tecniche per l’accesso all’informatica 91• Network europeo di ricerca sulla catalisi 91

dall’Italia • L’Italia investe nel solare fotovoltaico 92• Varato il piano triennale del CNR 92• Nuova particella dall’esperimento BaBar 92

dall’ENEA • Il commissariamento dell’ENEA 93• Il tessile a carattere tecnico 93• Dispositivi innovativi per il petrolchimico 93• Agrobiopolis: un polo scientifico per il Mezzogiorno 94• Collaborazione ENEA-Centro Ricerche Gomma della Malaysia 94

Incontri • La ricerca in Italia 95• XLV convegno ERSA 95• Conferenza europea sulle biomasse 95

Letture • Nuclear energy data OECD 96• Ambiente Condiviso 96

INDICE 2003

3ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 4/05

TELEFONIA CELLULARE E AEROMOBILIMOBILE PHONES AND AIRCRAFTV. Lopresto, R. Pinto, S. Mancini, G.A. Lovisolo

I DEPURATORI DOMESTICI DELL’ACQUA POTABILEHOME DRINKING-WATER PURIFIERSMassimo Pizzichini, Alfonso Pozio, Claudio Russo

CRONACA DI UN INIZIO CON ISTANTANEA SUL FUTUROCHRONICLE OF A BEGINNING WITH SHAPSHOT OF THE FUTUREFausto Borrelli

NUOVI SVILUPPI NELLA CELLA FOTOVOLTAICA ENEA A CONCENTRAZIONENEW DEVELOPMENTS OF ENEA’S PHOTOVOLTAIC CONCENTRATOR CELLAngelo Sarno

SCIENZA, TECNICA, STORIA & SOCIETÀ81

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NOTE TECNICHE

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CRONACHE

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La programmazione economico-finanziariaper gli anni 2006-2009

Il DPEF di quest’anno è coerente con il Programma diStabilità; le specifiche azioni per la crescita, che sono

parte essenziale della politica economica, sarannofinalizzate agli obiettivi comunitari fissati a Lisbona

e presentate nel Programma Nazionale per la Crescita e l’Occupazione.

Pubblichiamo l’introduzione del documento presentatoil 26 luglio scorso

Economical-Financial PlanningDocument for 2006-2009

This year's EFPD, presented by the government on July 26th, isconsistent with the Stability Programme prepared on the basis of the

new Stability and Growth Pact. Specific growth-encouragement actions,which are an essential part of the government's economic policy and arenaturally consistent with the lines set out in the EFPD, will be finalised inthe context of the Lisbon process and presented in the National Growth

and Employment Plan. We publish the introduction

I l Consiglio europeo dei ministri economici e finanziari (Ecofin), il 12 luglio ha appro-vato la raccomandazione sulla finanza pubblica dell’Italia ai sensi dell’articolo 104 (7) delTrattato, basata su dati passati e prospettici.Dopo una serie di revisioni nell’applicazione dei criteri contabili Eurostat, il deficit è statocollocato al 3,2 per cento del PIL nel 2001, nel 2003 e nel 2004. In base alle stesse revi-sioni, il debito si è ridotto dal 110,9 per cento del 2001 al 106,6 per cento del 2004.Sulla base di queste considerazioni il Consiglio Ecofin ha approvato una raccomandazio-ne che prevede:

i.) un’applicazione rigorosa della legge finanziaria per il 2005 tale che, assumendo crescitazero, e misure una tantum pari allo 0,4 per cento del PIL, il deficit nominale non superi il4,3 per cento del PIL e il deficit strutturale al netto delle una tantum continui a migliorarein modo sensibile;ii.) l’attuazione delle “necessarie misure di aggiustamento permanenti e al netto delle unatantum che assicurino un aggiustamento cumulato pari almeno all’1,6 per cento nel bien-nio 2006-7 rispetto al 2005, con metà dell’aggiustamento concentrato nel 2006;iii.) una riduzione soddisfacente del rapporto debito-PIL in linea con la correzione del defi-cit eccessivo, ristabilendo nel medio periodo un livello adeguato di avanzo primario e con-trollando i “fattori sotto la linea” diversi dal deficit.

La raccomandazione è stata formulata in base al nuovo Patto di Stabilità e Crescita.Riteniamo la raccomandazione europea equilibrata poiché richiede un sentiero di aggiu-stamento credibile e strutturale, senza imporre una manovra restrittiva in una fase di ral-lentamento dell’economia.Aggiustamenti severi devono invece avvertire nei periodi di alta crescita, contrariamentea quanto avvenuto nel biennio 1999/2001, quando l’indebitamento strutturale al netto del-le misure una tantum è salito dal 2,1 per cento al 4,8 per cento del PIL. (Tavola A) Il programma di politica economica delineato dal DPEF, che presuppone un tasso di cre-scita medio annuo intorno all’1,5 per cento, consente un aggiustamento di finanza pubbli-ca sufficiente a ridurre l’indebitamento e il rapporto debito/PIL, e a migliorare la sosteni-bilità della finanza pubblica nel lungo periodo. (Tavola B)

PRIMO PIANO


Tavola A - Crescita, Ciclo Economico e Finanza Pubblica 1999 - 20041999 2000a 2001 2002 2003 2004

Indicatori di crescita economicaPIL reale (variazione percentuale) 1,7 3,0 1,8 0,4 0,3 1,2PIL potenziale (variazione percentuale) 1,6 1,8 1,7 1,6 1,6 1,5

Deflatore dei consumi 2,2 2,9 2,9 3,1 2,6 2,2Tasso di disoccupazione 10,9 10,1 9,1 8,6 8,4 8,0

Indicatori di finanza pubblicaIndebitamento netto della P.A. -1,7 -1,9 -3,2 -2,7 -3,2 -3,2Saldo primario 5,0 4,5 3,4 3,0 2,1 1,8Debito pubblico 115,5 111,3 110,9 108,3 106,8 106,6

Indebitamento netto strutturale -2,1 -2,8 -4,2 -3,2 -3,0 -2,9Saldo primario strutturale 4,6 3,6 2,4 2,6 2,3 2,1Indebitamento strutturale al netto delle misure una tantum -2,1 -2,8 -4,8 -4,5 -4,9 -4,3Saldo primario strutturale al netto delle misure una tantum 4,6 3,6 1,8 1,3 0,4 0,7

(a) Al netto dei proventi dell’UMTS (1,2% del PIL).

La velocità dell’aggiustamento dipende però in modo cruciale dal tasso di crescita. A tito-lo di esempio e di simulazione, se l’economia tornasse a crescere intorno al 2,5 per cen-to nel medio periodo, come in diversi paesi europei, l’indebitamento rientrerebbe sotto il3 per cento entro il periodo di previsione, senza bisogno degli interventi aggiuntivi previ-sti dal presente documento. (Tavola C)Il problema fondamentale della finanza pubblica è quello della bassa crescita. Per questomotivo la politica economica dei prossimi anni dovrà essere innanzitutto incentrata sullacrescita.

La bassa crescita

L’economia italiana soffre da molti anni di difficoltà strutturali che si riflettono in un tasso dicrescita insoddisfacente e sistematicamente inferiore a quello dei principali paesi industriali.La crescita potenziale, superiore al 4 per cento nel 1970, è scesa intorno al 3 per cento all’i-nizio degli anni ottanta, all’1,5 alla metà degli anni novanta, all’1,3 per cento oggi.Le cause della lenta crescita reale e potenziale sono identificate nella scarsa dinamica del-la produttività del settore industriale, nell’insufficiente liberalizzazione nel settore energe-tico e dei servizi, nella dotazione ancora carente di infrastrutture materiali e immateriali,nel peso eccessivo del debito pubblico.In questo contesto anomalo, il Governo ha aumentato la spesa per investimenti, dal 3,9 nel2000 al 4,4 per cento del PIL nel 2004, ha introdotto i presupposti per il controllo della spe-sa corrente facendola crescere tendenzialmente meno del PIL nominale, ha ridotto la impo-ste e ha introdotto riforme che favoriranno l’aumento del PIL potenziale e la riduzione deltasso di disoccupazione, che ha raggiunto il 7,9 per cento a fine 2004. Dal 2001 ad oggigli occupati sono aumentati di circa 1.100.000 unità. Negli ultimi dodici mesi l’aumento èstato di 308.000 addetti, di cui 237.000 a tempo indeterminato.Ciò conferma il funzionamento della riforma del mercato del lavoro.Il Governo stima che la ripresa non tarderà. Per il 2006 e il 2007, in linea con la Commissione,si prevede una crescita intorno all’1,56 per cento, lievemente superiore alla crescitapotenziale.

PRIMO PIANO


Tavola B - Previsioni 2005 e Quadro Programmatico 2006-20092005 2006 2007 2008 2009

Indicatori di crescita economicaPIL reale (variazione percentuale) 0,0 1,5 1,5 1,7 1,8PIL potenziale (variazione percentuale) 1,3 1,3 1,3 1,3 1,5

Deflatore dei consumi 2,2 2,1 2,0 2,0 2,1Tasso di disoccupazione 8,1 8,1 8,0 7,8 7,7

Indicatori di finanza pubblicaIndebitamento netto della P.A. -4,3 -3,8 -2,8 -2,1 -1,5Saldo primario 0,6 0,9 1,8 2,5 3,0Debito pubblico 108,2 107,4 105,2 103,6 100,9

Indebitamento netto strutturale -3,4 -3,0 -2,1 -1,6 -1,1Saldo primario strutturale 1,5 1,7 2,5 3,0 3,4Indebitamento strutturale al netto delle misure una tantum -3,8 -3,0 -2,1 -1,6 -1,1Saldo primario strutturale al netto delle misure una tantum 1,1 1,7 2,5 3,0 3,4

La politica economica

La ripresa della crescita reale e potenziale è il primo obiettivo per il nostro Paese. Dal 1992,la politica economica si è spesso limitata all’aggiustamento del bilancio pubblico; in que-sta legislatura sono state introdotte importanti riforme strutturali specialmente nell’area del-la previdenza e nel mercato del lavoro.Senza crescita è impossibile realizzare un aggiustamento sufficiente delle finanze pubbli-che, e in particolare del rapporto tra debito pubblico e PIL.Senza crescita è impossibile ribaltare il clima di fiducia che influenza le decisioni di con-sumo e investimento.A problemi di crescita si risponde con politiche per la crescita.Per rilanciare la crescita procederemo su cinque classi di intervento:

1) a livello di Paese potenziamento della domanda e delle infrastrutture, accelerando gliinvestimenti in opere pubbliche materiali e immateriali nel Mezzogiorno e nelle altre areedel paese dove la dotazione di infrastrutture è più carente;

2) a livello di sistema produttivo maggiore libertà nel mercato dei prodotti e soprattuttonei servizi; migliore e minore regolamentazione; maggiore semplificazione; più concor-renza nel settore energetico; più attrazione di investimenti dall’estero; rafforzamento del mer-cato dei capitali con l’avvio effettivo dei fondi pensione.Rientrano in quest’area anche gli interventi a sostegno dell’investimento in capitale uma-no, dell’innovazione tecnologica, della ricerca e della capacità innovativa delle imprese;

3) riduzione del carico tributario sul prodotto e sul lavoro; recupero di produttività; pochiprogrammi strategici nei settori più rilevanti per l’innovazione e per lo sviluppo; riduzio-ne delle sacche di illegalità che ancora esistono nel nostro sistema, dal sommerso alla con-traffazione.

PRIMO PIANO


Tavola C - Crescita e Politica Economica2006 2007 2008 2009

Scenario DPEFPIL reale (variazione percentuale) 1,5 1,5 1,7 1,8Deflatore del PIL 2,3 2,1 2,0 2,0Indebitamento netto -3,8 -2,8 -2,1 -1,5Saldo primario 0,9 1,8 2,5 3,0

Scenario A: crescita PIL 2,5% + DPEFPIL reale (variazione percentuale) 2,5 2,5 2,5 2,5Deflatore del PIL 2,3 2,1 2,0 2Indebitamento netto -3,5 -2,0 -0,9 0,1Saldo primario 1,2 2,5 3,5 4,4

Scenario B: pura crescita PIL 2,5PIL reale (variazione percentuale) 2,5 2,5 2,5 2,5Deflatore del PIL 2,3 2,1 2,0 2Indebitamento netto -4,3 -3,8 -3,3 -2,8Saldo primario 0,4 0,8 1,3 1,7

Lo scenario A simula gli effetti della maggiore crescita sullo scenario programmatico di finanza pubblicaLo scenario B ipotizza gli effetti della sola crescita in assenza di interventi programmatici

4) difesa del potere d’acquisto delle famiglie: concludendo i contratti di lavoro, dopo ilProtocollo Governo - OO.SS. del 30 maggio 2005; contenendo l’aumento delle tariffe; pro-muovendo la trasparenza dei prezzi; individuando forme di sostegno selettivo alle famigliepiù deboli;

5) nel bilancio pubblico infine, proseguiremo nell’aggiustamento strutturale che guardi alciclo economico e alla qualità della finanza pubblica, in modo che gli aggiustamenti strut-turali previsti possano determinare una stabile convergenza della finanza pubblica versoi valori di riferimento. Le tecniche di controllo della spesa, che hanno dato risultati impor-tanti già nel 2004 (quando la spesa corrente al netto degli interessi per la prima volta dopodiversi anni è cresciuta meno del PIL nominale; 3,6 per cento contro il 3,9 per cento delPIL) vanno raffinate prevedendo interventi per i comparti che hanno superato i valori di rife-rimento. Il previsto sgravio IRAP sul costo del lavoro andrà coperto strutturalmente.Particolare sforzo andrà assegnato all’obbiettivo di ridurre l’incidenza della spesa corrente.L’esperienza internazionale, infatti, dimostra che i disavanzi si riducono in modo duraturosolo riducendo le spese. Se si aumentano solo le entrate, dopo un periodo di apparenterisanamento, i disavanzi tornano a crescere. Gli interventi sulle entrate, sulla spesa previ-denziale e sulla dinamica delle altre spese correnti realizzati da questo Governo vanno esat-tamente in questa direzione.La riforma delle pensioni ha rappresentato un punto di svolta in quanto ha migliorato in mododecisivo la sostenibilità della finanza pubblica nel lungo periodo. Proseguirà il contenimentodella spesa corrente a livello centrale e soprattutto locale, permettendo tassi di crescita diqueste spese inferiori a quelle del PIL nominale. In campo fiscale servirà allargare le basiimponibili, contrastando sommerso ed evasione fiscale e contributiva ed equilibrando il pre-lievo; occorrerà destinare il gettito delle dimissioni alla riduzione del debito. Sarà neces-sario infine generare un aumento graduale del saldo primario, che è la via maestra per lariduzione del debito. Nell’insieme, e sin dove possibile, dati gli equilibri della finanza pub-blica, l’aggiustamento deve avvenire con riduzione della spesa corrente, e con recuperidi evasione e di basi imponibili; non con inasprimenti di aliquote fiscali.Il risanamento strutturale dei conti pubblici contribuirà a migliorare il clima di fiducia, sti-molando consumi, investimenti e potrebbe accelerare la crescita oltre quanto previsto nelquadro programmatico. Ciò favorira l’avvio di un processo virtuoso che apporterà ulterioribenefici al bilancio.La crescita economica e la sostenibilità della finanza pubblica, in un paese ad alto debito,sono obbiettivi primari e intrinsecamente connessi. Per questo i diversi elementi che costi-tuiscono la politica economica sono perti integrate di un tutto. Per questo, come si è det-to, è cruciale mirare innanzitutto a una ripresa dello sviluppo. Un disegno semplice e ra-gionevole. Un disegno che va perseguito nel tempo e che va tradotto in realtà.

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è crucialemirareinnanzitutto auna ripresadello sviluppo

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Il VII Programma Quadro di Ricerca UE

Costruire l'area di ricerca europea di conoscenze perla crescita: con questo obiettivo la Commissione

Europea dopo ampia consultazione ha elaborato laproposta per il VII Programma Quadro 2007-2013 che

dovrà essere discusso e approvato dal Parlamento Europeo

The 7th UE Framework ResearchProgram

Building the European research and knowledge area for growth:this is the goal of the European Commission's proposal for the 7th

Framework Programme 2007-2013. The proposal, designed afterextensive consultation with stakeholders, will be submitted to the

European Parliament for discussion and approval

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maggiorerisalto aricerche utiliall’industriaeuropea

La Commissione Europea, riconoscendo che la conoscenza costituisce la maggiore risor-sa dell'Europa, ha adottato in data 6 aprile una proposta per un nuovo Programma Quadroper la Ricerca UE che dovrebbe dare nuova spinta per aumentare la crescita e la compe-titività dell'Unione. Il programma dà maggiore risalto che in passato a ricerche utili all'in-dustria europea, per sostenerla nella competizione internazionale e valorizzare il suo ruo-lo di leader mondiale in determinati settori. Inoltre, il programma fornirà un sostegno par-ticolare alla migliore ricerca esplorativa svolta in Europa mediante l'istituzione di unConsiglio Europeo delle Ricerche.L'intero programma sarà orientato all'eccellenza, indirizzo assolutamente necessario affin-ché possa svolgere il suo ruolo nel far crescere la competitività globale dell'Europa. Un'altrapriorità è di rendere più semplice e facile la partecipazione al programma stesso, median-te provvedimenti relativi alle procedure ed una razionalizzazione degli strumenti. Malgradola novità di questo approccio, non mancano molti elementi di continuità. In pratica, per lamaggior parte dei partecipanti il programma non cambierà ma parteciparvi diventerà piùsemplice.

La proposta della Commissione

La Commissione ha messo sul tavolo una proposta ambiziosa per il VII ProgrammaQuadro di Ricerca 2007-2013 (PQ7), che dovrà essere poi discussa dagli Stati Membri (nelConsiglio) e dal Parlamento Europeo prima che venga adottata una Decisione definitiva.Sottotitolato "Costruire l'area di ricerca europea di conoscenze per la crescita", il PQ7 è arti-colato in modo da rispondere alle esigenze di competitività e di occupazione dell'UE. Inparticolare, la Commissione propone di raddoppiare il budget del PQ7 rispetto a quellodel PQ6, arrivando ad un totale di EUR 67,8 miliardi nel periodo 2007-2013.Secondo la proposta della Commissione, il PQ7 comprenderà quattro programmi speci-fici, i cui dettagli verranno illustrati in specifiche proposte legislative che verranno presentatenei mesi a venire

1. La cooperazione

Obiettivo: affermare la leadership europea in aree chiave mediante cooperazione fra indu-stria ed istituzioni di ricerca. Il PQ7 fornirà sostegno ad attività di ricerca svolte nell'ambi-to della cooperazione transnazionale, da reti e progetti collaborativi al coordinamento diprogrammi di ricerca nazionali.Il programma di Cooperazione è articolato in sottoprogrammi che saranno autonomi dalpunto di visto operativo, e nel contempo dimostreranno coerenza e compatibilità, dandospazio ad approcci congiunti ed intertematici a progetti di ricerca di interesse comune. Sonostati individuati nove temi:• Salute• Alimenti, agricoltura e biotecnologia• Tecnologie informatiche e della comunicazione• Nanoscienze e nanotecnologie, materiali e nuove tecnologie di produzione• Energia• Ambiente (compreso il cambiamento climatico)• Trasporti (compresa l'aeronautica)• Scienze socioeconomiche e studi umanistici • Sicurezza e Spazio

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Altri due temi rientrano nel Programma Quadro Euratom:• Ricerca sull'energia da fusione • Fissione nucleare e radioprotezione.

2. Le idee

Obiettivo: rafforzare l'eccellenza della nostra base scientifica mediante promozione dellaconcorrenza a livello europeo.Verrà istituito un Consiglio Europeo delle Ricerche, struttu-ra autonoma il cui compito sarà di sostenere "ricerche di frontiera" svolte da gruppi che,operando da soli o in collaborazione, competono a livello europeo in tutti i campi scienti-fici e tecnologici, fra cui ingegneria, scienze socioeconomiche e studi umanistici.

3. Le persone

Obiettivo: rafforzare le prospettive di carriera e la mobilità dei nostri ricercatori. Le attivitàtese a sostenere singoli ricercatori – dette "azioni Marie Curie" – verranno rafforzate al finedi valorizzare il potenziale umano della ricerca europea mediante supporto alla formazione,alla mobilità ed allo sviluppo delle carriere dei ricercatori europei.

4. Le capacità

Obiettivo: sviluppare le capacità di ricerca per assicurare che la comunità scientifica euro-pea possa disporre delle migliori possibili. Verranno sostenute attività volte a potenziarele capacità di ricerca e di innovazione in tutta l'Europa – infrastrutture di ricerca e rag-gruppamenti regionali orientati alla ricerca – stimolando il potenziale di ricerca nelle regio-ni UE "di convergenza" e favorendo il raggruppamento di attori regionali per sviluppare"regioni di conoscenza", sostenendo ricerche per e da parte delle PMI, prestando atten-zione alle questioni riguardanti "la scienza nella società" ed incoraggiando attività "orizzontali"nella cooperazione internazionale

Le differenze con i precedenti PQ

Nella proposta per il VII Programma Quadro vi è un forte elemento di continuità con il pas-sato. Al centro rimangono i progetti intrapresi da consorzi fra partner europei, ed anche iloro temi rimarranno più o meno gli stessi. Il PQ7 continuerà a sviluppare il concetto di un'Areadi Ricerca Europea. I fondi verranno utilizzati per sviluppare ed aumentare quegli elementidei programmi precedenti che funzionavano bene: le azioni "Marie Curie", quelle delle PMI,i progetti collaborativi, le Reti di Eccellenza. La continuità verrà rafforzata anche prevedendouna durata settennale del programma (e la possibilità di una sua revisione a metà del suocorso). Ma ci sono anche elementi nuovi.Una caratteristica chiave del PQ7 è la notevole semplificazione del suo funzionamento. Inlinea con la futura revisione del Regolamento Finanziario, si stanno prendendo in consi-derazione misure atte a rendere il programma il più chiaro e semplice possibile per i poten-ziali partecipanti. La Commissione Europea ha istituito un forum consultivo composto dirappresentanti di piccole imprese e gruppi di ricerca: proprio coloro che sembrano incon-trare i maggiori ostacoli alla partecipazione al programma. Compito di questo forum è for-nire indicazioni circa l'effettiva idoneità delle misure contemplate a semplificare il programmae a produrre l'effetto desiderato.

unprogrammapiù chiaro e

semplice per ipotenziali

partecipanti

PRIMO PIANO


Concentrandosi più sui temi che sugli strumenti, il programma, oltre che più chiaro e sem-plice per i partecipanti, sarà più flessibile ed adattabile alle esigenze dell'industria.Con l'operato delle Piattaforme Tecnologiche e delle nuove "Iniziative TecnologicheCongiunte" – progetti nei campi di maggiore interesse pubblico europeo su temi indivi-duati mediante il dialogo con l'industria, in particolare nelle Piattaforme Tecnologiche Europee– il programma si focalizzerà più che in passato sullo sviluppo di ricerche che risponda-no alle esigenze dell'industria europea.Il PQ7 istituirà, per la prima volta, un Consiglio Europeo delle Ricerche, al fine di destina-re i fondi alla migliore scienza europea, come valutata in "peer review" da scienziati euro-pei. Sarà la prima volta che esisterà a livello europeo un organismo di questo genere, tesoa individuare il meglio della ricerca europea, ovunque si trovi e comunque venga svolta.La cooperazione internazionale non sarà più semplicemente una delle varie attività pre-viste dal PQ.Sarà invece integrata in tutti e quattro i programmi, in modo che i progetti possano esse-re svolti con partner internazionali. Alla stessa stregua, l'attività "Scienza nella società" avràcompiti propri, ma tutte le parti del programma dovranno tener conto dell'obiettivo di allac-ciare la scienza più strettamente alle esigenze ed ai desideri della società europea.Altro elemento nuovo è costituito dallo sviluppo di "regioni della conoscenza", che unirà ipartner che operano in una data regione (università, centri di ricerca, imprese, autorità regio-nali) al fine di potenziare la loro capacità di ricerca.

Il PQ7 includerà inoltre una "Struttura per Finanziamenti a Rischio Condiviso" che, miglio-rando l'accesso ai prestiti concessi dalla Banca Europea d'Investimento (BEI) per rilevan-ti attività europee di ricerca, incoraggerà gli investimenti privati nella ricerca. Questo mec-canismo consentirà maggiori prestiti da parte della BEI alle azioni di R&S.

L’elaborazione del Programma

La nuova proposta è basata su un processo di consultazione con le parti interessate, dura-to un anno. Gli elementi principali della proposta vengono discussi da tempo ed è impro-babile che presentino sorprese. L'approccio suggerito dalla Commissione nella suacomunicazione del giugno 2004, che costituisce la base di questa proposta, è fortementecaldeggiato dalla comunità scientifica.Nel febbraio di quest'anno, un comitato di esperti guidato dal dr. Erkki Ormala,Vicepresidenteper la Tecnologia presso la Nokia, ha presentato la propria relazione di valutazione sui pre-cedenti 5 anni dei Programmi Europei di Ricerca e Sviluppo. Secondo il comitato, questiprogrammi hanno effettivamente contribuito in modo rilevante allo sviluppo della base euro-pea di conoscenze ed hanno influito positivamente sul potenziale innovativo dell'Europa.Tuttavia, il comitato ritiene che, per assicurare la continuazione di questo effetto positivo,sia necessario dedicarvi ulteriori risorse. Raccomanda inoltre una maggiore partecipazioneda parte dell'industria (soprattutto delle PMI), un'amministrazione più snella e semplifica-ta, e maggiore attenzione all'innovazione radicale ed all'assunzione dei rischi.La Commissione ha anche tenuto numerosi incontri a livello politico o tecnico con gruppidi scienziati, organizzazioni scientifiche ed altre organizzazioni-ombrello per discutere lesue idee per il nuovo programma e per coinvolgere il più possibile le opinioni della comu-nità estesa. Il Parlamento ed il Consiglio Europei hanno già comunicato le loro risposte aldocumento sulle politiche del giugno 2004: risposte che sono state estremamente utili allaCommissione nel formulare questa proposta

istituito, per laprima volta, unConsiglioEuropeo delleRicerche

PRIMO PIANO


Le maggiori risorse disponibili

Anche con il proposto aumento dei fondi, il budget europeo per la ricerca rappresenteràmeno del 10% della spesa pubblica complessiva per la ricerca e lo sviluppo nell'UnioneEuropea, a meno che gli Stati membri seguano l'orientamento dell'UE e rispettino il loroimpegno a dedicare più risorse nazionali alla R&S.Svariati motivi hanno indotto la Commissione a proporre l'aumento delle risorse per il bud-get:• La struttura del budget dell'UE dovrebbe riflettere le priorità politiche dell'UE. Ciò signi-fica incrementare i fondi disponibili per misure a sostegno della crescita e dell'occupazione,comprese quelle relative alla ricerca.• Spendere per la ricerca al livello UE ha un effetto moltiplicatore su altre fonti di finanzia-mento pubbliche e private. Pertanto, un programma europeo da EUR 70 miliardi, sebbe-ne rappresenti solo una piccola frazione del totale necessario (circa 0,1% del PIL europeo,mentre l'obiettivo è investirne 3%), contribuirà comunque ad incoraggiare una maggiorespesa complessiva. Ciascun euro di denaro europeo investito in ricerca richiama un ulte-riore euro di investimento privato.• Il contesto politico, economico e scientifico richiede lo sviluppo di azioni nuove che perrealizzare i propri obiettivi devono essere dotate di fondi sufficienti.• Al presente, numerosi progetti di alta qualità devono essere respinti per mancanza di fon-di disponibili. Un aumento delle risorse al livello europeo darebbe un'ulteriore spinta a tut-ta una gamma di attività scientifiche rimaste finora neglette a livello europeo.L'attuazione e l'amministrazione del PQ7 saranno di competenza della CommissioneEuropea. Esistono forti motivi per mantenere la Commissione coinvolta nella gestione diprogrammi di ricerca, fra cui il suo successo nell'eseguire notevoli aumenti del budget neiprecedenti Programmi Quadro, la sua esperienza unica e la sua conoscenza complessivadello scenario europeo della ricerca, la fiducia posta dagli Stati membri in questo siste-ma, e l'utilissimo feedback che fornisce per la formulazione della politica europea sulla ricer-ca. Tuttavia, la proposta per il PQ7 prevede alcune modifiche.Poiché la Commissione dovrà gestire un budget R&S raddoppiato senza un aumento delsuo personale, propone che tutti i compiti logistici ed amministrativi (cioè, quelli non rela-tivi alle politiche) vengano svolti al di fuori dei propri servizi. Di conseguenza, alcune del-le attività attualmente svolte dalla Commissione verranno trasferite a strutture esterne ope-ranti sotto la responsabilità della Commissione, in particolare quei compiti che generanoun gran numero di operazioni piccole senza fornire un feedback significativo per la defi-nizione dei programmi e delle politiche.Anche le attività del Consiglio Europeo delle Ricerchefaranno parte di una struttura esterna, operando autonomamente sotto la direzione di unconsesso di scienziati eminenti.

L’importanza della ricerca europea

La conoscenza è la migliore risorsa dell'Europa. Investire nella conoscenza è per l’UE cer-tamente il modo migliore – forse anche il solo – di promuovere la crescita economica ecreare ulteriori e migliori posti di lavoro, e nel contempo assicurare il progresso sociale ela sostenibilità ambientale.Promuovere la prosperità e la solidarietà, riavvicinare l'UE ai propri cittadini, e rendere l'Unioneun partner globale forte costituiscono obiettivi prioritari dell'UE.La politica europea della ricerca, e la proposta per il nuovo Programma Quadro che con-

laconoscenza

è la migliorerisorsa

dell’Europa

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VII Programma Quadro dell’Unione Europea 2007-2013 – Quote e suddivisione indicative

Importo massimo complessivo (in milioni di EUR a prezzi costanti 2004)

tribuirà ad attuarla, svolgono un ruolo importante nel conseguimento di questi obiettivi. Laricerca è al centro del piano dell'UE per stimolare la crescita e l'occupazione; unitamenteall'istruzione ed all'innovazione, è un componente chiave del cosiddetto "Triangolo dellaConoscenza". L'Europa deve aumentare il suo impegno per la ricerca fino al 3% del PILeuropeo, e sfruttare meglio le sue capacità in questo campo, trasformando risultati scien-tifici in nuovi prodotti, processi e servizi, nell'ambito degli sforzi effettuati per realizzare l'o-biettivo di diventare "l'economia knowledge-based più dinamica e competitiva del mon-do”.Investimenti a livello europeo, anche se rimangono una piccola frazione del totale neces-sario per raggiungere l'obiettivo del 3%, possono produrre un effetto notevole. Ad esem-pio, l'individuazione di infrastrutture chiave a livello europeo, l'incoraggiamento di colla-borazioni fra i settori pubblico e privato per individuare le esigenze di ricerca, ed il coor-dinamento delle politiche nazionali sulla ricerca in date aree sono tutte azioni atte a miglio-rare l'efficienza complessiva della spesa sulla ricerca, sia essa pubblica o privata.Aumentando il proprio investimento nella ricerca, l'UE darà agli Stati membri ed agli inve-stitori privati un esempio chiaro. Gli investimenti nella ricerca a livello europeo verrannospesi in campi che massimizzano l'effetto moltiplicatore su altri tipi di investimento.

Come verranno spesi i fondi

La seguente tabella mostra la suddivisione proposta dalla Commissione programma perprogramma.

Programmi Temi Quote Totali

COOPERAZIONE Sanità 7.350Biotech, alimentazione e agricoltura 2.170

Società dell’informazione 11.197Nanotech, materiali, produzione 4.270

Energia 2.590Ambiente 2.240Trasporti 5.250

Ricerca socio-economica 700Spazio e sicurezza 3.500 39.267

IDEE Consiglio Europeo 10.483delle Ricerche

PERSONE Azioni “Marie Curie” 6.300

CAPACITA’ Infrastrutture 3.500di ricerca

Ricerche per le 1.680PMI

Regioni di 140conoscenza

Potenziale di 490ricerca

Scienza nella 490Società

Cooperazione 315 6.615internazionale

JRC Joint Research Centre 1.617

TOTALE UE 64.282

EURATOM (2001-2011) [1] 2.800

[1] Il VII Programma Quadro della Comunità Europea per l’Energia Atomica (Euratom) per la ricerca e la formazione nel nucleare (2007-2011), incluse la ricerca sull’energia da fusione, la

fissione nucleare e la radioprotezione, nonché le Attività Nucleari del JRC. Lo stanziamento totale è EUR 2.800 milioni per i 5 anni dei quali 490 milioni destinati al JRC. Lo stanziamento pre-

visto per l’EURATOM per il biennio 2012-2013 è EUR 1.393 milioni (prezzi costanti al 2004).

SPAZIO APERTO


sp

az

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Arrivare ad una comprensione più completadell’innovazione, come anche delle sue forze motrici edel suo ruolo nel cambiamento economico e sociale, è

un compito importante ma al contempo moltoimpegnativo. Infatti, l’innovazione è un processo

lungo, intrecciato con la diffusione efondamentalmente influenzata dall’apprendimento

intrapreso in divenire

What do we know aboutinnovation?

Gaining a more complete understanding of innovation, ofthe forces that drive it and of its role in economic and social

change, is an important and very demanding task. In fact,innovation is a lengthty process, intertwined with deploy-

ment and critically influenced by the ongoing learningprocess

JAN FAGERBERGCentro per la Tecnologia,

l'Innovazione e la Cultura,Università di Oslo

Cosa sappiamo dell'innovazione?

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l’innovazionesi occupa dimettere inpratica nuoveidee

Un'agenda emergente: dal "modello lineare" ai sistemi d'innovazio-ne ed oltre…

Nel corso degli ultimi due decenni l'innovazione è diventata un punto focale di grande impor-tanza per i decisori politici, e ciò a causa del il ruolo centrale che si presume l'innovazionericopra per quanto riguarda la crescita del reddito e dell'occupazione (e della qualità di vitapiù in generale). È sempre più evidente che scienza e R&S di alta qualità da sole non basta-no per realizzare obiettivi sociali importanti. Per quanto importante possa essere (con con-seguenze potenzialmente di grande portata), una idea nuova non avrà un grande impattoeconomico e sociale se non viene messa in pratica. È proprio questo di cui si occupa l'in-novazione: di mettere nuove idee in pratica. Ed è per questo che è così importante.Questo passo apparentemente logico, cioè mettere nuove idee in pratica, fu a lungo con-siderato poco rilevante. L'attenzione dei decisori politici e degli studiosi era soprattutto rivol-ta al processo che precede il primo tentativo di commercializzazione di una nuova idea,ad es., sulla scienza e sulla ricerca (nell'ambito di grandi organizzazioni pubbliche o pri-vate). Si presupponeva che, se gli investimenti nella scienza e nella R&S venivano mante-nuti ad un livello elevato, avrebbero per forza prodotto benefici sociali ed economici. Questoconcetto – noto poi come "il modello lineare dell'innovazione" (Kline e Rosenberg, 1986)– è stata tipicamente usato per legittimare grandi investimenti pubblici in scienza e R&S,e continua ad essere un punto di vista influente, soprattutto fra decisori politici. Ad esem-pio, questo tipo di ragionamento si accorda bene con la politica recentemente annuncia-ta dall'UE di aumentare i propri stanziamenti per la R&S al 3% del PIL.Tuttavia, anche se fossero ben pochi a negare che scienza e R&S svolgano ruoli impor-tanti nel cambiamento economico e sociale a lungo termine, la natura esatta di queste cor-relazioni è stata oggetto di notevoli controversie, in parte a causa dei problemi inerenti l'in-dividuazione empirica delle correlazioni fra investimenti in scienza e R&S e i supposti bene-fici economici. Il premio Nobel Robert Solow rese famoso il cosiddetto "paradosso del-la produttività" con la battuta: "vediamo R&S dappertutto tranne che nelle statistiche sullaproduttività".Un'altra fonte di nuovi interrogativi sull'innovazione consiste nell'articolato corpus di ricer-che empiriche sui processi d'innovazione nelle aziende. Sebbene una parte risalga a mol-to tempo fa, in anni più recenti l'impegno della ricerca in questo campo è stato partico-larmente intenso, soprattutto in Europa (il Community Innovation Survey – CIS – ovvero ilcensimento dell'innovazione nella Comunità Europea). La figura 1 mostra le risposte otte-nute da un campione rappresentativo di aziende europee alla richiesta di indicare le lorofonti di innovazione più importanti. Come evidenziato dal grafico, dal punto di vista azien-dale, la fonte d'innovazione più importante è rappresentata dall'interazione con gli utenti,seguita dai contatti con fornitori e concorrenti, mentre i contatti con le infrastrutture di R&Spubbliche (università ed istituti di ricerca, indicati nel grafico con la voce "scienza") sonoconsiderati meno importanti.Queste valutazioni erano notevolmente simili nelle diverse industrie. Infatti, il panorama del-le risposte ("alta" "media" e "bassa" importanza) delle aziende varia in misura relativamen-te modesta fra un tipo di industria e l'altra. Solo in un tipo di industria, quella chimica, piùdi una su venti aziende innovative considerava università ed istituti di ricerca molto impor-tanti per l'innovazione, ed anche qui il numero di aziende innovative che condividevano que-sta opinione ammontava comunque a meno di un decimo.Con ciò non si vuol dire che le università non abbiano un ruolo importante da svo-

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gere in un'economia basata sulla conoscenza, ma che, secondo le aziende, gli impat-ti più importanti sono di natura indiretta, come la disponibilità di personale altamen-te istruito e qualificato. Bisogna ammettere che questi risultati possono sembrare incontrasto con l'aspettativa, attualmente molto diffusa fra gli amministratori universita-ri, che le università potrebbero assicurarsi, grazie ai diritti di proprietà intellettuale (DPI),considerevoli introiti futuri con un loro coinvolgimento diretto in attività d'innovazio-ne. Tuttavia, i dati raccolti negli USA (che sono stati gli apripista di questa prassi) indi-cano che, per la maggior parte delle università che hanno seguito questa strada, l'a-ver istituito un sistema di DPI si è in realtà rivelato una pura perdita finanziaria (Mowery,2004). Sembra infatti assai probabile che gli effetti negativi di forme più restrittive dicondivisione delle conoscenze – effetti che ovviamente vengono generati dalla mag-giore enfasi posta sul trarre profitto dai DPI – possano in realtà pesare sulla societànel suo insieme assai più di qualsiasi effetto positivo che tale prassi potrebbe averesulle università o sul personale coinvolto.La constatazione che l'innovazione dipende dalla condivisione delle conoscenze e dal-l'interazione fra vari tipi di attori (molti dei quali esterni all'azienda) portò negli anni90 alla formulazione di un nuovo approccio ("sistemi di innovazione") che tenta espli-citamente di tenere più conto del carattere sistemico (o ricorrente) di tali interazioni.Questo approccio sistemico, nelle sue varie versioni, è oggi in voga presso i deciso-ri politici e gli analisti, grazie fra l'altro alla flessibilità della sua struttura (e quindi allafacilità con cui può essere adattato a varie situazioni/problematiche) ed al fatto cheoffre una comoda cornice per accumulare conoscenze circa le correlazioni esistentifra infrastrutture di R&S pubbliche, iniziative e meccanismi di supporto pubblici e com-portamento aziendale. A ciò è stato però ribattuto che, forse proprio a causa di que-sta flessibilità, l'approccio manca di precisione quando si tratta di fare dichiarazioniin merito alla causalità o di offrire consigli su molte delle scelte che i decisori politi-ci si trovano a dover affrontare (Edquist, 2004). Secondo questo punto di vista, per-tanto, urge rendere meno elastico l'approccio detto "dei sistemi d'innovazione".

Figura 1Aziende che conside-rano vari attori nelsistema innovativocome fonti "moltoimportanti" per l'in-novazione, espressecome percentuale delnumero totale diaziende innovative.Il censimento (CIS2)venne effettuato nel1994-1996 in diecipaesi europei (Austria,Belgio,Francia,Ger-mania, Italia, Norve-gia, Paesi Bassi, Porto-gallo, Spagna e Re-Unito) ed ha riguar-dato dieci industriemanifatturiere Fonte:database New Cronosdell'Eurostat

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Come andare avanti?

Arrivare ad una comprensione più completa dell'innovazione, come anche delle sueforze motrici e del suo ruolo nel cambiamento economico e sociale, è un compito impor-tante ma al contempo molto impegnativo. Un presupposto importante alla base delprogetto TEARI (Towards a European Area of Research and Innovation) è stato che par-tire da questa o quella teoria od approccio e cercare di perfezionarla potrebbe nonessere la via più migliore verso una comprensione più completa. Il principio guida delprogetto, condotto dall’Università di Oslo e di Oxford, è stata invece che il ricercato-re dovesse prendere familiarità con diversi approcci – e fonti di prova – e su questabase esplorare ulteriormente l'argomento insieme a ricercatori provenienti da cam-pi diversi dal suo. Il ragionamento alla base di questo modo di operare era che le teo-rie e gli approcci oggi ampiamente accettati sull'argomento ignorano alcuni aspettidella realtà che potrebbero essere invece molto importanti per la comprensione del-la materia in esame.Dalle discussioni svolte nell'ambito del progetto emerse chiaramente che sia l'approcciodel "modello lineare" sia quello del "sistema di innovazione" funzionano entrambi adun livello più o meno complessivo (nazionale, regionale, settoriale ecc.). Tuttavia, l'in-novazione è una cosa che avviene soprattutto nelle singole aziende (seppur in stret-ta interazione con fonti esterne). Di conseguenza, per comprendere la dinamica del-l'innovazione non basta concentrare l'attenzione sull'interazione con partner esterni,sulle risorse disponibili, sull'output d'innovazione ecc., ma occorre anche tener con-to di ciò che avviene all'interno delle aziende stesse: come arrivano alle loro sceltestrategiche, quanto riescono a trarre vantaggio da nuove idee ("apertura"), cosa fan-no per incoraggiare lo sviluppo di nuove idee, e così via. Queste sono problematicheimportanti per l'innovazione ma che normalmente non vengono studiate sotto la voce(ad esempio) "sistemi d'innovazione" (anche se forse vi rientrerebbero) ma piuttostosotto quelle denominate "strategia", "gestione" o "studi economici".Un'importante insegnamento risultato dal progetto è dunque che bisogna assoluta-mente trascendere alcuni degli attuali confini disciplinari ed organizzativi che spez-zettano il campo di ricerca ed impediscono agli studiosi (che in larga misura si stan-no occupando dello stesso fenomeno) di interagire fra loro in maniera significativa.Questo potrebbe non essere così facile come sembra, perché l'insularità delle disci-pline e specializzazioni esistenti tende a rafforzarsi nel tempo attraverso la creazionedi teorie, concetti, modalità di comunicazione ed esposizione specialistiche, che nonsono pienamente (o facilmente) comprensibili ai non addetti ai lavori. Pertanto, l'in-terdisciplinarietà (in questo come in altri campi) non si instaura necessariamente dasola, ma ha bisogno di incentivi molto forti per prosperare. Così, per giungere ad unacomprensione più completa dell'innovazione, opzioni politiche incluse, è fondamen-tale che vengano messi in opera degli accorgimenti che promuovano la ricerca inter-disciplinare, non solo fra le scienze sociali, ma anche fra università e facoltà di eco-nomia.

Alcuni insegnamenti chiave

È impossibile dare il giusto rilievo a tutti gli insegnamenti tratti da questo progetto, econsigliamo al lettore di consultare le fonti originali per una presentazione più ampia.

promuoverela ricercainter-disciplinare

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l’innovazioneè pervasiva

Ciò premesso, un primo insegnamento chiave che possiamo trarre dalla moderna ricer-ca sull'innovazione è che l'innovazione è un fenomeno di vasta estensione. Ci sono diver-si tipi di innovazione, e contano tutti: non soltanto le innovazioni tecnologiche dei pro-dotti e dei processi, anche se è a questi che la gente spesso presta più attenzione, maanche quelle organizzative. In realtà, nel corso della storia molte delle innovazioni piùimportanti sono state di tipo organizzativo, come ad esempio il nuovo sistema di distri-buzione che un secolo fa accompagnò lo sviluppo della produzione in serie negli StatiUniti, oppure il modo in cui la Toyota ed altre società giapponesi riorganizzarono l'in-tera catena di valore nell'industria automobilistica nel periodo successivo alla secon-da guerra mondiale (Bruland e Mowery, 2004; Fagerberg e Godinho, 2004; Lam, 2004).Sebbene alcune innovazioni organizzative siano sopravvenute sulla scia di grandi pro-gressi tecnologici, e si siano dimostrate d'importanza critica per il loro sfruttamentocommerciale, può accadere che sia proprio un'innovazione organizzativa di per sé adare un notevole impulso alla crescita (come dimostrerebbe l'esperienza dell'indu-stria automobilistica giapponese).Secondo insegnamento: l'innovazione è pervasiva. Non è limitata a certe cosiddetteindustrie high-tech ma prospera anche in altre industrie, per non parlare del terzia-rio (von Tunzelmann e Acha, 2004; Miles, 2004), anche se i fattori che contano per l'in-novazione (e di conseguenza per le opzioni politiche disponibili) possono variare unpo' da un settore all'altro (Malerba, 2004). Alcune innovazioni costituiscono progres-si tecnologici spettacolari, ma non per questo sono necessariamente sempre quellepiù importanti dal punto di vista economico o sociale. Infatti, il grosso delle innova-zioni nelle società moderne consiste di migliorie relativamente piccole, e non sareb-be azzardato affermare che il loro impatto cumulativo è altrettanto grande (se non mag-giore) di quello prodotto dalle innovazioni più "radicali" o più "rivoluzionarie". Inoltre,diversi tipi di innovazione sono correlate fra loro. I grandi progressi tecnologici soli-tamente aprono opportunità per tutta una gamma di innovazioni (senza le quali tali pro-gressi potrebbero in realtà rivelarsi di poca importanza economica).Terzo, l'innovazione è un processo lungo, intrecciato con la diffusione e fondamental-mente influenzata dall'apprendimento intrapreso mediante il processo stesso. Granparte di ciò che oggi consideriamo innovazioni (ad es., l'automobile od il computer)sono in realtà il risultato di lunghi processi storici di graduale miglioramento, e del-l'assorbimento di una lunga serie di innovazioni.Dunque, tutto ciò si riduce al fatto che una fetta dell'immaginario popolare che circondail fenomeno dell'innovazione (che ad esempio presta attenzione alla costruzione di dispo-sitivi ad altissima tecnologia, basati su grandi scoperte scientifiche ottenute in gran-di laboratori con l'aiuto di attrezzature molto avanzate e costose) ha una visione unpo' parziale della realtà. Anche se alcune innovazioni sono di questo genere, molteinvece non lo sono, incluse molte di quelle che hanno un'importanza economica. Comeabbiamo già detto, oggi abbiamo dati relativamente abbondanti da svariati paesi, basa-ti su censimenti delle attività d'innovazione aziendali (vedi Smith, 2004)), che mostra-no regolarmente che quel che più importa per un'innovazione riuscita non sono tan-to i suoi legami con la scienza di base, con i grandi laboratori pubblici o le università,e neanche con i diritti di proprietà intellettuale, bensì la stretta interazione con gli uten-ti (il lato della domanda), i fornitori e la concorrenza (Granstrand, 2004).Questi insegnamenti, e le informazioni a sostegno provenienti dai vari studi intrapre-si nell'ambito del progetto, potrebbero far sorgere interrogativi importanti per le poli-

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analizzarecomplessiva-mente ilsistema dIinnovazionedel paese

tiche. In molti casi il discorso sulle politiche da adottare tende a concentrarsi tropposulle risorse disponibili per l'innovazione (ad es., R&S), piuttosto che sull'innovazio-ne in quanto tale che dovrebbe se non altro essere l'oggetto principale delle politi-che. Per esempio, un ben noto cruccio dei decisori politici è che si investe troppo pocoin R& rispetto ad altri paesi. Ma tali confronti tendono a dimenticare che, poiché leintensità di R&S variano molto da un'industria all'altra, ed i paesi per svariati motivi sispecializzano in maniera diversa, queste cifre potrebbero in realtà rispecchiare dif-ferenze negli andamenti di specializzazione. In particolare, vi sono svariate econo-mie piccole e sviluppate caratterizzate da una struttura di produzione e commercioaltamente specializzata unita a corrispondenti competenze, basi cognitive ed infra-strutture di R&S anch'esse altamente specializzate. Non è affatto chiaro che sareb-be una buona idea considerare tutto ciò come obsoleto, semplicemente perché nonsi tratta di R&S alta, e concentrare invece tutti gli sforzi su industrie (o segmenti) adintensità di R&S molto più elevate. Infatti, come sostengono von Tunzelmann e Acha(2004), potrebbe esserci molto da guadagnare economicamente investendo nell'in-novazione (R&S incluse) in industrie con esigenze di R&S più modeste. D'altro can-to, vi sono industrie (o segmenti d'industria) le cui prospettive siano lungi dall'esse-re promettenti, cosicché un graduale riorientamento sarebbe più che giustificato. Ilpunto che vogliamo sottolineare è che per affrontare tali problematiche in manieracostruttiva è necessaria un'analisi relativamente dettagliata del sistema d'innovazio-ne del paese in questione: i suoi punti di forza, le sue debolezze nonché le sfide ester-ne con le quali si deve confrontare.Tuttavia, anche ammettendo che l'intensità complessiva di R&S nel proprio paese rispet-to a quella in altri paesi possa costituire un oggetto naturale delle politiche del pae-se in questione, non ne consegue necessariamente che gli investimenti pubblici in R&So le sovvenzioni alla R&S privata siano le uniche opzioni politiche disponibili, o le piùappropriate. È importante tenere presente che le differenze riscontrabili nelle inten-sità complessive di R&S fra economie sviluppate sono per lo più dovute a differenzenegli investimenti privati in R&S, non in quelli pubblici (che nel mondo sviluppato ten-dono ad essere più o meno sullo stesso livello). D'altra parte, gli investimenti privatiin R&S dipendono da una serie di fattori, come l'orientamento strategico, i costi, il rischiopercepito, la domanda di prodotti o servizi nuovi ed innovativi, e la misura in cui si ritie-ne che la R&S sia necessaria per soddisfare tale domanda. Dunque, decisioni con-giunte sull'innovazione e sulla R&S. Per esempio, se la domanda è in calo o se il rischioviene ritenuto troppo alto (il che in alcuni casi potrebbe essere la stessa cosa), i pro-getti d'innovazione verranno abbandonati (o non avviati), e così anche i relativi inve-stimenti in R&S. Concentrare l'attenzione esclusivamente sull'entità degli investimentiin R&S, invece che sull'innovazione e sulla più ampia serie di fattori che la influenza-no, equivale ad occuparsi dei sintomi di una malattia piuttosto che della malattia stes-sa e delle sue cause. Potrebbe essere più opportuno invertire i termini della questione,e chiedersi cosa possano fare i decisori politici per influenzare i fattori che sappiamoesercitare un grande impatto sull'innovazione, piuttosto che concentrarsi esclusivamentesulle risorse disponibili per l'innovazione, che potrebbe non essere il fattore vinco-lante. Sebbene il progetto TEARI non si proponesse di esaminare in profondità le rela-tive problematiche politiche, una raccomandazione che potremmo fare sarebbe di esplo-rare la possibilità di intervenire sul lato della domanda, la quale dopo tutto è uno deifattori più importanti alla base di un'innovazione riuscita.

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Non dovrebbe essere difficile, visto che in molti paesi i politici controllano effettiva-mente circa metà del PIL (un po' meno in altri paesi, ma comunque sempre una bel-la fetta della domanda complessiva). Una sfida sarebbe come trasformare i settori pub-blici più grandi, come l'istruzione, la sanità, le comunicazioni, l'approvvigionamentoenergetico (in alcuni paesi), ecc., in forti stimolatori di innovazione. Più in generale,quel che serve è una transizione verso un'economia sperimentale, in cui gli esperi-menti con nuove soluzioni e tecnologie non siano l'eccezione, ma la regola. Una taleeconomia genererebbe indubbiamente più innovazione, e maggiore spesa in R&S nelsettore privato. Per riuscirci occorrerebbe tuttavia che decisori politici ed opinionepubblica avessero una buona tolleranza per i fallimenti che inevitabilmente accom-pagnerebbero qualsiasi eventuale transizione ad un quadro di politiche tese alla spe-rimentazione.

Insegnamenti da (per?) i Programmi Quadro

Dopo aver illustrato alcuni degli insegnamenti più generali tratti dal progetto, occupiamociora di due domande più specifiche: (1) come hanno contribuito i Programmi Quadrodell'Unione Europea alla crescita della conoscenza in questo campo, e (2) quanto potran-no essere utili le conclusioni di questo progetto per i Programmi Quadro futuri?Fin dai suoi esordi, l'Unione Europea ha posto in rilievo la questione della ricerca – laquale infatti era già menzionata nel trattato che nel 1951 istituì la Comunità Europeadel Carbone e dell'Acciaio – ma vedendola soprattutto in un'ottica tecnologica.Tuttavia, in seguito al rallentamento dell'economia mondiale alla metà degli anni 70,emerse la necessità di una prospettiva più ampia sul ruolo della tecnologia e dell'in-novazione nel cambiamento economico e sociale nel lungo termine.Fu pertanto istituita una serie di programmi di ricerca della Comunità Europea mira-ti alla previsione ed alla valutazione di sviluppo nella scienza e nella tecnologia (cioèil programma FAST – "Forecasting and Assessment in Science and Technology" – inseguito MONITOR). Le ricerche effettuate nell'ambito di questi programmi si occu-parono principalmente di alcune tecnologie e/o settori particolari, come le tecnolo-gie ICT, la biotecnologia ecc., ma anche in certa qual misura anche di problematichepiù generali come globalizzazione, regionalizzazione, competitività, occupazione/lavo-ro, e così via.Un'importante incremento dei fondi europei per la ricerca nel campo delle scienzesociali venne nel 1994 con il Programma Mirato di Ricerca Socio-Economica (TSER –"Target Socio-Economic Research Program"), che faceva parte del Quarto ProgrammaQuadro. Lo TSER si basava sul concetto che la frammentazione delle scienze socialiostacolava lo sviluppo delle ricerche incentrate su importanti obiettivi sociali e poli-tici. Esercitò perciò una forte attrattiva interdisciplinare.Era mirato a tre campi specifici, uno dei quali era la "valutazione delle opzioni scien-tifiche e tecnologiche". Obiettivi analoghi furono centrali anche nel Quinto ProgrammaQuadro (dal 1998 in poi), una delle cui "azioni chiave" era dedicata in special modoalla ricerca socio-economica. Una delle priorità tematiche all'interno di questa azio-ne chiave era "tecnologia, società ed occupazione".Non c'è alcun dubbio che i programmi europei in questo campo, in particolare il pro-gramma TSER, furono un importante stimolo alla ricerca interdisciplinare sul ruolo svol-to dalla scienza e dalla tecnologia nel cambiamento economico e sociale, ma è diffi-

transizioneverso unaeconomia

sperimentale

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cile valutarne l'esatta dimensione, dato che, per quanto ne sappiamo, il loro ruolo nonè mai stato studiato in maniera adeguata2. Tuttavia, per fare un po' di luce sulla que-stione decidemmo di indagare su quanto le priorità tematiche delle ricerche intrapresenell'ambito del programma TSER e delle azioni chiave del Quarto e del QuintoProgramma Quadro concordassero con quelle individuate dal progetto TEARI.Si può accedere ai progetti TSER ed a quelli delle "azioni chiave" sul sito webhttp://improving-ser.sti.jrc.it/default. Quando venne effettuata la ricerca TEARI, il data-base conteneva 276 progetti (oggi è un po' più grande, con più di 300 progetti). Unesame preliminare dei titoli e dei sunti dei progetti indicò che circa un terzo dei pro-getti si occupava di questioni che interessavano "tecnologia, ricerca ed innovazione".Escludendo quelli che non erano stati terminati entro la fine del 2002 (e per i quali leinformazioni disponibili erano scarse), ed alcuni che ad un esame più attento si era-no rivelati non pertinenti, il numero di progetti pertinenti si ridusse a 70. Questi 70 pro-getti vennero suddivisi in quattro classi principali, paragonabili alle quattro sezioni delprogetto TEARI (livello aziendale, livello di sistema, livello di settore e performan-ce/politiche), a loro volta suddivise in sottocategorie.La figura 2 mostra la suddivisione dei progetti nei quattro gruppi principali. Come evi-denziato dal grafico, vi è una forte preferenza per le problematiche più "macro-orien-tate": circa due terzi dei progetti ricadono infatti nei campi "performance e politiche"e "sistema". Esaminando più in dettaglio la distribuzione entro queste due ampie clas-si, vediamo che molti progetti compresi nel campo "performance e politiche" riguar-dano problematiche legate all'occupazione oppure metodi, tecniche o dati specificiche abbiano rilevanza per l'elaborazione di politiche.Per contro, i progetti sugli effetti della ricerca e dell'innovazione sulla crescita/produttivitàsono relativamente pochi, mentre quasi nessuno studia la competitività (anche se alcu-ni progetti più grandi integrano queste problematiche entro una cornice più ampia).Molti dei progetti che ricadono nel campo "sistema" si concentrano su parti specifi-che del sistema, come la R&S e l'istruzione, o su problematiche regionali, mentre –circostanza forse sorprendente – quelli che studiano i sistemi nazionali d'innovazio-ne nel loro insieme sono pochissimi.Circa un terzo di questo progetti riguarda il livello aziendale o settoriale. I relativa-mente pochi progetti (circa un quinto del totale) classificati nel livello aziendale pos-sono essere ulteriormente suddivisi in tre sottocategorie: formazione, networking e

2 Si veda comunque Benavot e Gross (2004) per un'analisi degli effetti dei programmi quadro sulle scienze sociali più in generale,e Kastrinos e Guy (2004) per una valutazione dei risultati del programma TSER.

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organizzazione della gestione/lavoro.Ciò che colpisce maggiormente è che non c'era quasi nessun progetto che studias-se i processi d'innovazione nelle aziende. Data l'importanza dell'innovazione per il cam-biamento economico e sociale, ed il ruolo svolto dalle aziende nell'innovazione stes-sa, questa va considerata un'omissione macroscopica. I progetti settoriali coprono ungran numero di settori ed industrie, dalla chimica e la biotecnologia alle telecomuni-cazioni al software al terziario. Gran parte di questi progetti studia ciò che potrebbeessere etichettato come "high tech" (o che viene comunemente classificato come tale),mentre non si presta molta attenzione ai settori "low tech", i quali, come osservano vonTunzelman e Acha (2004), sono molto importanti dal punto di vista dell'economa.Concludendo, lo studio TEARI conferma che l'Unione Europea è stata un'importantefonte di finanziamento per le ricerche sul ruolo svolto dalla ricerca e dall'innovazio-ne nel cambiamento sociale ed economico.Analizzando l'impatto dei Programmi Quadro sulle scienze sociali in Europa, Benavot(2004) ha trovato che questi programmi hanno contribuito a rafforzare la ricerca euro-pea nel campo delle scienze sociali, a definire una più chiara identità europea fra i ricer-catori che vi partecipavano ed a diffondere una maggiore interdisciplinarietà. Non c'èalcun motivo per ritenere che queste conclusioni non siano altrettanto valide per lapiù ristretta sottocategoria di ricerca da noi studiata in questa sede.Tuttavia, la ricerca sostenuta dall'Unione Europea in questo campo ha mostrato di ave-re una forte inclinazione per le problematiche "macro-orientate" e "settoriali", alcunedelle quali sono da lungo tempo prioritarie nei programmi di ricerca UE.È da osservare che in realtà le priorità rivelate in questo modo non rispecchiano inmaniera adeguata certe problematiche che il progetto TEARI ha individuato esserefra le più urgenti.Se l'innovazione è la fonte di cambiamenti economici e sociali sul lungo termine, e sel'UE intende conseguire l'obiettivo (Summit di Lisbona, marzo 2000) di essere "l'eco-nomia knowledge-based più competitiva e dinamica del mondo", per sostenere il pro-cesso che conduce a tale traguardo occorre creare una base di conoscenza socio-economica molto più forte.Ciò può essere ottenuto soltanto mediante la creazione di una comunità interdiscipli-nare di studiosi dedicati alla ricerca sull'innovazione, e sotto tale aspetto la filosofia sot-tesa al programma TSER e ad iniziative successive era corretta.Tuttavia, potrebbero occorrere sia un più deciso orientamento verso problematiched'importanza fondamentale troppo a lungo trascurate, sia la capacità di individuare(e perseguire nel tempo) problematiche critiche che andrebbero approfondite,anche in assenza di una forte comunità di ricerca (disciplinare od altro) che spingain questo senso.

creare unabase di

conoscenzasocio-

economicamolto forte

Questa relazione si basa sul lavoro effettuato nell'ambito del progetto TEARI, i cui principali risultati sono stati recentemente pub-blicati dalla Oxford University Press col titolo "The Oxford Handbook of Innovation", a cura di Jan Fagerberg, David C. Mowery eRichard R. Nelson. Va tuttavia sottolineato che le opinioni espresse in questa sede sono quelle personali dell'autore e non coinvol-gono gli altri partecipanti al progetto né i suoi finanziatori, ovvero la Commissione Europea e il Consiglio Norvegese delle Ricerche.L'autore desidera ringraziare Ovar Andreas Johansson e Fulvio Castellacci per la loro collaborazione, nonché Nikos Kastrinos, DavidMowery, Bengt Åke Lundvall e Bart Verspagen per i loro commenti su una bozza precedente.

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STUDI & RICERCHE


La convergenza fra nanotecnologie, biotecnologia etecnologia della conoscenza potrebbe portare un

incremento delle prestazioni della “macchina umana”.Al di là di una attenta valutazione degli aspetti etici,

tutto ciò potrebbe comportare anche un notevoleimpatto sull’ economia e sulla società

Nanotechnologies, converging technologies andpotential biomedical applications

AbstractThe applications of nanotechnology to biology and medicine

appear really promising for diagnostics, for various therapeuticapproaches and in medical instrumentations. The growing

synergism among nanotechnology, biotechnology, informationtechnology and cognitive sciences, their convergence (NBIC)

from the nanoscale, could involve on next decades greatchanges in medicine, from a reactive to a predictive andpreventive approach. It is expected that NBIC converging

technologies could achieve tremendous improvements in humanabilities and enhance societal achievements. It appears therefore

necessary a careful assessment of related social and ethicalimplications, in the framework of a constant dialogue between

science and society

stu

di &

ric

erc

he

VINCENZO CAPUANO

ENEAUTS Biotecnologie,

Protezione della Salute e degli Ecosistemi

Nanotecnologie, convergenzetecnologiche e potenziali applicazionibiomediche

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Le applicazioni tecnologiche rivolte allacura della salute e all’alimentazione,come spesso accade, sono quelle chesuscitano maggiore attenzione sociale.Una tecnologia che prometta di curare ilcancro, diagnosticare in modo rapidouna malattia, aumentare o migliorare leprestazioni psico-fisiche negli anziani, for-nire più cibo salubre e di qualità, attivanella società una grande spinta verso lasua applicazione. Le nanotecnologie, lenanoscienze in generale, applicate allabiologia e alla medicina, per la aumen-tata capacità di manipolazione dellamateria a livello molecolare, possonoconsentire davvero notevoli sviluppi inquesti campi.Attraverso l’uso di nanostrutture e dinanosistemi è prevedibile che venganomigliorate, tra l’altro, le attuali capacità disequenziamento e caratterizzazionegenetica, l’analisi delle proprietà chimi-che e meccaniche delle cellule a scalananometrica; che sia reso possibile con-trollare il comportamento delle singolemolecole nella cellula e le interazioni alivello di atomi, come quelle che si veri-ficano tra antigeni e anticorpi. I grandi set-tori di sviluppo sono pertanto previsti nel-l’analitica e nella diagnostica, nella tera-peutica e strumentazione medica.Le applicazioni nel settore diagnosticopotranno avvalersi dei progressi nellasensoristica e nella tecnologia degliarrays, che diverranno sempre più minia-turizzati e complessi, passando da quel-li a DNA a quelli in cui viene montata unacellula sul chip. Particolari arrays sonoquelli rappresentati da cantilever di micro-scopi a forza atomica, appositamenteprogettati e funzionalizzati, potenzial-mente in grado di rilevare la presenza dibiomolecole di interesse diagnostico alivello di pochi attogrammi (10-18 gram-mi). Un aspetto particolarmente impor-tante nella diagnostica è rappresentatodall’imaging, cui può dare notevoli con-tributi l’impiego di nanoparticelle, NP

(quantum dot, dendrimeri ecc.). Alcuneindicazioni di potenziali applicazioni tera-peutiche delle nanotecnologie sono rela-tive alla somministrazione di farmaci ogeni, allo sfruttamento delle proprietàmagnetiche o termiche delle nanoparti-celle, all’impiego di nuovi materiali perprotesi.La sempre maggiore integrazione del-l’informatica con le scienze della vita,con lo studio dei geni e delle biomolecole,con la medicina da un lato e le strette con-nessioni e la convergenza possibile trananoscienze, biotecnologie e tecnologiedell’informazione e della conoscenza(NBIC) dall’altro, hanno originato proget-ti, in particolare negli USA, che raccolgo-no ingenti finanziamenti e che potrebbe-ro portare nei prossimi decenni rivolu-zionarie innovazioni.Il mercato mondiale dei prodotti per lacura della salute è davvero imponente,avendo superato nel 2002 i 400 MD di $,di cui oltre la metà spesi nel NordAmerica. Le nanobiotecnologie rappre-sentano ovviamente un settore del tuttonuovo, ma per cui è attesa una rapidaespansione: le previsioni al 2008 indica-no in 3 MD di $ la sua dimensione globale,anche in considerazione di una riduzio-ne progressiva dei costi di produzione edi una attenta politica verso i consumato-ri. Le aree di intervento di aziende già atti-ve nelle applicazioni biomediche conimpiego di nanomateriali vanno dallasomministrazione di farmaci con nano-particelle ai marcatori biologici, a nuovimateriali per trapianti, a nuovi biocidi edisinfettanti.In Europa, nell’ambito del VI ProgrammaQuadro, è stato lanciato nel febbraio 2004il Network “Nano2Life”, allo scopo di for-nire un’interfaccia tra nano e biotecnolo-gie, tra settore pubblico e privato, traricerca, industria e medicina.Vi parteci-pano oltre 170 ricercatori europei (oltread altri gruppi in Australia, Giappone,Cina, Usa), piccole e medie imprese, tre

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ospedali. Il finanziamento previsto perquattro anni è di oltre 13 ML e e si pre-figge, attraverso specifici progetti, di otte-nere risultati applicativi nei settori deibiochip innovativi, biomateriali, metodi estrumenti analitici e terapeutici, nonché difornire adeguata formazione tecnicaanche a distanza (e-learning), oltre cheinformazione sociale. In prospettiva, èprevista la creazione di un Istituto Europeodi Nanobiotecnologie, con funzioni sia dicentro di eccellenza scientifica che diriferimento per l’industria e la società ingenerale.

Applicazioni per analitica e diagnostica

Nanoparticelle funzionalizzate e biosensori avanzati

Il contributo delle nanobiotecnologie allosviluppo di nuovi sistemi diagnostici si starealizzando anche attraverso lo studio e lamessa a punto di biosensori avanzati uti-lizzando nanotubi, nanoparticelle - quan-tum dot, QD - e sistemi nanofluidici. Lericerche in corso mostrano come si ten-da, in prevalenza, ad affrontare il monito-raggio di molecole di interesse biologi-co con sistemi che siano non solo sensi-bili e selettivi, ma anche a risposta velo-ce e portatili, adatti ad applicazioni in cam-po sia per diagnosi rapide in emergenzedi natura medica, che ambientale. Adesempio esistono studi su sensori alta-mente sensibili (si pensa di giungere amonitorare una singola molecola) cheutilizzano NP di Fe (diametro 6 nm) onanostrutture di materiali semicondutto-ri (larghezza 30-300 nm, spessore 10-30nm, lunghezza di qualche mm) per moni-toraggio di DNA o altre molecole biolo-giche con rivelazione magnetica o elet-trochimica 1,2. L’ottenimento di sonde cel-lulari e biosensori avanzati viene perse-guito anche utilizzando sistemi nanoflui-dici. In essi vengono studiati i fenomeni

idrodinamici, elettrochimici e biochimicilegati al passaggio di fluidi e biomoleco-le in nanotubi di vari diametri, sfruttandole conoscenze acquisite con i sistemimicrofluidici. Procedendo in una minia-turizzazione sempre più spinta, si puntaal monitoraggio di concentrazioni bas-sissime, inferiori alle femtomoli (10-15moli), delle varie molecole di interesse 3,4.Con l’impiego dei nanotubi nello svilup-po di sensori chimici e biologici, attraversoreazioni altamente specifiche legate allaibridizzazione del DNA o alle interazioniantigene-anticorpo e misurando oppor-tunamente gli effetti di queste reazioni, èpossibile pertanto prefigurare lo svilup-po di sensori capaci di individuare lapresenza di una singola molecola e direcare grandi vantaggi nell’analisi di genie proteine nei sistemi viventi 5-8. Un inte-ressante sistema che può consentire il rile-vamento continuo in vivo del glucosio,sfruttando la fluorescenza nel vicino infra-rosso di nanotubi funzionalizzati è statomesso a punto da un gruppo di ricercadi Houston, negli Usa. Previo impiantoepidermico di un dispositivo capillare(lunghezza 1 cm, diametro 200 µm) con-tenente una sospensione di nanotubi dicarbonio, è possibile monitorare la luceemessa all’esterno, legata alla reazione trail nanotubo funzionalizzato e il glucosiopenetrato nel capillare. Gli autori neritengono possibile l’estensione al moni-toraggio di proteine o DNA, usando spe-cifiche funzionalizzazioni dei nanotubi 9.Va detto che lo sviluppo dei nuovi meto-di diagnostici per DNA, basati sull’impiegodi NP (QD, nanotubi) e che appaiono piùsemplici, più veloci, più accurati e menocostosi, sta creando le premesse per farritenere a breve superata la metodicaPCR 10.Le applicazioni per analisi e diagnosicon metodi innovativi prevedono, tra l’al-tro, l’impiego di QD di semiconduttoriquali marcatori di biomolecole. Come ènoto, le proprietà ottiche e gli spettri di

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fluorescenza dei QD dipendono dalleloro dimensioni, cioè variano colore alvariare della dimensione e possono esse-re quindi utilmente impiegati sia per ana-lisi che in diagnostica, potendo con essimarcare le molecole o le cellule di inte-resse. Con opportuni accorgimenti è pos-sibile ottenere particelle sufficientemen-te uniformi nelle dimensioni; in tal modosi originano spettri di fluorescenza mol-to ristretti ed è possibile anche usare QDdi diverse dimensioni per marcare edanalizzare più molecole o cellule, utiliz-zando una singola sorgente di eccita-zione. La prima fase per le applicazioni inbiomedicina è rappresentata dalla neces-sità di trattare opportunamente la super-ficie dei QD funzionalizzandola median-te molecole che li rendano attivi specifi-catamente per i target prescelti e idroso-lubili (figura 1).Interessante appare l’impiego di QD per

lo studio di cellule tumorali. QD trattati conIgG e streptavidina si legano selettiva-mente a marcatori presenti sulla superfi-cie di cellule di tumore mammario, acomponenti del citoscheletro e ad antigeninel nucleo, mostrando una fluorescenzapiù intensa e di durata maggiore rispet-

to ai metodi tradizionali. Usando QD didiversa dimensione è risultato possibileinoltre monitorare simultaneamente dueparametri con una sola lunghezza d’on-da di luce incidente 11. C. Mirkin e i suoicollaboratori hanno sviluppato un inte-ressante metodo ultrasensibile per ilmonitoraggio di alcune proteine, impie-gando NP d’oro funzionalizzate con DNAe microparticelle magnetiche funziona-lizzate con anticorpi specifici. In partico-lare viene illustrato il monitoraggio diPSA (antigene indicatore del cancro allaprostata) a livelli di concentrazione nel sie-ro di circa 30 attomolare (30x10-18 mola-re), laddove con i metodi convenzionaliusati in clinica, per la stessa misurazione,si perviene a monitorare concentrazionia livello di 3 picomolare (3x10-12 molare),ossia con una sensibilità di vari ordini digrandezza inferiore 12. Il rilevamento pre-coce di un biomarker proteico associatoalla malattia di Alzheimer, nel liquidocerebrospinale, è invece oggetto di ulte-riori ricerche del gruppo di C. Mirkin.Questi studi, effettuati su 30 soggetti conprelievi post mortem, hanno mostrato lapossibilità di determinare concentrazio-ni bassissime (tra ca. 1 aM e ca. 10 fM) delbiomarker e di legare gli aumenti dellasua concentrazione agli sviluppi dellamalattia degenerativa 13.Come si nota, si tratta di applicazioni cherisultano particolarmente stimolanti. ConNP di materiali magnetici è possibile pro-gettare una serie di test diagnostici basa-ti sullo sfruttamento delle proprietàmagnetiche delle NP legate ad anticorpirelativi a determinate malattie oppure sipossono impiegare NP tessuto-specifi-che come mezzo di contrasto in risonan-za magnetica e radiografie. Impiegandoinvece NP di metalli come Au o Ag è sta-to possibile identificare particolarisequenze geniche o altre componentibiologiche. Viene in pratica sfruttata lavariazione nella diffrazione della luce chesi ottiene quando la molecola da identifi-

aa)) QQDD cciirrccoonnddaattoo ddaa ccaatteennee iiddrrooffiilliicchhee ppeerr rreennddeerrlloo iiddrroossoolluubbiillee;;bb 11)) aannttiiccoorrppii aaddssoorrbbiittii ssuull QQDD;;bb 22)) aannttiiccoorrppii lleeggaattii aallllee ccaatteennee iiddrrooffiilliicchhee;;cc 11)) QQDD bbiiooccoonniiuuggaattoo ssii lleeggaa ddiirreettttaammeennttee aall rreecceettttoorree;;cc 22)) QQDD bbiiooccoonniiuuggaattoo ssii lleeggaa aall rreecceettttoorree mmeeddiiaannttee aannttiiccoorrppoo sseeccoonn--ddaarriioo..NNeell rriiqquuaaddrroo:: mmiiccrrooffoottoo ddii QQDD aaddssoorrbbiittii..FFoonnttee:: WW..JJ..PPaarraakk eett aall..,, NNaannootteecchhnnoollooggyy,, 1166,, RR99,, 22000055..

Figura 1 Rappresentazioneschematica di Quan-tum Dot idrosolubi-li e funzionalizzaticon anticorpi

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care viene a legarsi alla NP opportuna-mente funzionalizzata. Il rilevamento otti-co viene impiegato anche in un altrosistema, attivato in particolare per lo stu-dio di polimorfismi genetici. Questo con-siste nell’impiego di microsfere di latticeriempite con QD di varie dimensioni (varicolori), ove ciascun QD è legato a speci-fiche sequenze di DNA. In definitiva i QDappaiono particolarmente promettenti eversatili per le proprietà legate alle dimen-sioni, così vicine a quelle delle macro-molecole biologiche 14,15.Un particolare impiego di NP di oro pre-vede la loro incorporazione in virus, davisualizzare una volta che essi siano all’in-terno di una cellula, sfruttando l’effettoRaman. Lo scattering di un raggio laserincidente su un materiale, una cellula, dàluogo a una frazione di luce emergenteche possiede una lunghezza d’onda diver-sa, causata dalle vibrazioni caratteristichedi alcune molecole presenti e questofenomeno può essere sfruttato per avereutili informazioni. Gli spettri Raman sonoperò molto deboli e la presenza della NPdi oro li rende cinque volte più potenti.Secondo gli autori di una ricerca, è pos-sibile visualizzare all’interno di una cellulavivente un virus che, come un “cavallo diTroia”, reca la NP di Au al suo interno (chenon verrebbe vista come corpo estraneodalla cellula), potendo seguire alcuniaspetti della chimica della cellula intornoal virus (ca. 30 nm). Ciò in quanto ilsegnale Raman può variare, ad esempio,in funzione del pH o della forza ionica del-l’ambiente virale 16.La realizzazione di nanocapsule multi-strato, appositamente funzionalizzate sianella superficie esterna che interna, prov-viste di nanopori, può consentirne l’im-piego in varie condizioni chimico-fisichee renderne possibile l’uso per scopi ana-litici, diagnostici e terapeutici. Oltre chepotenzialmente utili per analizzare sostan-ze di interesse ambientale, alimentare, dia-gnostico (in campioni prelevati da orga-

nismi), ad esse possono essere legatespecifiche proteine in grado di veicolar-le verso siti target per il trasporto di far-maci o geni 17.Un approccio di misura per il DNA, com-pletamente diverso da quelli illustrati sino-ra, è quello di far passare questa molecolaattraverso un nanoporo, misurando levariazioni di corrente registrate al pas-saggio del nucleotide in soluzione. Si trat-terebbe di una sorta di Coulter Countermolecolare per DNA.Esistono vari lavori sull’argomento 18,19, esono stati anche impiegati nanopori costi-tuiti da α-emolisina, al cui interno è lega-to covalentemente del DNA a singolo fila-mento, a costituire un “nanoporo a DNA”20.Viene evidenziata la possibilità di risolu-zione a livello di una singola base, poten-zialmente utile in molte applicazioni dia-gnostiche, dallo studio dei polimorfismi aquello di ceppi resistenti di particolaripatogeni, incluso l’HIV.Alla Stanford University (USA) lavoranoinvece allo sviluppo di nanopipette inquarzo, del diametro di 50 nm, per ilmonitoraggio di molecole di DNA (e pro-teine) legate a NP di oro. Anche qui il pas-saggio del complesso NP-DNA determi-na una variazione di corrente che va ana-lizzata 21.La crescente facilità di operare su singo-le molecole fa immaginare non lontano iltempo in cui si renderà possibile legge-re fisicamente le sequenze di DNA, apren-do nuovi scenari in medicina 22.

Tecnologia array a rilevazione multipla: chip e cantilever

La sempre maggiore miniaturizzazionedei sistemi di analisi a piastra multipla(anche 105 “pozzetti di reazione” percm2), ove in ciascun pozzetto si esegueuno specifico test, ha consentito di studiaresimultaneamente numerosi parametri nelsequenziamento del DNA, nelle diagno-si di malattie genetiche, nei test di effi-

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cienza dei farmaci, negli studi di espres-sione genica. Questi microsistemi di ana-lisi multipla o chip vengono funzionalizzaticon DNA o proteine. Aziende comeAffimetrix hanno posto sul mercato deichip a DNA per la rilevazione simultaneanel campione in esame di diversi geno-mi, basandosi su una reazione di ibrida-zione che viene evidenziata per fluore-scenza. La sua localizzazione e intensitàsul chip dà informazioni su quali genisono espressi e in che misura. I chip aDNA vengono anche usati nello studio deipolimorfismi genetici dell’uomo (varia-zioni di un singolo nucleotide), oltre cheper confrontare i profili di espressionegenica di tumori solidi primari e quelli del-le metastasi provenienti da diversi tessu-ti umani. Passando in rassegna i varimetodi (ottici, elettrici, elettrochimici e gra-vimetrici) impiegati per la rilevazionedei dati ottenuti con gene-chip che utiliz-zano NP metalliche (essenzialmente Au)debitamente funzionalizzate, si evidenziala vasta scelta della piattaforma poten-zialmente utile per l’analisi del DNA, in fun-zione della selettività, sensibilità, velo-cità di ottenimento dei dati, portabilità ecosti. I microchip a DNA vengono prodottisia sintetizzando in loco l’oligonucleotideche depositandolo e immobilizzandolo sulchip.I chip a proteine, d’altro canto, rappre-sentano una sfida impegnativa, conside-rato il gran numero di proteine presentinell’uomo e che possono essere coinvol-te negli studi sulle varie patologie. Infattiil proteoma umano è stimato in 0,5-1milione di proteine, mentre la loro fun-zionalità legata alla struttura tridimensio-nale ne rende difficile la sintesi e l’ampli-ficazione, cosa invece possibile con la PCRper il DNA. La produzione di chip protei-ci è alla fase iniziale, a causa di questecaratteristiche proprie delle proteine, e unapproccio che viene seguito è quello difarle reagire con anticorpi fissati sui chip,con rilevazione fluorescente della rea-

zione intervenuta. Quantità di pochi nano-litri di campione contenente le proteine instudio consentono la predisposizione dichip con circa 1600 punti di reazione(spot) per cm2, tuttavia il processamentodi volumi dell’ordine dei femtolitri (10-15 litri)risulta al momento ancora complesso.Vaaggiunto che l’impiego delle tecniche dinanolitografia con dip-pen, che sfrutta laestremità di scansione di un microscopioa forza atomica per depositare nanoquantità di molecole di interesse, potreb-be condurre alla produzione di spot di cir-ca 100 nm.L’evoluzione dei chip porta a intravederela creazione di dispositivi che andrannoa sostituire interi laboratori di analisi cli-nica. Si parla infatti di lab-on-a-chip (LOC),laboratorio su chip, in cui la miniaturiz-zazione, spinta oltre il livello micro, con-sentirà l’analisi multipla di numerosi para-metri su quantità davvero minime di cam-pione (tra 10-12 e 10-18 litri). PiattaformeLOC sono già state sviluppate da alcuneaziende (www.agilent.com), ma per otte-nere un LOC che, nel caso ideale, possacostituire l’unico dispositivo analitico-dia-gnostico posto presso il paziente perdare risultati in tempo reale, occorreràancora del tempo. Un particolare chip èquello costituito dalla immobilizzazione dicellule su di esso, cosa che consente dievitare i problemi posti, ad esempio, dal-la denaturazione delle proteine, nel casodi chip destinati allo studio delle intera-zioni tra proteine. L’immobilizzazione dicellule su chip, al di là delle difficoltà tec-niche per mantenerle vitali, può essereimpiegata anche in studi sulla selezionedi nuovi farmaci, sulle proteine di mem-brana, sull’attività elettrica di neuroni. A talproposito si ricorda il lavoro di P. Fromherzdel Max Plank Institute di Monaco, che hapubblicato una ricerca sull’attività elettri-ca di neuroni connessi ad un chip 23. È sta-to possibile ottimizzare l’interfaccia neu-rone-chip, anche in presenza di una retedi neuroni di mammifero, preludio ad

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ulteriori ricerche per applicazioni in neu-robiologia, medicina, tecnologia del-l’informazione (figura 2).Anche nel settore legato all’impiego dicantilever di microscopi a forza atomica(MFA) per lo sviluppo di sensori avanza-ti, esiste un filone di ricerca che utilizzaarray di cantilever per il monitoraggio del-le biomolecole. Sono stati sviluppati infat-ti cantilever di varie dimensioni o funzio-nalizzati diversamente, presenti in un uni-co array, allo scopo di monitorare adesempio differenti concentrazioni dellemolecole di interesse. Nella figura 3 vie-ne mostrato uno schema che sfrutta ladeflessione di cantilever multipli a segui-to di reazione specifica con le molecoleda monitorare.Un gruppo di ricerca svizzero ha pre-sentato interessanti risultati con questo tipodi sensori, detti nanomeccanici perchébasati sulla deflessione del cantileverdovuta al legame con l’analita da moni-torare. In particolare in un lavoro viene evi-denziato il monitoraggio di due proteine:la creatina chinasi e la mioglobina, chesono due importanti biomarker cardiacipresenti nel plasma, utili per seguirepazienti sofferenti di infarto.Usando un array di otto cantilever (spes-sore 500 nm), funzionalizzati con anticor-pi specifici, è stata ottenuta una sensibi-lità per la mioglobina inferiore a 20 mg/ml(circa 1 µM), con una deflessione diffe-renziale del cantilever di misura, rispet-to al controllo, di 50 nm per la creatina chi-nasi e 45 nm per la mioglobina. Vienedimostrata la possibilità di monitoraggiomultiplo, anche quantitativo, in tempo rea-le (meno di dieci minuti) delle biomole-cole 24.Il principio di funzionamento del senso-re formato da un array di vari cantileversi può basare anche sulla variazione del-la frequenza di risonanza del cantilever inpresenza dell’analita. La sensibilità dellamisura è regolata dalla geometria deicantilever (dimensioni minori danno una

più alta frequenza e più alta sensibilità)mentre la selettività è determinata daicomposti, capaci di specifiche reazioni,con cui vengono funzionalizzate le super-fici dei cantilever. Nella figura 4 vienemostrato un array di cantilever di silicio divaria sensibilità, sviluppato da ricercato-ri dell’Oak Ridge National Laboratory,Usa. Il sensore è in grado di monitorare

Figura 2Interfaccia chip-cel-lula viventeOttimizzazione del-lo studio delle inte-razioni tra rete neu-ronale di ratto echip di silicio, pre-ludio a interessantiapplicazioni in tec-nologie dell’infor-mazione, neuro-biologia, medicina

Fonte: P. Fromherz,vedi referenze

Figura 3Monitoraggio bio-molecole con canti-lever funzionalizza-ti di microscopio aforza atomicaDescrizione dellafigura schematica:Cantilever di silicio,rivestiti con mole-cole in grado di ori-ginare reazioni chi-micamente o biolo-gicamente seletti-ve. In presenza del-la molecola da iden-tificare la reazionedà luogo a unadeflessione del can-tilever che vienemonitorata a segui-to della deflessionedella luce incidente.L’apparato consen-te misure rapide esensibili di biomo-lecole e specie chi-micheFonte: A. Ma- jum-dar, University ofCalifornia, USA

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pochi femtogrammi di composto (1 fg =10-15 g), e modificando le geometrie èpossibile rilevare varie concentrazionidel composto in esame. Invece funziona-lizzando la superficie dei vari cantilevercon diversi reagenti è possibile un moni-toraggio multiplo di più molecole target.Un recente lavoro svolto alla CornellUniversity da B. Ilic e collaboratori, impie-gando questo tipo di sensori e sfruttandola trasduzione ottica del segnale, eviden-zia come possibile la rilevazione di unamassa di 0,39 attogrammi (1 ag = 10-18 g),con cantilever aventi spessore di 160 nm 25.Ma gli autori ritengono che, con oppor-tuni approfondimenti e modifiche, si pos-sa pervenire ad una sensibilità di un ordi-ne di grandezza maggiore (zeptogrammi,1 zg = 10-21 g), la massa di una singolabiomolecola media.

Gli array di cantilever possono essereimpiegati anche per il monitoraggio dinucleotidi mediante ibridazione consequenze complementari fissate sul can-tilever, mentre da segnalare sono inoltrei risultati altamente selettivi ottenuti per ilmonitoraggio di virus, incluso l’HIV 26.

Imaging

Un aspetto importante nelle applicazionidiagnostiche è rappresentato dall’ima-ging, cioè dalla visualizzazione con meto-di avanzati di cellule, tessuti, organi.Queste tecniche consentono di avereinformazioni diagnostiche sull’anatomia ela morfologia, evitando interventi invasi-

vi, e vengono usate talvolta in combina-zione tra loro. Oggi la tomografia com-puterizzata, che impiega raggi X, consenteuna risoluzione di circa 1 mm; l’imagingnucleare impiega elementi radioattivi cheemettono raggi gamma, consentendoinformazioni sui processi fisiologici, ana-tomia e funzionalità degli organi; con latomografia ad emissione di positroni(PET), che impiega un elemento radioat-tivo iniettato nel paziente con produzionedi fotoni, è possibile seguire il metaboli-smo del glucosio nelle cellule: attivitàinusuali rivelano cellule cancerogene,disturbi neurologici, l’attività cerebrale; larisonanza magnetica è legata alle flut-tuazioni delle proprietà magnetiche deinuclei di idrogeno: è possibile notarevariazioni nella struttura dei tessuti, tumo-ri, ottenendo pertanto una risoluzionesubmillimetrica (fino ad alcuni µ). Oltrequeste tecniche, come è noto, si impie-gano ultrasuoni e agenti di contrasto chesi leghino a marcatori molecolari (permigliori risultati) e la visualizzazione otti-ca, che sfrutta in particolare la luce nellaregione dell’infrarosso (600-900 nm) ingrado di penetrare per più di 10 cm neitessuti. I nuovi sviluppi in biologia mole-colare e biochimica, in combinazionecon le nanotecnologie, possono consen-tire sempre maggiore sensibilità e spe-cificità anche a livello molecolare, adesempio attraverso l’uso di nanoparticel-le come mezzi di contrasto nelle varie tec-niche.I QD hanno mostrato forte potenzialità nel-l’imaging ottico. D.R. Larson, dopo averreso idrosolubili QD di CdSe-ZnS li hainiettati nel circolo sanguigno di topo. Èstato possibile effettuare, mediante micro-scopia multifotonica e sfruttando la fluo-rescenza dei QD, una approfondita ana-lisi angiografica dei capillari attraverso lapelle o il tessuto adiposo ovarico. Legandoai QD adatti anticorpi è possibile, secon-do l’autore, anche uno studio cellulare oinvestigare sulla eventuale presenza di

Figura 4Sensore a cantilevermultipli, basato suvariazione della fre-quenza di risonanzaMicrofotografia ascansione di unarray di cantileverdi silicio, rivestiti dioro, di varie dimen-sioni e varie fre-quenze di risonanza

Fonte: P. Datskos,Oak Ridge NationalLaboratori, USA

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nanza magnetica che potrebbe consen-tire immagini a tre dimensioni della strut-tura molecolare: sarebbe possibile in talmodo, ad esempio, visualizzare la strut-tura funzionale di proteine anche non cri-stallizzabili. Attualmente la struttura del-le proteine viene indagata con simulazionial computer o con la cristallografia a rag-gi X, ma col microscopio a risonanzamagnetica si aprirebbero nuovi scenari.Infatti, misurando le debolissime forze(pochi attonewton) originate dall’intera-zione tra cantilever magnetizzati e glielettroni delle molecole in esame, postein un campo magnetico ad alta frequen-za, risulterebbe possibile “vedere” leimmagini dei vari atomi all’interno dellemolecole e quindi la loro struttura 31. Sispiega pertanto come il termine “imagingmolecolare” venga sempre più usato perindicare le potenzialità offerte dalle nuo-ve tecnologie di visualizzazione, che ven-gono ad affiancarsi alle prospettive dinuove possibilità terapeutiche che lenanotecnologie applicate alle scienzebiomediche lasciano intravedere.

Applicazioni terapeutiche

Lo sviluppo delle nuove tecnologie dia-gnostiche e di imaging molecolare gio-cherà un ruolo sempre maggiore anchenel fornire soluzioni terapeutiche a livel-lo molecolare, data la loro forte intercon-nessione.Appare utile, a tal proposito, cita-

antigeni anche se presenti a basse con-centrazioni. Anche in questo caso unapossibile applicazione nell’uomo potreb-be essere relativa allo studio delle varia-zioni vascolari nei tessuti tumorali, previoapprofondimento della tossicità dei QD 27.Lo studio dei linfonodi cosiddetti sentinellasi rivela utile nel trattamento chirurgico deitumori e la loro visualizzazione ottica conQD o altre NP potrebbe avere importan-ti applicazioni nei tumori relativi a trattogastrointestinale, polmoni, prostata, utero,e potenzialmente anche melanoma eseno 28. Una ricerca su cellule umane dicancro della prostata cresciute in topo, conimpiego di QD con funzioni di cancertargeting e imaging, si è rivelata partico-larmente promettente. Il polimero impie-gato per il rivestimento dei QD risulta ingrado di legare sia agenti diagnosticiche terapeutici, i QD vengono rinvenuti nelcircolo sanguigno fino a 72 ore e sono ingrado di penetrare nei nuclei delle cellu-le, consentendo inoltre una visualizza-zione multicolore e un limite di sensibilitàposto tra 10-100 cellule cancerose 29. Lafigura 5 mostra in modo schematico laselettiva incorporazione in cellule can-cerose dei QD.F. Chen ha messo a punto una tecnica cheusa QD particolarmente idonei (più pic-coli di quelli maggiormente diffusi incommercio e debitamente funzionaliz-zati) per osservazioni sulle proteine e iprocessi biologici nel nucleo cellulare.Questi QD presentano bassa citotossi-cità, maggiore sensibilità, resistenza alladegradazione lisosomale e all’aggrega-zione all’interno della cellula 30. Altri stu-di mostrano invece QD di silicio funzio-nalizzati in superficie con acido poliacri-lico, resi idrosolubili e fortemente fotolu-minescenti, anche a distanza di cinquegiorni, che risultano egualmente utili neglistudi di imaging cellulare e di biomole-cole.Un gruppo di ricerca USA sta lavorandoallo sviluppo di un microscopio a riso-

Figura 5Incorporazione selet-tiva di QD funziona-lizzati in cellule can-ceroseFonte: X. Gao et al. 29

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re il lavoro di Y. Benenson e collaborato-ri, pubblicato su Nature 32, che si prestain qualche modo a fare da cerniera di pas-saggio dagli aspetti diagnostici a quelliterapeutici. Questi ricercatori israelianihanno realizzato un “computer” biomo-lecolare a DNA in grado di rilevare in vitrola presenza di mRNA anomalo derivanteda alcuni tipi di tumore e di rilasciare altroDNA con funzione antitumorale. Il sistemaconsiste di tre moduli di DNA program-mabili, ciascuno con una funzione speci-fica:

Il sistema, che gli autori ritengono suffi-cientemente flessibile, è stato testato suoligonucleotidi simulanti mRNA di geniassociati a due tipi di tumore (polmone eprostata) e si è rivelato in grado di pro-durre una corta catena di DNA a singolaelica, capace di interferire con l’espres-sione dei geni tumorali. Si tratta del pri-mo computer a DNA in cui sia l’input chel’output sono biologici e, anche se è almomento prematuro pensare ad una vici-na applicazione clinica, rappresenta unavanzamento concettuale notevole: si èrealizzato il primo germe di possibilifuture generazioni di computer a DNA chepotrebbero funzionare da “dottori all’in-terno delle cellule”.Alcune indicazioni delle potenziali appli-cazioni terapeutiche delle nanotecnologiesono relative a modalità innovative nellasomministrazione di farmaci o geni, allosfruttamento delle proprietà magneticheo termiche delle nanoparticelle, a nuovisviluppi in chirurgia, ingegneria dei tes-suti e trapianti.

Innovazioni nella somministrazione difarmaci o geni e sfruttamento pro-prietà delle nanoparticelle

L’identificazione di nuovi farmaci rappre-senta una sfida costante della medicinamoderna che, dopo il sequenziamento delgenoma umano e i progressi della far-macogenomica, si avvia sempre più ver-so la “personalizzazione” terapeutica.Una volta ottenuto un nuovo farmaco(anche con l’ausilio di micro e nano arraynei processi di drug screening), occorre

comunque considerare che risultano sem-pre più evidenti i limiti della farmaceuti-ca tradizionale, dei dosaggi costanti eunici per i vari individui, mentre le ricer-che nella biologia dei sistemi, nella nano-medicina, nella cronofarmaceutica indi-cano nuovi e più efficienti metodologie disomministrazione dei farmaci.Va aggiun-to che delle 35 più diffuse molecole ad atti-vità farmaceutica nel mondo, ben 13 (far-maci antidepressivi, del sistema cardio-vascolare, respiratorio e dell’apparatodigerente) perderanno la protezione bre-vettuale nei prossimi 5 anni e ciò sta indu-cendo molte aziende a investire in que-ste innovazioni.Nanosfere, nanocristalli e nanocapsulepotrebbero consentire una efficacissimasomministrazione dei farmaci: grazie alleloro dimensioni, le particelle superano labarriera delle membrane cellulari, pos-sono essere facilmente assorbite e modi-ficare l’attività degli enzimi di membrana.La loro chimica di superficie può esseremodificata in modo da consentire una

INPUT

Identificazione degliIndicatori del tumore

(mRNA)

ELABORAZIONE

Diagnosi

OUTPUT

Produzione DNAterapeutico

g g

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alta concentrazione del farmaco, in par-ticolare nel tessuto specifico da trattare. Sipuò agire anche per ottenere un rilascioritardato nel tempo del farmaco; in ognicaso, oltre ad una maggiore efficacia tera-peutica, si otterrebbe anche una minoretossicità per il paziente, unitamente ad unadiminuzione degli effetti collaterali. Labarriera emato-encefalica rappresentaspesso un ostacolo insormontabile per l’a-zione neurologica di numerosi farmaci,dagli antibiotici agli agenti antineoplasti-ci, a diversi neuropeptidi. L’impiego dinanoparticelle naturali o artificiali, recan-ti i farmaci di interesse, potrebbe esseredi aiuto soprattutto nel trattamento ditumori cerebrali disseminati e moltoaggressivi, in quanto le nanoparticelle,verosimilmente per il meccanismo diendocitosi, potrebbero superare la bar-riera a livello delle cellule endoteliali deicapillari cerebrali 33.La promessa delle nanotecnologie, indefinitiva, sarebbe rappresentata dallasomministrazione del giusto farmaco, nel-la giusta quantità, nel giusto posto e nelgiusto tempo. Alcune delle applicazioniallo studio riguardano, ad esempio, nano-capsule lipidiche contenenti cis-platino,uno dei farmaci più usati nella terapia anti-tumorale, che possono rappresentare unavalido mezzo per affrontare i problemiposti dalla tossicità del farmaco e dalla suarapida inattivazione nell’organismo, con-sentendo per endocitosi l’ingresso nellacellula del farmaco concentrato. Anchealtri studi condotti su differenti particelle,ossia nanoaggregati doxorubicina-acidofolico-polietilenglicole, hanno peraltromostrato promettenti effetti su cellule can-cerose, sia in vitro che in vivo su topi 34.Occorre notare, inoltre, che sono in cor-so numerose altre ricerche le quali, in con-siderazione della elevata instabilità dimolecole terapeutiche come nucleotidi eproteine, sono rivolte specificamente aindagare il possibile impiego per viaparenterale di NP lipidiche carrier. Presso

l’Università di Melbourne sono state inve-ce create capsule potenzialmente in gra-do di veicolare farmaci antitumorali e diliberarli in seguito ad irraggiamento laser.Le capsule sono state costruite sfruttan-do le tecniche di assemblaggio layer-by-layer (LbL).Come è noto, la capacità di assemblarepolielettroliti, proteine, acidi nucleici in filmsottili dello spessore di pochi nanometriper funzionalizzare superfici, può avereimportanti applicazioni biomediche: adesempio migliorare la biocompatibilità deimateriali impiegati, ridurre la reazioneimmunitaria, consentire la somministra-zione mirata di farmaci. Tra le varie tec-niche in uso (deposizione termica,Langmuir-Blodgett, autoassemblaggiochimico ecc.), appare particolarmentepromettente la LbL, basata sulla intera-zione elettrostatica tra strati polimericiaventi carica opposta.I ricercatori australiani hanno impiegatola LbL per costituire vari strati polimeri-ci, con inglobate NP di oro del diametrodi 6 nm, intorno ad una struttura centraledi circa un micron (che potrebbe inglo-bare il farmaco, una proteina ecc.); sullacapsula così costituita sono stati appostidue strati lipidici funzionalizzati con anti-corpi (figura 6). Vari esperimenti hannocondotto alla conclusione che, sfruttandoil forte assorbimento nel vicino infraros-so dovuto alla presenza delle NP di oro,è possibile ottenere la rottura della capsu-la recante il farmaco - negli esperimentiè stato impiegato l’enzima lisozima -mediante impulsi laser (< 10 ns), impie-gando energie inferiori a quelle usate, adesempio, per trattamenti con il laser del-la pelle o per rimozione tatuaggi.L’irraggiamento non ha causato dannialla proteina incapsulata, mentre si sta stu-diando la possibilità fabbricare capsulepiù piccole (100-200 nm), rivestendolecon varie molecole per consentirne laspecifica localizzazione tumorale, dispo-nibili alla successiva attivazione con laser

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mettenti potenzialità di cura di alcunemalattie ereditarie e tumori. Il problemaprincipale della terapia genica è quello diuna sicura somministrazione dei geni allecellule interessate, usando vettori virali enon virali o metodi che prevedono la inie-zione diretta nei tessuti del DNA.L’impiego di virus ricombinanti compor-ta però vari importanti effetti collaterali ela possibilità di non impiegare vettorivirali, ma di introdurre nelle cellule DNAplasmidico mediante NP, viene attenta-mente studiata. NP a base di silicio, prov-viste di gruppi idrofobici ed idrofilici,marcate con coloranti fluorescenti e a cuiera stato legato DNA sia plasmidico chegenomico, si sono rivelate capaci di tra-sferire il materiale genetico sia in cellulein coltura che in cellule neuronali di topoin vivo. Questi studi hanno mostrato la pos-sibilità di seguire le interazioni del DNAintrodotto nelle cellule in coltura, sfruttandola fluorescenza delle nanoparticelle: èstata dimostrata la presenza nel nucleo delDNA introdotto,perfettamente funzionale 37.Il trattamento chirurgico dei tumori risul-ta efficace in molti casi, ma la stretta vici-nanza di regioni vitali e le ridotte dimen-sioni cancerose rendono talvolta la chi-rurgia inadatta. In questi casi può essereutile il trattamento termico (laser, microon-de, radiofrequenze, magnetico) della mas-sa tumorale. Si inseriscono in questo filo-ne di ricerca alcune attività che sfruttanoNP che mostrano forte assorbimento nel-l’infrarosso. Esse, distribuite opportuna-mente nei tessuti, possono trasferire lorouna quantità terapeutica di calore, usan-do basse dosi di luce proveniente da unasorgente infrarossa extracorporea.Formate da una parte centrale di ossidodi silicio e una esterna di oro (del diametrototale di circa 100 nm) e impiegate su cel-lule tumorali umane in coltura e in vivo intopi, hanno mostrato promettenti risulta-ti 38.Altre ricerche, effettuate in vitro, si pre-figgono invece l’applicazione intratumo-rale di NP magnetiche per trattamenti

in condizioni fisiologiche 35.L’angiogenesi rappresenta uno degliaspetti da fronteggiare nelle strategie dilotta al cancro. Le cellule endoteliali deinuovi vasi sanguigni tumorali esprimonoalcuni marker specifici potenzialmenteutilizzabili per combattere la proliferazionedella massa tumorale. Studi su nanoag-

gregati autoassemblanti, da impiegarecome carrier di un peptide sintetico capa-ce di interagire con i marker angiogeni-ci, sono apparsi promettenti sia in vitro chein vivo su topo 36.Un approccio interessante nella veicola-zione dei farmaci è anche quello dellaingegnerizzazione di quelle molecoleorganiche chiamate dendrimeri che,opportunamente trasformate, possonocostituire uno strumento di analisi e som-ministrazione di farmaci. I dendrimerihanno generalmente forma sferica e pos-seggono una cavità centrale in cui puòessere inserito il farmaco, intrappolatofisicamente; ma il farmaco può ancheessere legato covalentemente in superfi-cie. Queste interessanti molecole com-plesse, la cui sintesi può essere governatafino a raggiungere la dimensione desi-derata, non sono immunogeniche e pos-sono essere impiegate anche come vet-tori non virali di DNA utili nella terapiagenica. La terapia genica possiede pro-

Figura 6Capsule nanostut-turate ad attiva-zione ottica perrilascio farmaciSchema di microca-psule recanti sostan-ze farmacologiche,costituite da varistrati polimerici bio-compatibili/biode-gradabili con inclu-se nanoparticelle dioro e strato ester-no funzionalizzatoper consentire illoro accumulo intessuto tumorale.Mediante eccitazio-ne con impulsi laser(<10 ns) nel vicinoinfrarosso, la capsu-la viene rotta e ilmateriale farmaco-logico liberato

Fonte: New Scien-tist, 8 jan. 2005

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ipertermici previa esposizione a campimagnetici alternati.QD di CdSe funzionalizzati con specificianticorpi si sono rivelati capaci di sensi-bilizzare cellule leucemiche trattate conraggi UV e di incrementare gli effetti diagenti fotosensibilizzanti convenzionali.Anche se occorre approfondire gli effet-ti citotossici, peraltro bassi, sulle cellulenormali degli ioni liberi di Cd generati dal-la irradiazione, la specifica localizzazio-ne nelle cellule tumorali dei QD potreb-be minimizzare tali effetti 39.

Innovazioni in chirurgia, “tissue engi-neering” e impianti terapeutici

Il progredire delle conoscenze ha reso lamoderna chirurgia progressivamentesempre meno invasiva; i recenti sviluppidell’impiego del laser a impulsi ultrarapidi(femtosecondi) costituiscono un esempioin questa direzione. Il contributo possibi-le delle nanotecnologie può essere iden-tificato nella produzione di nuovi materiali,di strumentazione a scala nano per inter-venti su singole cellule (che potrebbeessere di enorme beneficio in neurochi-rurgia, ad esempio), nella chirurgia rico-struttiva e nel “tissue engineering”, oltreche in nuove sinergiche integrazioni conrobotica e informatica (nanomanipolato-ri, ciberchirurgia). Esistono in Europadiverse realtà di ricerca molto attive inquesti settori, che hanno come obiettivolo sviluppo di nuovi composti bioadesivi,nuovi materiali biocompatibili, nanoma-nipolatori, integrazioni con tecnologieavanzate a supporto del chirurgo, comead esempio il gruppo di K. Radermacherin Germania (http://www.hia.rwth-aachen.de). Si profila una chirurgia conpotenzialità di intervento in scala sempreminore ed innovative strumentazioni, cheverrebbe anche a differenziarsi sul pianoconcettuale da quella tradizionale: inter-venti sulla biologia delle cellule piuttostoche per rimuovere o riparare organi e tes-

suti. Si parla infatti di biochirurgia, cheopererebbe a scala nanometrica, contempi infinitesimali (femtosecondi) all’in-terno della cellula per modificarne labiologia. Il chirurgo non “terrà nella manoil bisturi”, non “sentirà” il tessuto (appo-siti sensori gli daranno la capacità diapprezzare forze anche 10.000 volte mino-ri delle nostre capacità di percezione), non“vedrà” strutture (sfruttando le potenzia-lità offerte dall’imaging molecolare), for-se impianterà un chip o farà “crescere” insitu un nuovo organo 40.Un sistema che sfrutta un nanoago postosu cantilever di MFA, potendo in con-temporanea avere immagini in contrastodi fase e in fluorescenza, può consentireun intervento chirurgico sofisticato susingola cellula vivente e trasferire ad essa(modificando opportunamente la super-ficie del nanoago) acidi nucleici, protei-ne o farmaci. Il nanoago (lungo circa 6 µme diametro 200-300 nm) è stato speri-mentato su alcune cellule umane, mostran-do notevoli vantaggi rispetto ai microca-pillari, data l’accuratezza del sistema e leridotte dimensioni, mentre risultavano tra-scurabili i danni riportati dalle cellule 41.Tessuti o organi fortemente danneggiatio con precaria funzionalità possono reca-re seri danni all’organismo. In questi casila pratica medica ricorre ai trapianti, adimpianti artificiali o all’uso di macchinariesterni per mantenere le funzioni vitali.Talirimedi posseggono tuttavia alcune limi-tazioni, legate alla scarsa disponibilità didonatori, agli effetti degli immunosop-pressori e alla durata limitata degli impian-ti. Il “tissue engineering”, settore interdi-sciplinare biotecnologico-ingegneristico(coinvolge competenze in biologia cel-lulare, scienza dei materiali, ingegneriadei bioreattori, medicina), si prefiggeappunto di sviluppare sostituti biologiciche possano restaurare, mantenere omigliorare le funzioni dei tessuti o orga-ni. Esso è costituito da tre componenti: lecellule, i fattori di crescita e il substrato che

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agisce da supporto per la crescita dellecellule nel modo appropriato.Tra i vari tipidi cellule, quelle staminali (embrionali eadulte) posseggono grandi potenzialità diimpiego, mentre molto importanti sono imateriali da impiegare come substrato. Diquesti vengono utilizzati sia quelli naturali(collagene per pelle, alginati per cartila-gine, tessuto cardiaco) che, preferibil-mente, quelli sintetici (polimeri e copoli-meri di acido lattico e glicolico, di idros-sibutirrato e idrossialcanoato). Un aspet-to determinante, una volta scelto il mate-riale, è rappresentato dalla struttura super-ficiale e dalla porosità che occorre dareal substrato per consentire una crescitaottimale delle cellule. Il contributo dellenanotecnologie a questo settore, peraltrolimitato per il momento ad aspetti di ricer-ca fondamentale, si manifesta da un latocon l’impiego di metodi di analisi a sca-la nano (MFA) per una migliore com-prensione delle interazioni delle cellule traloro e con la matrice, e dall’altro median-te i metodi della nanofabbricazione perla produzione di nuovi substrati, permigliorare l’adesione e la biocompatibi-lità con le cellule. Di pari passo sono inol-tre previsti studi per fornire informazionirelative alla tossicità e biocompatibilità: adesempio, ricerche condotte su nanofibredi carbonio impiantate nel tessuto sotto-cutaneo in ratti non hanno mostrato, dopoquattro settimane, reazione infiammatoriaacuta, non hanno indotto necrosi o eleva-ta invasione di neutrofili, sebbene sia sta-ta riscontrata presenza di macrofagi.Potenziali applicazioni derivanti dalla chi-rurgia ricostruttiva, “tissue engineering”e nanotecnologie saranno quindi volte arigenerare pelle, cartilagini, ossa e forseorgani; mentre le protesi potranno esse-re sviluppate con interfacce a nanopori,aumentando l’integrazione delle struttu-re artificiali con i tessuti viventi.Alcuni arti-coli in letteratura mostrano in particolarele potenzialità dell’impiego di nanofibree nanotubi in impianti neurologici e orto-

pedici. Un team della NorthwesternUniversity di Chicago ha usato un penta-peptide che, iniettato nel tessuto nervosodi ratto, origina nanofibre aventi la capa-cità, in presenza di cellule progenitricineuronali, di stimolarne la crescita. Gli stu-di hanno mostrato che le nanofibre indu-cono una rapida differenziazione delle cel-lule in neuroni, evidenziando la possibi-lità di sostituire cellule nervose danneg-giate o degenerate 42. Ricercatori dellaPurdue University (USA) lavorano connanofibre di carbonio per migliorare leprestazioni di impianti neurologici e orto-pedici, mentre anche l’impiego di nano-tubi organici per il rivestimento di impian-ti ortopedici di Ti si è rivelato particolar-mente vantaggioso nello stimolare l’ade-sione di osteoblasti.Anche nel settore degli impianti attivi,aventi cioè una propria sorgente energe-tica, può essere intravisto il contributo del-le nanotecnologie. Attualmente esistonoimpianti che ristabiliscono una percezio-ne (come gli impianti cocleari e retinici),altri che ristabiliscono il controllo su alcu-ne funzioni (stimolatori cardiaci, vescicalie neurali),altri ancora svolgono funzioni dia-gnostico-terapeutiche. Le nuove genera-zioni di impianti attivi potrebbero trarrebeneficio dall’integrazione tra diverse tec-nologie (elettronica, materiali nanostruttu-rati, telematica). In particolare l’impiego dimateriali nanostrutturati, il trattamento del-le superfici,ad esempio nel caso di impian-ti di retina artificiale, potrebbero migliora-re le caratteristiche degli elettrodi, poichèi materiali nanoporosi consentono un note-vole aumento di superficie; oppure, nelcaso di impianti cocleari, rivestimenti nano-strutturati con funzioni antimicrobichepotrebbero fronteggiare i problemi postidal rischio di infezioni [1]. Anche nel casodi impianti neurali, nanomodificazioni del-le superfici dei materiali possono miglio-rare la funzionalità delle interfacce elettri-che, l’integrazione coi tessuti adiacenti e lastabilità nel tempo [2].

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Convergenze tecnologiche, scenarifuturistici

La crescente integrazione dell’informati-ca con le scienze della vita, con lo studiodei geni e delle biomolecole, con la medi-cina, ha aumentato notevolmente la velo-cità e la qualità delle acquisizioni scien-tifiche, ma una sempre più estesa inte-grazione sinergica, una vera convergen-za è apparsa possibile tra le più dinami-che aree di avanzamento tecnologico,rappresentate dalle nanotecnologie, bio-tecnologie e tecnologie dell’informazio-ne e della conoscenza (NBIC). Nel dicem-bre 2001 la National Science Foundationnegli USA focalizzava in un convegno lepotenzialità di queste convergenze, chepotrebbero migliorare le prestazioni del-l’uomo, incidere fortemente sulla qualitàdella vita, avere un notevole impatto socia-le ed economico. Le convergenze NBICattraggono notevoli finanziamenti, oltreche negli USA, anche in Europa eGiappone ed appaiono, anche alla lucedei dati e delle riflessioni presenti in let-teratura, davvero in grado di segnare unpunto di svolta, una di quelle “onde lun-ghe” dello sviluppo tecnologico ed eco-nomico che si sono verificate negli ultimisecoli, dalla meccanizzazione, all’elettri-ficazione, alla motorizzazione, all’infor-matica. L’UE, conscia del fatto che le con-vergenze tecnologiche incideranno for-temente sulla “vita di tutti i giorni” dellasocietà nel prossimo futuro, ritiene impor-tante darsi una propria agenda per affron-tare questa complessa tematica, privile-giando un forte interscambio tra la ricer-ca, la tecnologia, i valori etici e la societànel suo complesso [3].L’intervento delle convergenze NBICnelle applicazioni biomediche appareindirizzato non solo a finalità terapeuti-

che, per il miglioramento delle presta-zioni dell’uomo e della qualità della vita,ma anche a un incremento vero e pro-prio delle prestazioni e - secondo alcu-ne prospettazioni - anche a interventi suiprocessi evolutivi. Nel primo caso leconvergenze NBIC agirebbero per lacura di malattie, infortuni e per la solu-zione di situazioni patologiche legate adifetti genetici: ad esempio nuove pro-tesi per visione e udito, interventi su cel-lule neurali per contrastare paralisi moto-ria o malattie degenerative tipo Alzheimer,clonazione organi, vaccini genetici ecc.Nel secondo caso gli interventi NBIC siconfigurerebbero come strumenti perottenere prestazioni super umane, tracui: visione notturna a infrarosso, aumen-to capacità mnemonica, ampliamentospettro uditivo, strumenti ciberneticiper comunicazione uomo-macchinaecc. Infine, in un arco temporale piùesteso ma che reca con sé numerosiinterrogativi di natura etica e sociale,interventi in vitro per conferire all’uomoaumento della memoria, dell’intelli-genza, della velocità e di altre caratte-ristiche fisiche e comportamentali 43.Alcuni autori si sono cimentati in parti-colare nell’immaginare le prospettive diun allungamento notevole della vitaumana, grazie alle potenzialità che neiprossimi decenni potrebbero essereofferte dalle intersezioni delle nuovetecnologie [4].Esistono alcuni progetti, lanciati negliUSA, che appaiono ulteriormente utiliper illustrare alcune delle potenzialitàlegate alle convergenze tecnologiche.Ad esempio The Human Cognome Project,attivato qualche anno fa al fine di espan-dere le capacità di conoscenza dell’uomoe la comunicazione, per la comprensionedella struttura e delle funzioni mentali.

[1] H. Schmidt, 3rd NanoMed Conference on medical applications of Nanotechnology, Berlin 2003.[2] T. Stieglitz, 3rd NanoMed Conference on medical applications of Nanotechnology, Berlin 2003.[3] EC, Directorate General for Research, Converging Technologies: shaping the future of european societies. By A. Nordmann. 2004.[4] R. Kurzweil & T. Grossman. Fantastic Voyage: Live long enough to live forever. Rodale Ed., 2004.

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I progressi nelle neuroscienze cognitiveumane sono stati ottenuti mediante nuo-ve metodologie di ricerca basate sullarisonanza magnetica funzionale, ma ulte-riori progressi saranno possibili solo conuna integrazione con le tecnologie NBIC,per ottenere maggiore risoluzione nelleimmagini, maggiore sensibilità e capacitàdi analizzare i dati ottenuti. Una migliorecomprensione della nostra mente potreb-be consentire agli ingegneri di progetta-re tecnologie in grado di aumentarne lepotenzialità, in modo più efficace ed effi-ciente. Migliorare la capacità di “impara-re ad imparare”, attraverso l’integrazionedelle tecnologie NBIC, consentirà notevoliprogressi non solo nelle fasi infantili e ado-lescenziali, ma durante tutto il corso del-la vita; qualche autore propone l’adozio-ne di mappe cognitive e del linguaggiovisuale, con stretta integrazione di paro-le ed elementi visivi.Anche la comunicazione tra le personepotrà essere influenzata dalle convergenzetecnologiche: il progetto “Communicator”consentirebbe una gestione integrata deidati relativi allo scambio di informazionitra individui e che avrebbe perfino, nel-le intenzioni dei proponenti, la possibilitàdi monitorare lo stato d’animo e fisiologi-co dei partecipanti. Le nanotecnologiesarebbero qui impiegate per produrrecomponenti a basso consumo energeti-co, portabili dalle persone, e capacità dicalcolo ultrarapide; le biotecnologie for-nirebbero le necessarie interfacce bio-logiche per il monitoraggio delle condi-zioni delle persone, le tecnologie del-l’informazione si occuperebbero dellatrasmissione e gestione dei dati (tradu-zioni ecc.), le scienze cognitive concor-rerebbero alla migliore comprensioneed amalgamazione delle diverse moda-lità di apprendimento e comunicazione.Queste brevi illustrazioni sulle conver-

genze tecnologiche spingono a una rifles-sione ulteriore sulle prospettive futuredelle applicazioni delle nanoscienze allabiotecnologia e alla medicina, conside-rando il lavoro di R. Freitas sulla nanome-dicina. Questo autore USA [5] definisce lananomedicina come l’insieme delle atti-vità di monitoraggio, riparazione, costru-zione e controllo dei sistemi biologiciumani a livello molecolare, usando spe-cifici nanostrumenti e nanostrutture. Egliaggiunge che tali potenzialità sarannoreali quando sarà possibile lo sviluppo dinanomacchine e nanorobot precisamen-te programmabili e controllabili. Freitasricorda che ricerche volte alla loro pro-gettazione vengono già condotte in diver-si laboratori. Robot a scala micro, concomponenti nano consentirebbero in unprossimo futuro, secondo Freitas, interventirivoluzionari in medicina, a livello cellu-lare e molecolare. Mentre le più precociapplicazioni commerciali dei nanorobotin medicina vengono prefigurati per ilsecondo decennio del XXI secolo, l’autoresostiene che per lo sviluppo delle più inte-ressanti nanotecnologie mediche biso-gnerà guardare alla fine del secolo. Ladisponibilità di nanotecnologie molecolariconsentirà alla nanomedicina straordina-ri interventi, con implicazioni per la pro-fessione medica, per la definizione dimalattia, per la diagnosi e il trattamentodelle malattie, con il miglioramento e l’e-stensione della struttura e funzione bio-logica dell’uomo. Il libro di FreitasNanomedicine tratta, dal punto di vista teo-rico-tecnico, argomenti relativi alle appli-cazioni mediche della nanotecnologiamolecolare e alla progettazione di nano-strumenti medici. In esso vengono ana-lizzati i limiti fisici, chimici, termodinami-ci e biologici dei nanorobot. Succes-sivamente vengono considerati gli aspet-ti di biocompatibilità, includendo quelli

[5] Fisico, vincitore dal 2000 del premio annuale Feynman per le Nanotecnologie, Associate Editor del Journal of Evolution and Technology,autore nel 1998 del primo articolo tecnico sulla progettazione di una nanostruttura per uso medico apparso su una rivista medicapeer-reviewed, collaboratore del Foresight Institute, autore del libro “Nanomedicine”, articolato in quattro volumi di cui il primo pub-blicato nel 1999, il secondo nel 2003.

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meccanici, fisiologici, immunologici, cito-logici e biochimici, relativi alle interazio-ni tra nanorobot e tessuti e cellule del cor-po umano.L’opera esamina inoltre, tra l’altro, i fatto-ri di scala nella progettazione dei nano-strumenti biomedici, i sistemi di control-lo, le interazioni ambientali, i sistemi com-plessi nanorobotici per riparazioni cellu-lari e ingegneria di tessuti. L’autore, nel-l’ultimo volume di Nanomedicine, (la cuipubblicazione formale è prevista nel2007) intende esporre infine, tra le appli-cazioni, visioni prospettiche sui tratta-menti delle principali malattie, su nuovimetodi chirurgici e terapeutici che ilmedico del futuro si troverebbe ad affron-tare, alle prese con nanorobot e nano-strutture. Freitas sostiene che, dato che almomento queste nanomacchine non sonoprodotte, è necessario poter dimostrarela loro fattibilità sia dal punto di vistacostruttivo che operazionale; egli ritienedi aver risolto, con il suo contributo, leobiezioni che vari studiosi hanno mossoanche sul piano teorico alla possibilità dicostruire nanorobot. La visione futuristicadi Freitas si spinge ad immaginare lasemplice somministrazione ai pazienti diqualche ml di sospensione contenentealcune migliaia di miliardi di nanorobot didimensioni micrometriche, per affrontarei problemi medici più svariati, inclusiquelli legati all’invecchiamento. Vienericordato, a tale proposito, lo studio fattosulla fattibilità di un globulo rosso artifi-ciale, il cosiddetto respirocita. Si tratta delprogetto preliminare di una nanostruttu-ra di carbonio del diametro di circa unmicron, in grado di raddoppiare le capa-cità di trasporto di O2 e CO2 rispetto ainormali globuli rossi, avente un nano-computer inglobato, provvisto di sensorichimici, termici e pressori e che sfrutte-rebbe il glucosio del sangue come sor-gente di energia. Freitas sostiene che lananomedicina potrebbe in teoria elimi-nare tutte le più comuni malattie del XX

secolo ed espandere e migliorare note-volmente le capacità della mente umana.A questo proposito egli considera che unamemoria nanostrutturata del volume dicirca 8000 µ3 (pari a quello di una cellu-la epatica e più piccolo di un neurone)potrebbe immagazzinare informazionicorrispondenti ad una intera biblioteca.Tale memoria, impiantata nel cervellocon le appropriate interfacce, consenti-rebbe prestazioni inimmaginabili; l’auto-re prefigura anche l’impiego di nano-computer aventi dimensioni pari a quel-le di una cellula, con potenzialità super ecalore di dissipazione trascurabile, inconfronto con quello dell’intero cervelloin cui andrebbero impiantati.

Quali possibili rischi

Le varie e talvolta entusiasmanti poten-zialità delle applicazioni biomediche del-le nanotecnologie e delle convergenzetecnologiche non fanno trascurare i rischipotenziali ad esse legati e focalizzati in pri-mo luogo sulla tossicità delle NP. Va det-to che particelle di diametro inferiore a 70nm, se presenti nelle mucose degli alveo-li polmonari, vengono difficilmente rico-nosciute come “estranee” dal sistemaimmunitario; inoltre anche materiali diper sé non tossici, se presenti nell’orga-nismo come NP mostrano effetti negativi.In genere, più piccole sono le particellepiù sembrano essere tossiche e ciò nondeve sorprendere, se si considera cheesse sono dotate di una grande superfi-cie e quindi sono molto reattive e caricheelettricamente. Vari ricercatori hanno incorso studi sull’argomento; ad esempiosono stati trovati danni al polmone di topoe ratto, originati da nanotubi che si agglo-meravano nei tessuti, facendo ritenerequeste NP altamente tossiche per inala-zione 44. L’impiego di NP in creme solaripone anche la necessità di verificareeventuali rischi legati all’assorbimentoattraverso la pelle: uno studio ad esempio

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ha mostrato che particelle di diametro finoa 1 µ vengono assorbite dal sistema lin-fatico.Le vie di accesso sono quindi rappre-sentate dalle mucose, dalla pelle, oltre chedall’apparato digerente; una volta nel san-gue le NP possono essere distribuite nelcorpo e si possono anche registrare feno-meni di accumulo in alcuni organi, adesempio nel fegato. Altro aspetto degnodi attenzione, nella valutazione dei rischi,è rappresentato dalla barriera ematoen-cefalica: essa deve essere superata dal-le nuove medicine aventi come organobersaglio il cervello, ma cosa accadreb-be con altre NP eventualmente presenti nelsangue? Alcuni autori ricordano inoltre ilpotenziale fortemente reattivo delle NP,che può dare luogo alla formazione diradicali liberi, notoriamente dannosi permolte attività cellulari, mentre va consi-derata anche la possibilità che proteinenormalmente presenti nel sangue possanolegarsi a NP, modificando in tal modo lapropria struttura e le relative proprietà, coneffetti non previsti e indesiderati. In ognicaso sono necessari approfonditi studi perla valutazione degli eventuali rischi per lasalute (soprattutto malattie cardiopolmo-nari) legati ad una prevedibile, crescen-te diffusione nell’ambiente delle NP 45-47.Il semplice fatto che, a scala nano, lamateria vivente e quella inanimata, il cer-vello umano, un virus, un granello di pol-vere siano qualitativamente simili, ossiacostituiti da atomi, ha eccitato l’immagi-nazione di molti scienziati, tecnologi, pen-satori, manager e governanti. Si è giunticosì, come si è visto, ad ipotizzare con-vergenze delle varie tecnologie per sfrut-tarne al massimo le potenzialità. Le nano-scienze consentiranno pertanto all’uomodi manipolare la materia a livello mole-colare, saltando il confine tra materia ina-nimata e animata, realizzando per alcuniaspetti quelle attività che i batteri hannosvolto per milioni di anni; le bioscienzeconsentiranno, con i progressi delle cono-

scenze sul genoma e proteoma umano,nuovi interventi diagnostici e terapeutici;le scienze dell’informazione renderannosempre più pervasive la comunicazionee l’informazione; le neuroscienze rende-ranno più comprensibili i sistemi di ela-borazione delle informazioni nella men-te dell’uomo; le scienze sociali forniran-no maggiore conoscenza sulle modalitàdi diffusione delle informazioni nel corposociale.Secondo alcuni, in tal modo si potrebbepassare dalla possibilità di controllo ascala nano della materia al controllo del-le funzioni biologiche, fisiologiche deivari organismi viventi, incluso l’uomo, alcontrollo quindi della salute e del com-portamento degli individui. L’epilogo del-la vicenda potrebbe essere, in definitiva,anche il controllo della società nel suocomplesso, mediante il coinvolgimentodelle tecnologie della informazione, del-la comunicazione e della conoscenza.La possibilità di diagnosi precoci attra-verso precise indagini genetiche a livel-lo molecolare e il progresso atteso nellacura di molte malattie, nel mentre origi-nano proficue aspettative, sollevano anchealcuni interrogativi: come saranno gesti-te le informazioni? Insorgeranno possibi-li discriminazioni basate sulla variazione(o deviazione?) da quella che potrebbeessere percepita come la “normalità”genotipica? Come verrà valutato chi nonpotrà (o non vorrà) sottoporsi ad accer-tamenti o a cure che altri riterrebberonecessarie? Ci saranno delle caratteristi-che genetiche e/o comportamentali chela società riterrà indesiderabili e indesi-derate? Analoghi interrogativi possonoessere posti per le altre applicazioni deri-vanti dalle varie convergenze tecnologi-che. Ad esempio, chi avrà accesso ai trat-tamenti che aumenterebbero l’intelligen-za, la memoria, le prestazioni psico-fisi-che in generale? La neurotecnologia, conle sue progettate capacità di influenza sulsistema nervoso centrale e sul cervello

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umano solleva più di un interrogativo 48.Inoltre la riconosciuta, elevata potenzialitàdelle convergenze tecnologiche comestrumento di connessione sinergica del-le conoscenze, ha portato alcuni a pre-sumere la possibilità di disporre di unascienza predittiva del comportamentosocietale: la socio-tecnologia.Essa rappresenterebbe la convergenzadelle informazioni delle scienze dellavita, delle scienze del comportamento(psicologia e studio della cognizione) edelle scienze sociali, integrate con i nuo-vi strumenti offerti dalle nanotecnologie,ingegneria, scienze dell’informazione 49.In pratica si avrebbe un flusso logicoinformativo, interpretativo e predittivo,dall’ambiente e dai valori culturali e socia-li verso i dati ottenuti con la genomica ela fisiologia umana e viceversa.Nel grafico successivo (figura 7), gli auto-ri riportano due possibili traiettorie nel-lo sviluppo della conoscenza. Quella inalto mette insieme le varie culture (bio-logiche, sociali e comportamentali) pergiungere ad una scienza predittiva delcomportamento, quella inferiore mostra iprogressi nel tempo delle scienze delcomportamento e sociali, con minori inte-grazioni tecnologiche e che reca maggioricapacità descrittive, ma non predittive.La socio-tecnologia, secondo gli autori,consentirà di prevedere i fenomeni e diintervenire per “contrastare comporta-menti indesiderabili prima che arrechinodanni ad altri e per incoraggiare com-portamenti positivi”. Esistono quindi variaspetti etici e sociali che vanno presi inconsiderazione e che vanno dalla tuteladella privacy all’accesso alle nuove tec-nologie; la transizione dal mondo pre-nanoa quello post-nano potrebbe essere trau-matica ed esacerbare i problemi tra chiha e chi non ha, con aspetti tutti da valu-tare anche per le conseguenze sull’eco-nomia e sull’occupazione. Appare neces-sario un approccio multidisciplinare perla comprensione delle vaste implicazio-

ni sociali, etiche e legali che ruotanointorno alle convergenze tecnologiche,considerando che per implicazioni socia-li va inteso sia l’impatto delle tecnologiesulla società che le varie modalità con cuii gruppi sociali, i mercati, le istituzioni pos-sono influire sul loro sviluppo.

Conclusioni

Tutti i fenomeni biologici fondamentali sisvolgono in scala nano: nelle cellule avven-gono la sintesi proteica e gli altri proces-si metabolici che vedono coinvolti in ulti-ma analisi atomi e molecole. Vengonoprodotti in tal modo i tessuti biologici, sot-to il controllo genetico, partendo damacromolecole (principalmente protei-ne), carboidrati, lipidi, e creando sistemicomplessi interagenti nell’organismo.L’intervento di modificazioni genetiche odi agenti esterni (infettivi, chimici, fisici)altera l’espressione genica e il normalefunzionamento della complessa rete direlazioni sistemiche: in tessuti malati sipossono rilevare proteine o molecoleanomale, consentendo con una analisimultiparametrica del sangue di avere uti-li informazioni diagnostico-terapeutiche.Il progresso nelle conoscenze di biologia

Figura 7La socio-tecnologiaFonte: ref. (Yonas2002)

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molecolare e nelle nanoscienze, le inte-grazioni e convergenze tecnologiche stan-no rendendo sempre più verosimile lapossibilità di poter seguire “molto davicino” le alterazioni nel funzionamentodei complessi sistemi presenti nel corpoumano. Si parla quindi di imaging, dia-gnostica, terapeutica molecolare.La medicina, soprattutto nel mondo indu-strializzato con popolazioni aventi unadurata media della vita più lunga, si è tro-vata a rivolgere sempre più l’attenzioneverso le malattie croniche rispetto alla lot-ta alle malattie acute trasmissibili. Lariflessione sulla loro differente patogenesi- iniziali alterazioni funzionali delle cellu-le nel primo caso, strutturali nel secondo -ha posto in evidenza il ruolo della tra-smissione naturale delle informazioni nel-l’organismo.Ciò ha portato alla conclusione che inmolte malattie si registrano alterazioni nel-la trasmissione di informazioni, la cui cono-scenza potrebbe condurre a diagnosi mol-to precoci, specie nel caso di malattiedegenerative o croniche in cui può esse-re presente una lunga fase asintomatica.Leinformazioni veicolate all’interno di cellu-le, organi e sistemi e tra di loro sono nume-rose e varie (elettriche, elettrochimiche,biochimiche, meccaniche, strutturali ecc.)e alcuni autori suggeriscono ipotesi pernuovi approcci terapeutici che interver-rebbero sulla distorsione della trasmissio-ne di queste informazioni. Nei modelliproposti -che si avvarrebbero di nano-computer inseriti nell’organismo, in gradodi interagire con le informazioni e i processiin un determinato biosistema- esisterebbela possibilità di un monitoraggio continuoprofilattico, ed eventuale diagnosi e tratta-mento precoce. I nanocomputer sarebbe-ro in grado di analizzare il flusso di infor-mazioni sopra ricordato e di interagire conesso, in sostituzione o in aggiunta a tratta-menti convenzionali.

Un’esemplificazione di tali modelli inno-vativi è stata peraltro citata a proposito delcomputer molecolare di Benenson et al.nel paragrafo delle applicazioni terapeu-tiche. D’altra parte anche le considerazioniche scaturiscono da ricerche afferenti adiscipline come la biologia dei sistemi ela biologia sintetica, nelle loro interelazionicon le nuove tecnologie, confermano nelcomplesso un potenziale fortemente inno-vativo nella medicina.In ogni caso, una maggiore conoscenzadei processi biologici a livello molecola-re e delle loro alterazioni, la possibilità diidentificare e visualizzare col molecularimaging tali alterazioni, la possibilità diintervenire e modificarle avvalendosianche della convergenza di saperi e tec-nologie un tempo distanti, consente per-tanto di immaginare, per i prossimi anni,una trasformazione sempre più spintadella medicina, da reattiva a predittiva,preventiva e personalizzata.Il National Cancer Institute (USA) preve-de per il 2015 una presenza significativain clinica di prodotti multifunzionali deri-vanti dalle nanotecnologie per la pre-venzione, diagnosi precoce e trattamen-to delle neoplasie [6], mentre nuovi approc-ci terapeutici, scaturenti da convergenzetra nanotecnologie, informatica, scienzecognitive vengono immaginati per malat-tie neurodegenerative.Abbiamo visto infatti come le applicazio-ni biomediche derivanti dalle nuove tec-nologie siano particolarmente promettentisia nel settore diagnostico che in quelloterapeutico. L’impiego di NP funzionaliz-zate, lo sviluppo di sensori avanzati esistemi nanofluidici, può consentire ilmonitoraggio delle molecole di interesseanche a bassissime concentrazioni, infe-riori alle femtomoli; si punta infatti alla indi-viduazione di una singola molecola.Attraverso le tecnologie array a rilevazionemultipla, sia in forma di chip che median-

[6] M. Ferrari. The cancer nanotechnology plan. A roadmap for the deployment of nanotechnology in the fight against cancer,EuroNanoForum, Trieste, 2003.

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te cantilever funzionalizzati di MFA, siprospetta la possibilità di sviluppare piat-taforme in grado di analizzare numerosiparametri su quantità minime di campio-ne, con sensibilità estremamente elevate.Le tecniche di visualizzazione, già oggi raf-finate, potranno spingersi ben oltre, sfrut-tando i nuovi sviluppi in biologia mole-colare in combinazione con le nanotec-nologie, consentendo la possibilità di unimaging a livello molecolare, con riflessiimportanti sia nella diagnosi che nel-l’ampliamento delle potenzialità di iden-tificazione di nuovi farmaci.Innovazioni nella somministrazione di far-maci o geni mediante NP, trattamento dialcuni tumori sfruttando specifiche pro-prietà delle NP,appaiono tra le applicazioniallo studio particolarmente promettenti.Ulteriori contributi terapeutici potrannoaversi nella produzione di nuovi materia-li, di strumentazione a scala nano perinterventi su singole cellule (che potreb-be essere di enorme beneficio in neuro-chirurgia, ad esempio), nella chirurgiaricostruttiva e dal “tissue engineering”. Mala convergenza NBIC tra nanotecnologie,biotecnologie, tecnologie dell’informa-zione e scienze della conoscenza, secon-do alcuni progetti al centro di ingentifinanziamenti, potrebbe portare oltre cheil miglioramento della efficacia dei nuovitrattamenti terapeutici, anche un incre-mento vero e proprio delle prestazionidella “macchina umana” o addiritturaincidere sulla sua evoluzione.Tutto ciò, oltre che richiedere una valu-tazione attenta e preventiva degli even-tuali rischi associati nonché degli aspet-ti etici relativi ai vari impieghi, potreb-be comportare anche un notevoleimpatto sull’economia e sulla società.L’UE, attraverso il network Nanoforum,e la Commissione Europea hanno pub-

blicato nel 2003-2004 interessanti rap-porti sulle implicazioni sanitarie dellenanotecnologie e sui rischi, benefici,aspetti etici e sociali ad esse associa-ti[7]. Per la Commissione Europea leimplicazioni etiche costituiscono unapriorità di ricerca nel Programma“Scienza e Società” e i risultati dellericerche devono essere sempre dispo-nibili alla visibilità della comunità inter-nazionale.Si auspica inoltre la necessità di uncostante dialogo tra sociologi, ricerca-tori e pubblico su questi temi, mentre vaaggiunto che per ogni beneficio attesoci può essere una conseguenza nonprevista e che il successo delle nano-tecnologie, delle convergenze tecnolo-giche e delle relative applicazioni nonpuò essere determinato solo da unabuona ricerca nei laboratori: gli utiliz-zatori della tecnologia e il pubblico ingenerale chiedono risposte sulle impli-cazioni sanitarie, ambientali, economi-che e sociali.In un contesto di elevata competitività globale,poter cogliere precocemente queste oppor-tunità, pur se con le dovute cautele, puòconsentire all’Europa di armonizzare la cre-scita economica con i valori della diversità,della giustizia sociale, della sicurezza inter-nazionale e della responsabilità ambientale.

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stu

di &

ric

erc

he

AbstractAnimal models are fundamental for understanding gene function and

for studying hereditary human diseases. Since the 1980s, the mousehas emerged as our main mammalian model for gene research,

because of its close genetic and physiological similarities to humansand also because its genome can be easily manipulated and analysed.Transgenic methodology affords a tool for the study of some human

diseases. In the vast majority of models, the mutant mouse phenotypevery closely resembles the human disease phenotype, and provides

valuable resources for understanding how the disease develops andfor testing ways to prevent or treat it

SIMONA LEONARDI EMARIATERESA MANCUSO

ENEAUTS Biotecnologie, Protezionedella Salute e degli Ecosistemi

Lo sviluppo di nuove tecnologie per la manipolazione delgenoma murino e le sempre più approfondite conoscenze delle

mappe genetiche del topo hanno rivoluzionato la nostracapacità di generare nuovi modelli animali di malattie umane.

Questi modelli animali, nella maggior parte dei casi, ricapitolanoil fenotipo umano e rappresentano una importante risorsa per lo

sviluppo di nuove terapie farmacologiche e geniche

Modelli animali nella ricerca biomedica

Animal models in biomedicalresearch

STUDI & RICERCHE


Imodelli animali rappresentano uno stru-mento importante per lo studio di alcunedelle malattie umane. Nonostante la ricer-ca scientifica si sia da sempre avvalsa del-l’utilizzo di colture cellulari, le informazioniche si ottengono attraverso gli studi in vitropossono essere estrapolate alla ricercabiomedica soltanto quando analizzateall’interno di un organismo complesso conprocessi metabolici funzionanti. Tra lediverse specie Mus Musculus, il comunetopo di laboratorio, è considerato l’orga-nismo elettivo nella ricerca biomedica.Nonostante la diversità morfologica, que-sta specie mostra una sorprendente simi-larità fisiologica e genetica con l’uomo. Irisultati ottenuti dal sequenziamento delgenoma umano e di quello murino han-no stabilito infatti che, oltre ad averedimensioni paragonabili (2,9 bilioni dinucleotidi versus 2,5), più del 90% delpatrimonio genetico delle due specie è insintenia, cioè nei cromosomi di topo è pos-sibile individuare circa 350 regioni alta-mente conservate e condivise con i cro-mosomi dell’uomo. Entrambi i genomicontengono, inoltre, circa 30.000 genicodificanti proteine, l’80% dei quali è inomologia.

Topi inbred

I primi modelli animali utilizzati nel cam-po della ricerca biomedica sono stati iceppi murini puri (inbred) ottenutimediante accoppiamento tra consangui-nei per un numero molto elevato di gene-razioni, da un minimo di 20-30 ad unmassimo di 100 generazioni successive.Questa strategia di allevamento ha per-messo di ottenere la minima variabilitàgenetica all’interno della popolazione,con un livello di omozigosi a tutti i locigenetici vicino al 100%, e ha consentito,soprattutto, di fissare uno specifico feno-tipo1.L’utilizzo dei primi topi inbred risale ai pri-mi anni del secolo scorso con la selezio-

ne del ceppo DBA nel 1909; ad oggi sonostati descritti più di 450 ceppi murini,ciascuno dei quali mostra peculiari carat-teristiche genetiche.Dall’accoppiamento di ceppi inbred sipossono ottenere linee outbred che,mostrando un differente grado di varia-bilità genetica, sono maggiormente rap-presentative della specie umana. Su que-ste linee è possibile selezionare uno spe-cifico fenotipo mediante programmi diallevamento selettivo a lungo termine apartire da una popolazione fondatrice(F0) ottenuta per incrocio bilanciato didiversi ceppi murini, scelti in modo tale daassicurare la massima variabilità geneti-ca rispetto al carattere desiderato. Neilaboratori dell’ENEA, ad esempio, sonostate ottenute con questa strategia duelinee murine outbred, una altamentesuscettibile (Car-S) e una altamente resi-stente (Car-R) alla cancerogenesi cutaneaa partire da una popolazione fondatriceottenuta dall’incrocio bilanciato di ottoceppi inbred (A/J, DBA2/J, P/J, SWR/J, SJL/J,CBA/J, BALBc/J, C57BL6/J)2-7 (Figura 1).

La linea Car-S si è rivelata particolar-mente utile nello studio del carcinoma acellule squamose, un tumore cutaneomaligno caratterizzato da un elevatopotenziale metastatizzante, che si mani-festa con elevate percentuali di inciden-za nella popolazione di razza bianca. Lapossibilità di ottenere sperimentalmentequesto tumore ha permesso di valutare lacinetica di insorgenza delle lesioni pre-neoplastiche (papillomi) e la loro pro-

Figura 1Programma di alle-vamento selettivo alungo termine uti-lizzato per ottene-re le linee murineCar-S e Car-c

STUDI & RICERCHE


gressione allo stadio di carcinoma mali-gno, consentendo di far luce sui mecca-nismi molecolari alla base dello sviluppodi questo carcinoma.La risposta progressiva alla selezione hadimostrato, inoltre, che il carattere disuscettibilità alla cancerogenesi cutanea,analogamente a quello di resistenza, èsoggetto a controllo poligenico ed alcu-ni geni coinvolti sono stati identificati 8,9.

La mutagenesi germinale

I primi tentativi di manipolare genetica-mente il genoma murino si sono basatiprincipalmente sull’esposizione dei cep-pi inbred ad agenti chimici. Lo scoponon era quello di produrre mutazioni spe-cifiche, ma piuttosto quello di introdurrenella linea germinale mutazioni multiplecasuali. Un esempio tipico sono i topiMin (multiple intestinal neoplasms), otte-nuti dal ceppo puro C57Bl10. Questo feno-tipo Min, è sorprendentemente simile aquello di pazienti affetti da poliposi ade-nomatosa familiare, una sindrome eredi-taria caratterizzata dallo sviluppo, nellaseconda decade di vita, di adenomi mul-

tipli del colon con un’alta probabilità diprogressione a carcinomi colorettali.Questi pazienti sono portatori di unamutazione in eterozigosi del gene APC(Adenomatous polyposis coli) nella lineagerminale. Mutazioni del gene APC sonopresenti anche nell’80% dei tumori spo-radici del colon.È stato in breve dimostrato che la muta-zione che caratterizza i topi Min è loca-lizzata all’interno del gene murino Apc,omologo del gene umano11. Il ceppomurino Min rappresenta pertanto uneccellente modello per lo studio delleneoplasie intestinali umane.

Topi geneticamente modificati

La vera rivoluzione nel campo della mani-polazione del genoma murino inizia neglianni 80 con lo sviluppo di nuove meto-dologie che hanno portato alla produzionedi animali geneticamente modificati12-14.I topi geneticamente modificati nasconocon l’obiettivo di studiare in vivo la fun-zione di molecole di cui si conoscono lecaratteristiche in vitro. Essi offrono, inol-tre, la possibilità di studiare gli effetti del-l’alterazione di un singolo gene in unorganismo complesso. L’utilizzo di questimodelli animali trova grande spazio nel-l’identificazione e nello studio dei can-cerogeni ambientali. Numerosi modellianimali sono stati realizzati per consenti-re lo studio di patologie umane15-19; la tec-nologia attuale ci permette di riprodurrepatologie correlate ad alterazione dellafunzione (topi transgenici) o alla man-canza di funzionalità (topi knockout) di unaproteina.Topi transgenici. La creazione di un topotransgenico inizia con la selezione deltransgene di interesse da introdurre nelgenoma murino, che può essere rappre-sentato da un gene, da un cDNA codifi-cante una proteina o da un frammento anti-senso disegnato per ridurre il livello diespressione di un mRNA endogeno. Il

Figura 2Schema della pro-cedura di transge-nizzazione median-te microiniezione diDNA nel pronucleodi un oocita fecon-dato

STUDI & RICERCHE


transgene viene subclonato a valle di unpromotore che ne guiderà l’espressionein un tessuto specifico.Una volta linearizzato e purificato, il tran-sgene di interesse viene introdottomediante microiniezione direttamentenel pronucleo maschile di un oocita appe-na fecondato. Il gene inserito si integra nelgenoma della cellula uovo e questa vie-ne trapiantata in una femmina balia, la qua-le sarà in grado di portare a termine lagravidanza perché precedentementeaccoppiata con un maschio vasectomiz-zato. In genere, solo il 10-30% della pro-genie che si ottiene impiantando questizigoti modificati contiene il DNA estraneoin quantità costante in tutti i tessuti com-prese le cellule germinali e sarà quindi ingrado di trasmetterlo stabilmente allaprogenie (figura 2). Questi animali rap-presentano i topi fondatori da cui è pos-sibile allestire una colonia. Un limite diquesta tecnica consiste nel fatto che itopi fondatori non sono mai identici tra loroin quanto possono differire per il nume-ro di copie del transgene inserite, varia-bile da 2 a 50. Poiché il fenotipo dellamalattia è correlato al livello di espres-sione della proteina che, a sua volta,dipende dal numero di copie del tran-sgene, nei topi fondatori la malattia sipuò manifestare con diversa entità.Ulteriori differenze possono dipendere daeffetti posizionali, di silenziamento o esse-re dovute ad alterazione di geni endoge-ni. Di conseguenza il modello animale chemeglio rappresenta la malattia umanadeve essere selezionato osservando ilfenotipo della progenie di vari topi fon-datori.Topi knockout. La tecnologia knockout

consiste nel creare un elemento di DNAin cui il gene di interesse viene sostituitocon un frammento di DNA che conferisceresistenza ad un antibiotico, come la neo-micina, fiancheggiato da due regioni omo-loghe a quelle del gene di interesse endo-geno. Il costrutto viene quindi inseritoall’interno di cellule staminali embriona-li murine stabilizzate, per favorire la ricom-binazione omologa.Le cellule staminali embrionali (cellule ES,embryonic stem cells) vengono preleva-te dalla massa cellulare interna (innercell mass) della blastocisti e mantenute incoltura in presenza di fattori come il LIF(fattore inibente la leucemia) o di cellule,come i fibroblasti, che ne impediscono ildifferenziamento. In queste condizioni lecellule ES mantengono intatta la loro capa-cità di differenziarsi in modo appropria-to in qualunque tessuto. Disponendo diqueste cellule in coltura è possibile intro-durre nel loro genoma il transgene diinteresse, mediante elettroporazione. Unaopportuna selezione eseguita mediantel’aggiunta di antibiotico nel mezzo di col-tura permette la sopravvivenza esclusi-vamente delle cellule in cui l’inserimen-to del costrutto è avvenuto nel giustoorientamento. Le cellule mutate vengonomicroiniettate in blastocisti che sarannopoi impiantate nell’utero di una femminabalia. Al termine della gravidanza siotterrà una progenie di topi chimerici; seil chimerismo è presente anche nellalinea germinale, questi animali possonotrasmettere il gene mutato alla progenie,allo stato eterozigote nella prima gene-razione e, per incroci successivi, allo sta-to omozigote (figura 3).Esistono attualmente molti modelli animali

Figura 3Metodologia per larealizzazione di untopo knockout medi-ante elettroporazionedi DNA in cellule sta-minali embrionali ditopo

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di malattie umane (transgenici o knockout)a carattere monogenico come la fibrosicistica, l’arteriosclerosi, le talassemie, laretinite pigmentosa e le sindromi familia-ri che predispongono allo sviluppo tumo-rale15,16. In relazione a questa ultima cate-goria, un esempio di utilizzo di un model-lo animale nella ricerca biomedica pro-viene dai nostri laboratori in cui da alcu-ni anni topi knockout eterozigoti per ilgene Ptch1 costituiscono un ottimo stru-mento per lo studio di alcune delle neo-plasie associate alla sindrome di Gorlin.La sindrome di Gorlin è una malattiamendeliana autosomica dominante, chesi manifesta con un’incidenza di 1/50.000-150.000 individui e dipende da un difet-to costituzionale in una delle due copie delgene oncosoppressore Patched1 (Ptch1).La proteina Ptch1 fa parte della com-plessa via di trasduzione del segnale diShh, un morfogeno diffusibile coinvolto inmolti dei processi che regolano lo svi-luppo embrionale e nel controllo dellaproliferazione cellulare. Mutazioni delgene Ptch1 determinano l’attivazionecostitutiva del patwhay di Shh ed il man-tenimento dello stato proliferativo dellecellule.I pazienti affetti dalla sindrome di Gorlinereditano una copia mutata del genePtch1, condizione che determina nume-rose anomalie di sviluppo ed una marcatapredisposizione alla tumorigenesi spon-tanea20. Le neoplasie associate a questa

sindrome sono il medulloblastoma, untumore del cervello che si sviluppa conuna incidenza del 10% in età infantile, sar-comi dei tessuti molli e fibromi ovarici. Ipazienti Gorlin, inoltre, manifestano unaspiccata suscettibilità agli effetti indotti dal-le radiazioni ionizzanti, che causa nellearee cutanee esposte a radioterapia, l’in-sorgenza di carcinomi a cellule basalimultipli. Questo carcinoma, noto anchecome basalioma, è il tumore maligno piùdiffuso al mondo; è stato calcolato che 1/3dei tumori che colpiscono la popolazio-ne di pelle bianca è un basalioma.I topi knockout eterozigoti per il genePtch1 sono stati ottenuti recentementemediante inattivazione nella linea germi-nale di una copia del gene Ptch1, tramitela sostituzione degli esoni 6 e 7 con unacassetta di resistenza alla neomicina21 erappresentano una perfetta fenocopiadella sindrome di Gorlin. Oltre a ricapi-tolarne tutti i sintomi tipici, questi topimantengono la caratteristica suscettibilitàallo sviluppo tumorale in seguito ad espo-sizione alle radiazioni ionizzanti. Questomodello animale è risultato utile perapprofondire le conoscenze degli eventimolecolari alla base dello sviluppo delcarcinoma a cellule basali6,22 e del medul-loblastoma23 (figura 4) e per identificar-ne gli stadi precoci. È stata inoltre stabi-lita una correlazione tra lo sviluppo tumo-rale e l’età dell’animale al momento del-l’irraggiamento per entrambe le neopla-sie, condizione che pone le basi per iden-tificare le cellule bersaglio dell’azionedelle radiazioni e di conseguenza stabi-lire una opportuna terapia farmacologicae/o genica.Topi knockout condizionali. I limiti dellametodologia knockout convenzionale con-sistono nella impossibilità di creare deglianimali transgenici in cui venga perdutala funzionalità di un gene indispensabileper lo sviluppo; per superare questo osta-colo nuove metodologie hanno portatorecentemente alla creazione di animali

Figura 4Immagini isopato-logiche di carcino-ma a cellule basali(A) e medullobla-stoma (B) ottenutidopo irrigamentodi topi Ptchneo6-7/+

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knockout definiti condizionali24.Negli animali knockout condizionali èpossibile accendere o spegnere l’e-spressione di un gene esclusivamente inun determinato tessuto o in un particola-re momento dello sviluppo.Per raggiungere questo obiettivo viene uti-lizzato l’enzima Cre, una DNA ricombinasisito-specifica proveniente dal batteriofa-go P1, che riconosce una sequenza diDNA di 34 pb del fago P1, chiamata lox Ped assente in piante ed animali. Questasequenza può essere inserita artificial-mente nel genoma animale ed essereutilizzata per determinare la rimozione diun frammento di DNA. Quando due siti loxP vengono inseriti nel DNA, la Cre ricom-binasi promuove la rimozione del seg-mento genomico fiancheggiato dallesequenze lox P.Per ottenere un knockout condizionale ènecessario, quindi, incrociare un anima-le in cui l’enzima Cre si trova sotto il con-trollo di un promotore specifico per un tes-suto bersaglio con un animale in cui ilgene di interesse è fiancheggiato da duesequenze lox P. Dall’incrocio di questidue animali si otterrà un modello in cuil’enzima Cre verrà espresso esclusiva-mente nel tessuto bersaglio, dove pro-muoverà la rimozione del gene di inte-resse (figura 5); nei tessuti in cui Cre nonsi esprime il gene sarà presente e fun-zionerà normalmente.Un esempio di utilizzo di un modelloknockout condizionale si ha nello studio delcarcinoma mammario,un tumore che si svi-luppa in seguito ad alterazioni del geneoncosoppressore Brca1. La delezione delgene Brca1 in condizione di omozigosirisulta letale ed è quindi impossibile avva-lersi di un modello knockout convenzionaleper lo studio di questa patologia.

Conclusioni

L’utilizzo di modelli animali transgenici dimalattie umane ha, in soli venti anni dal-

la loro scoperta, rivoluzionato la ricercabiomedica, consentendo sia di valutare lafunzione in vivo di oncogeni e geni onco-soppressori, che di identificare nuovi geniimplicati nell’insorgenza dei tumori.Nonostante la ricerca biomedica abbia fat-to enormi passi avanti nella comprensio-ne delle malattie a carattere monogenico,l’obiettivo futuro è quello di ampliare leconoscenze sulle malattie a carattere poli-genico, traguardo che risulta impensabi-le da raggiungere senza l’utilizzo diopportuni modelli animali.

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Figura 5Rappresentazioneschematica dellametodologia utiliz-zata per la creazio-ne di un modellomurino knockoutcondizionale (trat-ta da www.biotea-ch.ubc.ca)

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STUDI & RICERCHE


STUDI & RICERCHE

AbstractWireless-LAN systems offering broadband Internet access are already

being installed in aircraft of major airlines, but aviation authorities,with the support of commercial air carriers and major cellular

licensees, still forbid the use of cell phones on board. This paperreviews some of the issues regarding possible interference with

airborne navigation systems, then describes a study conducted withcomputer simulations to assess the exposure level of passengers and

crew to the electromagnetic field created by on-board use of cellphones. To reduce the computational requirements of the simulations,the study focused on a relatively small commercial plane (ATR42). In all

the cases examined, the computed electric and magnetic field valuesresulted to far below the benchmark ICNIRP exposure limits

stu

di &

ric

erc

he

V. LOPRESTO, R. PINTO, L. ARDOINO, S. MANCINI,

G. A. LOVISOLO


Mobile phones and aircrafts

Telefonia cellulare e aeromobili

La possibilità di utilizzo dei telefoni cellulari sugli aerei èun’interessante prospettiva commerciale di attualità.

L’installazione a bordo dell’aeromobile di una pico-celladedicata, collegata con un transponder satellitare esterno,

eliminerebbe il rischio di possibili interferenze con lastrumentazione di bordo, oltre a ridurre significativamente i

livelli di esposizione dei passeggeri

STUDI & RICERCHE


La rapida diffusione dei sistemi di radio-comunicazione e dei dispositivi elettroniciportatili offre interessanti prospettive di svi-luppo anche nel settore dell’aviazionecivile. Infatti, le maggiori compagnie aereedi linea hanno cominciato a installare retilocali senza fili (wireless local area network,W-LAN) su alcuni aeromobili, per offrirea bordo un servizio di accesso a Interneta larga banda. L’uso di telefoni cellulari abordo di aerei è, invece, ancora vietatodalle autorità dell’aviazione civile, conl’accordo dei vettori aerei commerciali edei principali gestori di telefonia cellula-re. La ragione di un tale divieto risiede nelfatto che l’uso di telefoni cellulari a bor-do di aerei può causare disturbi alla retedi comunicazione cellulare di terra e può,potenzialmente, produrre interferenzecon i dispositivi elettronici di bordo. Ciònon di meno, la possibilità di utilizzo deitelefoni cellulari a bordo, durante la fasedi crociera, è un’interessante prospettivacommerciale di attualità per le compagnieaeree di linea e per i gestori di telefoniamobile.I telefoni cellulari di ultima generazionesono in grado di offrire, oltre al servizio dichiamata vocale e di brevi messaggitestuali, servizi evoluti e diversificati qua-li, ad esempio, la video-chiamata e il tra-sferimento dati ad alta velocità. La possi-bilità per i passeggeri di usufruire a bor-do di questi servizi sarebbe senz’altro unvalore aggiunto, in specie sui voli di lun-go raggio.

In letteratura si ritrovano diversi studi sul-le possibili interferenze dei telefoni cel-lulari con i dispositivi elettronici di bordodegli aeromobili, di cui nella sezione suc-cessiva è presentata una breve rasse-gna.Vi è tuttavia da considerare anche unaltro aspetto, che riguarda l’esposizionedei passeggeri e del personale di servi-zio al campo elettromagnetico irradiatodai telefoni cellulari all’interno di unambiente sostanzialmente chiuso (la cabi-na passeggeri).Nell’intento di contribuire all’approfondi-mento necessario per la sicurezza, inquesto lavoro è stato condotto uno studiopreliminare, realizzato mediante simula-zioni numeriche e considerando condi-zioni semplificate, sulla valutazione delcampo elettromagnetico irradiato datelefoni cellulari all’interno della cabinapasseggeri di un aeromobile.

Interferenze elettromagnetichecon la strumentazione di bordo

A. Disturbi ai sistemi elettronici di bordo

I problemi di interferenza elettromagne-tica sulla strumentazione elettronica dibordo degli aeromobili riguardano prin-cipalmente la trasmissione di dati ecomandi, nonché i sistemi di radionavi-gazione (sistemi ILS,VOR e GPS). La dif-fusione dei dispositivi elettronici portati-li (portable electronic devices, PED) haesteso la possibilità di interferenza trasistemi elettronici in generale e in situa-zioni particolari, come a bordo di aero-mobili. Una revisione dei dati su presun-ti disturbi indotti ai sistemi aeronautici daiPED è stata pubblicata alcuni anni fa1,offrendo un panorama piuttosto articola-to in un arco di molti anni (1986-1999), cheriguarda quasi tutti i sistemi di bordo: dalpilota automatico ai sistemi di assistenzaalla navigazione (figura 1). I dispositiviindividuati come fonte di disturbo sono

Figura 1Sistemi di bordodisturbati da dispo-sitivi radio portati-li 1

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stati 118, di cui 25telefoni cellulari, 25calcolatori portatili, 14PED non identificati e13 giochi elettronici.Tuttavia, lo studio èstato condotto preva-lentemente su aero-mobili di non recentefabbricazione, per lopiù sprovvisti dei siste-mi e degli accorgi-menti per la protezio-ne dalle interferenzeelettromagnetiche.Sono stati altresì con-dotti, sebbene consuccessi limitati, studiper quantificare lesoglie di suscettività dei ricevitori di bor-do 2.Nelle tabelle 1 e 2 sono riportate, rispet-tivamente, le bande di frequenza di fun-zionamento dei principali sistemi radio dibordo e dei principali sistemi di telefoniacellulare. Quantunque non vi sia sovrap-posizione delle frequenze di interesse, èstata però evidenziata la possibilità chel’intermodulazione tra due telefoni cellu-lari molto vicini possa produrre emissio-ni nella banda di frequenza di funziona-mento del sistema GPS.Lo studio sulle possibili interferenze deri-vanti dai prodotti di intermodulazione didue sorgenti radio molto vicine è statoaffrontato, in via preliminare 3, attraversoil calcolo fino al 5° ordine di diverse com-binazioni di sorgenti (CDMA/TDMA, PCS,DCS, GSM), e ha evidenziato la possibi-lità di interferenze nelle bande di funzio-namento dei dispositivi radio aeronautici(tabella 3).Tuttavia, queste si sono rivelateconsiderazioni teoriche che non sonoarrivate a quantificare gli effetti dell’in-terferenza in condizioni reali, né a defini-re il rischio effettivo di disturbo operativo,che non è stato rilevato sperimentalmen-te.

Per quanto concerne il rischio di possibi-li interferenze sui sistemi di navigazione dibordo, studi sperimentali recenti3, riguar-danti telefoni cellulari GSM e CDMA incondizioni di normale operatività, hannoevidenziato che nessuno dei telefoni esa-minati è in grado di causare disturbi. Amaggior ragione, l’installazione a bordodell’aeromobile di una pico-cella dedicata,riducendo sensibilmente la potenza emes-sa dai telefoni, abbatterebbe ulterior-mente il rischio di possibili interferenze.

B. Normative di sicurezza

La Federal Communications Commission(FCC) statunitense ha fissato le linee gui-da riguardanti le emissioni di sorgenti disegnali radio 4. Nella sezione 22 sonoriportate le regole sull’uso dei dispositi-vi elettronici portatili a bordo di aeromo-

Aircraft Systems Abbrev. Receive Freq. Range (MHz)

HF Communications HF 2.850 - 23.350Marker Beacon MB 74.8 - 75.2

VHF Omni-Range VOR 108 - 117.95Localizer LOC 108.1 - 111.95

Very High FrequencyCommunication VHF 118 - 137

Glideslope GS 328.6 - 335.4Distance MeasurementEquipment/ Tactical Air DME/TACAN 962 - 1213

NavigationAir Traffic Control ATC

Transponder – Mode S Mode S 1030Traffic Collision

Avoidance System TCAS 1090Airborne MobileSatellite Service AMSS 1530 - 1559

Global PositioningSystem GPS 1575.42 +/- 2

Microwave LandingSystem MLS 5031 - 5090.7

Tabella 1Bande di frequenzadi funzionamentodei principali radio-sistemi aeronauticidi bordo 2

Wireless Technology Handset Transmit Frequency (MHz)

CDMA / TDMA / AMPS 824 - 849

GSM 880 - 915

PCS 1850 - 1910

Bluetooth / 802.11b 2400 - 2497

2400-2483

DCS 1800 / DCS 1900 1710 - 1785

iDEN 806 - 821

Tabella 2Bande di frequenzadi funzionamentodei principali siste-mi di comunicazio-ne radio 2

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bili, ove si specifica che il divieto all’usoa bordo dei telefoni cellulari è motivatodalla necessità di prevenire interferenzecon la rete di comunicazione cellulare diterra durante le fasi di decollo e atter-raggio (a causa della prossimità), mentrenon fa riferimento a potenziali interfe-renze con i sistemi aeronautici di naviga-zione. La Radio Technical Commission forAeronautics (RTCA) e la EuropeanOrganisation for Civil Aviation Equipment(EUROCAE) pubblicano regolarmente,e spesso congiuntamente, raccomanda-zioni sui requisiti di sicurezza degli aero-mobili e dei relativi servizi a terra 5-8.Naturalmente, le raccomandazioni nonsono leggi, ma rappresentano linee gui-da che sono utilizzate dalle autorità pre-poste, a livello nazionale o sovranaziona-le, a emanare le direttive. Tra i diversidocumenti pubblicati, particolare rile-vanza ha il documento preparato con-giuntamente da RTCA e EUROCAE“Environmental conditions and test pro-cedures for airborne equipment” conedizioni aggiornate nel tempo 8, in cuisono definite le procedure standard dicontrollo della strumentazione e dell’e-

quipaggiamento degli aeromobili, nonchéi livelli di suscettività elettromagneticaper i quali le apparecchiature installatedevono essere provate.

Esposizione ai campi elettroma-gnetici

Nel caso in cui si consentisse l’uso deltelefono cellulare a bordo di aerei (duran-te la fase di crociera), si potrebbero ave-re numerose sorgenti di 1 o 2 W in anten-na simultaneamente emittenti radiofre-quenza in uno spazio delimitato da pare-ti sostanzialmente riflettenti. Ci si puòdomandare quale sarebbe, in una siffat-ta situazione, il livello di esposizione deipasseggeri.A questo proposito, occorre considerareche, da un punto di vista metodologico, ilproblema dell’esposizione umana ai cam-pi elettromagnetici irradiati da telefonicellulari presenta aspetti peculiari 9, chepossono essere definiti attraverso iseguenti elementi: il soggetto esposto sitrova nelle immediate vicinanze di una sor-gente di bassa potenza; l’esposizione èestremamente localizzata, ma interessa

Wireless Devices Intermod. Intermod. Potential Aircraft Product Product (*) Bands Interfered

31 - 91 f2 – f1 MB(CDMA/TDMA/AMPS) 911 - 1006 2f2 – f1 DME/TACAN

and GSM 942 - 1097 3f2 – 2f1 DME/TACAN, ATC Mode S, TCAS1557 - 1667 3f2 – f1 GPS, AMSS

(CDMA/TDMA/AMPS) 1001 - 1086 f2 – f1 DME/TACAN, ATC Mode S(CDMA/TDMA/AMPS) 0 - 147 3f2 – f1 HF, MB, VOR, LOC, VHF

and 802.11b 1551 - 1659 f2 – f1 AMSS, GPSGSM and 802.11b 0 - 345 3f2 – f1 HF, MB, VOR, LOC, VHF, GS

1485 - 1603 f2 – f1 AMSS, GPSGSM and DCS 0 - 120 2f2 – f1 HF, MB, VOR, LOC, VHF1800/1900 0 - 1035 3f2 – f1 HF, MB, VOR, LOC, VHF, GS,

DME/TACAN, ATC Mode S(CDMA/TDMA/AMPS) 1569 - 1639 3f2 – f1 GPSPCS + iDEN 1029 - 1104 f2 – f1 DME/TACAN,

ATC Mode S, TCAS

(*) Per semplicità, l’ordine di f2 and f1 è interscambiabile. Per esempio, 2f2 – f1 può rappresentare anche 2f1 – f2.

Tabella 3Prodotti dell’inter-modulazione trasorgenti radio epotenziali interfe-renze con disposi-tivi aeronautici 2

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una parte del corpo altamente disomo-genea.Per questo sono state definite proceduredi test che ogni telefono cellulare devesuperare prima di essere immesso incommercio 10-11, onde valutare, nelle con-dizioni peggiori, che l’effettiva potenzaelettromagnetica indotta nella testa del-l’utente sia conforme ai livelli stabiliti dal-le norme.Nel caso specifico dell’uso di telefonicellulari a bordo di aerei, oltre alle sud-dette questioni, sussiste una situazione incui diverse sorgenti, vicine tra loro, irra-diano in un ambiente chiuso delimitato dapareti sostanzialmente riflettenti. In talcaso, per una valutazione dell’esposizio-ne è necessario conoscere anche i livel-li del campo elettromagnetico generatodall’insieme delle sorgenti irradianti(telefoni).

Valutazione del rischio da esposizione

La valutazione del rischio derivante daesposizione ai campi elettromagneticideve essere correlata a indicazioni quan-titative, come stabilito dalle linee guidadell’International Commission on Non-Ionising Radiation Protection (ICNIRP) 12,recepite anche da una Raccomandazionedella Commissione Europea 13. La gran-dezza di base per valutare l’esposizionedi organismi biologici ai campi elettro-magnetici nelle banda delle radiofre-quenze è il tasso di assorbimento speci-fico (specific absorption rate, SAR), cioè lapotenza dissipata in una massa unitaria dimateriale biologico (W/kg).A partire dai limiti imposti alla grandez-za di base (limiti di base), sono stati defi-niti limiti sulle grandezze derivate inten-sità del campo elettrico (E) e intensità delcampo magnetico (H), che possono esse-re misurate direttamente nell’ambiente(limiti di riferimento).I limiti di riferimento per i livelli di cam-po elettromagnetico alle radiofrequen-

ze, previsti per la popolazione, nelle lineeguida dell’ICNIRP (riferiti alla frequenzadi 1800 MHz) 12, nella raccomandazioneeuropea 13 e nella normativa italiana sonoriportati in tabella 4.

Esposizione ai campi elettromagneticiall’interno di un aeromobile

Come si è detto, la valutazione dell’espo-sizione ai campi elettromagnetici irradia-ti da telefoni cellulari all’interno di un aero-mobile presenta la specificità che sor-gente e soggetto esposto si trovano in unambiente chiuso.Per consentire l’uso dei telefoni cellulari abordo durante la fase di crociera, sareb-be necessario installare nella cabina pas-seggeri un sistema simile a una stazioneradio-base a pico-cella, collegato a untrasponditore satellitare esterno per l’in-terconnessione con la rete di telecomuni-cazioni terrestre. L’installazione di un talesistema consentirebbe il funzionamento deitelefoni cellulari con livelli di potenza mol-to bassi, così riducendo sensibilmente ilivelli di campo irradiato e, quindi, l’espo-sizione dei passeggeri, nonché il rischiodi interferenze con i sistemi di navigazio-ne di bordo.Il sistema GSM a 1800 MHz, per la sua dif-fusione e i livelli di potenza di funziona-mento relativamente bassi, è quello chemeglio si presta all’implementazione di unservizio di telefonia cellulare a bordo diaerei. Pertanto, in questo studio sono sta-ti considerati telefoni GSM operanti a1800 MHz (vicini, in frequenza, anchealla nuova generazione di telefoni UMTS,che operano nella banda di frequenze

LINEE GUIDA FREQUENZA (MHz) E (V/m) H (A/m) S (W/m2)E NORMATIVE

ICNIRP 1998 & UE 1999 1800 58.3 0.16 9Italia (DPCM 8/7/2003) Da 3 a 3000 20 0.05 1Italia (DPCM 8/7/2003)* Da 3 a 300.000 6 0.016 0.1

(*) Valori di attenzione e Obiettivi di qualità all’interno di edifici adibiti a permanenze giornalieresuperiori alle 4 ore.

Tabella 4Limiti di riferimen-to delle principalilinee guida inter-nazionali ed euro-pee e della norma-tiva italiana per ilivelli dei campielettrico (E) emagnetico (H) edella densità dipotenza (S) alleradiofrequenze

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intorno a 2 GHz). La potenza media mas-sima che può essere emessa da un telefo-no cellulare GSM operante a 1800 MHz èpari a 0,125 W (1 W di picco). Se il segna-le di rete è di elevata qualità, il telefono puòfunzionare con livelli di potenza moltoinferiori (di oltre 100 volte) al livello mas-simo. Analogamente, un telefono UMTS,che opera nella banda di frequenze intor-no a 2 GHz, può funzionare con livelli dipotenza inferiori anche al millesimo diwatt.

Valutazione del campo elettro-magnetico prodotto dai telefo-ni cellulari all’interno di un aero-mobile (ATR42)

Anche se, sulla base delle considerazio-ni appena illustrate, si potrebbero prefi-gurare soluzioni tecniche tali da mini-mizzare il problema dell’esposizione deipasseggeri (pur in presenza di numero-si telefoni cellulari contemporaneamenteemittenti radiofrequenza), in questo lavo-ro è stata approfondita l’analisi della valu-tazione dei livelli ambientali di campo elet-tromagnetico possibili nelle condizionidi esposizione peggiori.

Metodi e modelli

In particolare, è stato condotto uno studio,basato su simulazioni numeriche, delcampo elettromagnetico irradiato datelefoni cellulari all’interno di un aero-mobile, al fine di valutare il livello di espo-sizione dei passeggeri e del personale diservizio. L’analisi ha considerato una con-dizione di caso-peggiore dal punto divista dell’esposizione, allo scopo di valu-tare se i livelli di riferimento fissatidall’ICNIRP 12 possano essere raggiunti osuperati. Si è scelto di affrontare il calco-lo del campo elettromagnetico all’internodi un aeromobile commerciale di relati-vamente piccole dimensioni (ATR42, figu-ra. 2a), per semplificare il problema eridurre i tempi di calcolo. L’ATR42 è unvelivolo bimotore a elica, con lunghezzadi 22,7 m e altezza di 7,7 m, che prevedeil trasporto di 42 passeggeri (figura 2b).Il codice di calcolo utilizzato (CSTMicrowave Studio 5.0) si basa sul meto-do degli integrali finiti (finite integral tech-nique, FIT) 14, ed è dotato di un’interfac-cia grafica evoluta di tipo CAD per la crea-zione di modelli di strutture, nonché di unaprocedura automatica, basata su un siste-ma esperto, per la generazione del gri-gliato. Le simulazioni numeriche sonostate realizzate considerando una geo-metria essenziale e condizioni molto sem-plificate, ma che, da un punto di vista elet-tromagnetico, possono simulare una con-dizione di caso-peggiore per l’esposi-zione. Nello sviluppo del modello nume-rico dell’aeromobile è stata consideratasolo la cabina passeggeri. Il modello con-siste di una cavità cilindrica chiusa conbase ellittica, rappresentante la cabinapasseggeri, troncata longitudinalmentenella parte inferiore dal piano di appog-gio dei sedili e del corridoio (figura 3).Il materiale considerato per le pareti è l’al-luminio (avente una conducibilità elettri-ca σ = 3,73 107 S/m). Le dimensioni effet-tive del modello numerico sono di 16,4 m

Figura 2aATR42, velivolo bi-motore con unalunghezza di 22,7me cabina larga 2,6mprevede il trasportodi 42 passeggeri

Figura 2bSezione orizzonta-le/longitudinale diun ATR42 con sedi-li passeggeri (D:porta, G: cucina, T:toeletta, C: guardaroba)

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condizioni di un utilizzo limitato dei telefo-ni nel volume considerato; 2) 24 sorgen-ti, disposte alternativamente sul lato cor-ridoio e sul lato finestrino in tutte le file disedili, così da ottenere una distribuzioneregolare di sorgenti nel volume conside-rato, rappresentativa di un utilizzo estesodei telefoni (57% dei passeggeri impe-gnati in conversazione); 3) 4 sorgentidisposte come nel caso 2), ognuna a con-tatto con un fantoccio (simulante un pas-seggero). Per i casi suddetti sono state cal-colate le distribuzioni dei campi elettricoa magnetico all’interno della cabina.Nelle figure 4 e 5 sono illustrate rispetti-vamente le distribuzioni dei campi elet-

di lunghezza, 2,6 m di larghezza, 1,9 m dialtezza rispetto al piano del corridoio. Persimmetria di calcolo sono stati conside-rati 40 posti disposti a coppia su entram-bi i lati del corridoio centrale. La confi-gurazione riproduce con sufficiente rea-lismo la disposizione dei posti dell’aero-mobile ATR42.Le sorgenti, simulanti telefoni radiomobi-li GSM operanti a 1800 MHz, sono dipolia semi-onda, funzionanti alla frequenza di1800 MHz e alimentati nominalmente con1 W di potenza. I dipoli sono posizionatiall’altezza di 1,1 m dal pavimento (corri-spondente al livello della testa di un indi-viduo adulto in posizione seduta). Ognidipolo è alimentato mediante una portadiscreta, posta nel traferro del dipolo, in cuiè impresso un impulso gaussiano modu-lante l’ampiezza di una sinusoide a 1800MHz. Il grigliato generato dal sistemaesperto del codice ha un passo variabi-le, con una risoluzione minima di circa 1mm (corrispondente a 1/160 della lun-ghezza d’onda λ alla frequenza di 1800MHz). Inoltre, è stato implementato unmodello semplificato di passeggero adul-to in posizione seduta; si tratta di un fan-toccio cilindrico (raggio di 15 cm, altezza1,2 m), avente una massa di circa 80 kg ele cui proprietà fisico-dielettriche sonoquelle del sangue, vicine ai valori media-ti su tutti i tessuti del corpo: densità ρ =1000 kg/m3, conducibilità elettrica σ = 2S/m, permittività εr = 59,4 (queste ultimegrandezze sono riferite alla frequenza di1800 MHz).

Risultati

Sono stati esaminati tre casi paradigma-tici dal punto di vista della distribuzionedel campo elettromagnetico all’internodella cabina, differenti per numero edisposizione delle sorgenti: 1) 4 sorgen-ti in corrispondenza dei quattro sedilidisposti agli estremi della cabina (lato fine-strino), in modo da esaltare al massimo le

Figura 3Modello numericodella cabina pas-seggeri con unasorgente e un simu-latore dielettrico dipasseggero

Figura 4Distribuzioni calco-late del campo elet-trico, normalizzatea 1 W di potenzairradiata da ognisorgente: in unasezione verticale incorrispondenza del-l’asse di simmetrialongitudinale, chetaglia il corridoiodella cabina (a); inuna sezione verti-cale in corrispon-denza dell’asse disimmetria trasver-sale, che passa perla fila mediana disedili (b)

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trico (E) e magnetico (H), riferite al caso(II) e normalizzate a 1 W di potenza irra-diata da ogni sorgente, in una sezione ver-ticale in corrispondenza dell’asse di sim-metria trasversale, che passa per la filamediana di sedili (z = 8,2 m, figure 4a e5a), e in una sezione verticale in corri-spondenza dell’asse di simmetria longi-tudinale, che taglia il corridoio della cabi-na (x = 0 m, figure 4b e 5b). Le distribu-zioni dei campi E e H sono sostanzial-mente uniformi, con alcuni “punti caldi”(hot-spots): una situazione tipica di unacavità con pareti metalliche, caratterizza-ta da propagazione e riflessione sullepareti. I valori delle intensità del campoelettromagnetico nei punti caldi, se nor-malizzati alla potenza di 0,125 W (pari allapotenza media massima irradiata da untelefono GSM operante a 1800 MHz),sono comunque inferiori ai limiti di rife-rimento stabiliti dall’ICNIRP 12.Nella tabella 5 è riportato un riepilogo

dei risultati per i tre casi esaminati,normalizzati alla potenza di 0,125 W.Confrontando i valori riportati nella tabel-la 5 con i limiti di riferimento riportati nel-la tabella 4, si può vedere che, in tutti e trei casi considerati, i livelli di campo elettricoe magnetico calcolati all’interno dellacabina passeggeri sono molto inferiori ailimiti di riferimento stabiliti dall’ICNIRP 12

e non eccedono, tranne che in alcunipunti caldi del caso (2), i limiti della benpiù restrittiva normativa italiana. Inoltre, irisultati riportati nella tabella 5 eviden-ziano che, a parità di configurazione del-le sorgenti (casi 1 e 3)), la presenza dimasse dissipative (i fantocci) molto vici-ne alle sorgenti (caso (3)) determina unaforte riduzione (> 60%) delle intensitàmedie dei campi elettrico e magneticorispetto al caso (1). Il caso (3) si avvicinamaggiormente ad una configurazionereale, con i telefoni tenuti in mano dagliutenti.

CAMPO ELETTRICO E (V/m) CAMPO MAGNETICO H (A/m)MEDIA DEV. STD. MASSIMO MEDIA DEV. STD. MASSIMO

CASO Piano T Piano L Piano T Piano L Piano T Piano L Piano T Piano L Piano T Piano L Piano T Piano L

(I) 3,44 2,41 1,30 0,93 7,93 8,66 0,014 0,011 0,005 0,004 0,032 0,031

(II) 9,56 8,46 3,38 3,11 23,24 24,50 0,043 0,032 0,013 0,011 0,093 0,093

(III) 0,94 0,78 0,33 0,24 2,35 1,90 0,004 0,003 0,001 0,001 0,010 0,008

(I) 4 sorgenti in corrispondenza dei quattro sedili disposti agli estremi della cabina (lato finestrino).(II) 24 sorgenti, disposte alternativamente sul lato corridoio e sul lato finestrino in tutte le file di sedili.(III) 4 sorgenti disposte come nel caso (I), ognuna a contatto con un fantoccio (simulante un passeggero).

Tabella 5.Analisi delle distri-buzioni di campoelettrico e magne-tico, normalizzatealla potenza di0,125 W, in unasezione verticale incorrispondenza del-l’asse di simmetriatrasversale (Piano T)e in una sezioneverticale in corri-spondenza dell’as-se di simmetria lon-gitudinale (Piano L)

Figura 5Distribuzioni calco-late del campomagnetico, norma-lizzate a 1 W dipotenza irradiatada ogni sorgente:in una sezione ver-ticale in corrispon-denza dell’asse disimmetria longitu-dinale, che taglia ilcorridoio della cabi-na (a); in una sezio-ne verticale in cor-rispondenza del-l’asse di simmetriatrasversale, che pas-sa per la fila media-na di sedili (b)

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Conclusioni e prospettive

È stato condotto uno studio, basato susimulazioni numeriche, per valutare i livel-li di campo elettromagnetico prodotti dal-l’uso di telefoni cellulari nell’ambienteall’interno della cabina passeggeri di unaeromobile. I risultati dell’analisi sonoriferiti a una condizione di caso-peggio-re dal punto di vista espositivo: sorgentiirradianti alla massima potenza in unacavità metallica chiusa, in assenza degliutenti, di fatto masse dissipative (casi (1)e (2)). In tutti i casi esaminati, i livelli dicampo elettrico e magnetico riscontratinella cabina passeggeri sono molto infe-riori ai limiti di riferimento stabiliti dallenormative internazionali di protezione.Nel caso siano considerati anche i pas-seggeri (caso (3)), a parità di condizionidi irraggiamento delle sorgenti, è statavalutata una riduzione dei livelli di cam-po elettromagnetico nella cabina supe-riore al 60%.In una situazione reale, sarebbe neces-sario installare a bordo una pico-celladedicata. Questa eviterebbe i disturbialla rete cellulare di terra e consentireb-be il funzionamento dei terminali radio-mobili con livelli di potenza sensibilmenteinferiori (di oltre 100 volte) alla potenzamassima, così riducendo ulteriormente ilivelli di campo elettromagnetico irradia-to nell’ambiente. Ne consegue che, inuna condizione d’uso reale dei telefonicellulari a bordo, l’esposizione dei pas-seggeri e del personale di assistenzapresenterebbe livelli sensibilmente infe-riori ai limiti di riferimento stabiliti anchedalle normative più restrittive. Per quan-to concerne il rischio di possibili interfe-renze sui sistemi di navigazione di bordo,studi sperimentali recenti 3, riguardantitelefoni cellulari GSM e CDMA in condi-zioni di normale operatività, hanno evi-denziato che nessuno dei telefoni esami-nati è in grado di causare disturbi. Amaggior ragione, l’istallazione a bordo

dell’aeromobile di una pico-cella dedi-cata, riducendo sensibilmente la potenzaemessa dei telefoni, abbatterebbe ulte-riormente il rischio di possibli interfe-renze.

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Acronimi

Sistemi di comunicazione cellulareAMPS American analog advanced Mobile Phone

System

CDMA Code Division Multiple Access

DCS Digital Cellular System

FDMA Frequency Division Multiple Access

GSM Global System for Mobile communications

iDEN integrated Digital Enhanced Network

PCS Personal Communications Service

TACS Total Access Communications System

TDMA Time Division Multiple Access

UMTS Universal Mobile Telecommunications

System

Radio-sistemi aeronautici di bordoAMSS Airborne Mobile Satellite Service

ATC Air Traffic Control

DME Distance Measurement Equipment

GPS Global Positioning System

GS Glidescope

MB Marker Beacon

MLS Microwave Landing System

LOC Localiser

TACAN Tactical Air Navigation

TCAS Traffic Collision Avoidance System

VOR VHF Omni Range

Enti normatoriEUROCAE European Organisation for Civil Aviation

Equipment

FCC Federal Communications Commission

RTCA Radio Technical Commission for

Aeronautics

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AbstractTo solve the widespread problem of contaminated drinking water,home purifiers are now sold in Italy as well as other countries. Thisarticle describes how these devices work, how safe they are to use

and how safe the water they produce, in the broad context ofregulations on drinking water and mineral water. A new devicebeing developed by ENEA to treat municipal water and ground

water could provide greater chemical and bacteriological safety.However, the appearance of these new systems makes it neces-

sary to update existing regulations

stu

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MASSIMO PIZZICHINI,ALFONSO POZIO, CLAUDIO RUSSO


I depuratori domestici dell’acqua potabile

Il problema di migliorare la qualità dell’acqua di rete, serven-dosi di piccoli depuratori domestici, è sempre più attuale. Ma è

necessario vigilare al fine di garantire l’utente sulla efficacia eaffidabilità dei potabilizzatori: ciò implica anche la definizione

di un quadro normativo chiaro

Home drinking-waterpurifiers

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L cerie, industrie chimiche, farmaceuticheecc.).Le principali contaminazioni derivanodalle seguenti sostanze: ammonio, nitri-ti, nitrati, solfati e fosfati, metalli pesanti,fra cui cromo III e cromo VI, arsenico,piombo, cadmio, mercurio, idrocarburiclorurati, tensioattivi, pesticidi ecc.I metalli pesanti sono associati a certetipologie di produzione industriale, metal-lurgiche, galvaniche, conciarie, mentrecontaminanti di tipo organico sono asso-ciati ad industrie petrolchimiche, di mate-rie plastiche, farmaceutiche ecc.Alcune regioni italiane presentano qua-dri di contaminanti delle acque di faldatipici delle tipologie industriali; ad esem-pio in Lombardia i contaminanti derivantidalle attività dell’uomo sono: l’azoto nitri-co, il nichel, il cromo l’arsenico, i pesti-cidi, i composti organici alogenati, gliidrocarburi policiclici aromatici.

Quadro normativo sulle acquead uso potabile

Una rapida analisi del quadro normativoci permetterà di capire la distinzione fon-damentale che esiste tra acque minera-li ed acque adatte al consumo umano opotabili. Questa premessa è importanteperché, come vedremo, i dispositividomestici che possono legalmente esse-re commercializzati devono obbligato-riamente trattare acque già adatte al con-sumo umano o potabili. Tuttavia l’acquaprodotta da tali dispositivi da un punto divista qualitativo si può avvicinare mag-giormente alle caratteristiche di un acquascarsamente mineralizzata o oligomine-rale. Per definizione, tuttavia non puòessere definita tale perché non ha la stes-sa provenienza. Quindi, in presenza diun’acqua “buona da bere” ma non pota-bile .La normativa vigente nel nostro Paeseindividua tre tipi di acque destinate al con-sumo umano: le “acque idonee al con-

’acqua è la più importante risorsa natu-rale necessaria allo sviluppo e alla soprav-vivenza del genere umano. Gli esseriviventi, fra cui l’uomo, sono costituiti d’ac-qua per oltre il 65%.L’acqua è fondamentale per le funzionibiologiche, quindi è importante per lasalute e il benessere dell’uomo.La carenza d’acqua nel pianeta dipendedai cambiamenti climatici, dalla crescitadella popolazione, dal cambiamento del-lo stile di vita specialmente nei paesiindustrializzati 1.L’acqua purtroppo non è un bene comu-ne, cioè non è garantita e disponibileper tutti, come l’aria, ma risulta un privi-legio per le società più avanzate, e unmiraggio per i paesi poveri.Attualmente circa un miliardo e mezzo dipersone non hanno accesso all’acquapotabile (Africa, Asia, Sud America, India),e si stima ragionevolmente che nel 2025raggiungeranno i tre miliardi 2,3. Oltre3.000 persone al giorno muoiono permancanza d’acqua o perché impieganoacque contaminate. La scarsa disponibi-lità idrica è drammatica per i paesi in viadi sviluppo, ma coinvolge anche quelliindustrializzati.In un continente industrializzato come ilnostro, la qualità dell’acqua risulta forte-mente compromessa dalle attività indu-striali e dalla densità di popolazione 4.Il prezzo dell’acqua potabile, che com-prende anche la quota di depurazione deireflui, è indicativo anche del livello dicontaminazione dell’acqua primaria difalda o da altre fonti.Questo è il costo del metro cubo d’ac-qua potabile in Europa: 4,2 e a Berlino;2,9 e a Zurigo; 1,85 e a Bruxelles; 0,9e ad Atene; 0,62 e a Roma.L’acqua in Europa è largamente trattatachimicamente per evitare rischi di con-taminazione specialmente se si consideraun distretto industriale di certe dimen-sioni, con tipologia produttiva a rischioambientale (cementifici, raffinerie, con-

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sumo umano” (meglio conosciute come“acque potabili”), le “acque minerali” ele “acque di sorgente” 5.Circa la definizione d’acqua potabile, ilDPR 236/88 e il DL 27/2002 stabilisconoi requisiti di qualità che devono posse-dere le acque destinate al consumo uma-no, qualunque ne sia l’origine (sia sevengano prelevate direttamente alla fon-te, sia se vengano distribuite da acque-dotti pubblici). Secondo tale decreto, cherecepisce la direttiva europea 80/778,un’acqua per definizione si dice potabi-le quando è limpida, trasparente, incolo-re, non contiene sostanze dannose allasalute (batteri patogeni), e se la quantitàdei sali in essa disciolta non supera ivalori stabiliti nelle tabelle allegate allalegge stessa.Oltre i valori di CMA (ConcentrazioneMassima Ammissibile) dei sali disciolti,lo stesso DPR introduce il concetto divalori guida di concentrazione (VG) chevengono intesi all’art. 3 comma 3 come:“Obiettivi al cui raggiungimento l'attivitàamministrativa deve tendere”. Infine sta-bilisce allo stesso articolo, comma 4, laconcentrazione minima richiesta per leacque che subiscono addolcimento.Se l’acqua della rete idrica è prelevatada laghi, sorgenti, pozzi o falde acquife-re, ed i parametri non rientrano nei limi-ti di legge prescritti, essa è immessanegli impianti di potabilizzazione per untrattamento specifico, anche disinfettan-te, attraverso l’aggiunta di composti delcloro, che prevengono anche eventualicontaminazioni durante la distribuzione.Le acque minerali naturali sono ben altracosa rispetto all’acqua potabile: il DL105/92 spiega che un'acqua mineraledeve avere: "Un'origine profonda e pro-tetta, essere confezionata all'origine, ave-re la purezza batteriologica originaria,avere caratteristiche batteriologiche

costanti ed effetti favorevoli alla salute….”,sono cioè delle acque medicinali che, inconsiderazione delle sostanze ivi disciol-te, “sono dotate di particolari virtù tera-peutiche”.Proprio per la loro peculiare caratteristi-ca, queste acque, sono state regola-mentate, anche in sede europea, conappropriata legislazione* che ha per-messo alcune deroghe dai limiti impostidall’allegato uno del DPR 236/88.Il DM n. 542/92 e il DM n. 11/9/2003 sta-biliscono i criteri di valutazione dellecaratteristiche che devono avere taliacque, fissando i valori limite d’alcunesostanze contaminanti presenti (floruri,arsenico, antimonio ecc.).Le acque che non hanno “effetti favore-voli alla salute” sono invece classificatecon il termine di "acque di sorgente".Esse possono essere imbottigliate e com-mercializzate, ma rientrano negli ambitidei DPR 236/88, DL 31/2001 e 27/2002(parametri da rispettare). Le acque disorgente non possono subire trattamen-ti di potabilizzazione, aggiunta di sostan-ze battericide o batteriostatiche, e qual-siasi altro trattamento suscettibile di modi-ficare il microbismo dell’acqua (DL339/99).

* Infatti il DPR 236/88, all’art. 2 comma 2 stabilisce che: “restano escluse dal campo di applicazione del presente decreto le acqueminerali e termali”.

Figura 1Il Lago di Bracciano,riserva idrica delComune di Roma

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Tutte o quasi le acque italiane commer-cializzate sono considerate dal legisla-tore minerali naturali, come si deducedall’elenco pubblicato sulla GazzettaUfficiale della Comunità Europea 24/99 del7/7/2000.Le acque minerali, quelle di sorgente equelle potabilizzate sono “adatte al con-sumo umano”, ma il concetto di qualitàè solo in parte univoco. Infatti, tutte devo-no essere batteriologicamente pure enon devono contenere sostanze tossicheo nocive, oltre certe concentrazioni indi-cate per legge. Tuttavia, i valori limite diqueste concentrazioni possono esseremaggiori o minori per le acque minera-li, in alcuni casi addirittura indefiniti rispet-to ai valori imposti per acque potabili edi sorgente. Ad esempio, la presenza dicadmio oltre i 5 mg/L rende non potabi-le l’acqua di rubinetto, mentre nell’acquaminerale può essere maggiore di 10mg/L senza neanche incorrere in obbli-ghi di comunicazione; per il nichel, con-siderato nocivo nell’acqua di casa sesupera i 20 mg/L di concentrazione, nonè addirittura prevista alcuna soglia limi-te nelle acque minerali imbottigliate; ilcromo totale (nelle forme esavalente e tri-valente) è consentito nella misura mas-sima di 50 mg/L nell’acqua di rubinetto,mentre è tollerato fino a 50 mg/L nella solaforma esavalente nelle acque minerali enon è previsto alcun valore limite per ilcromo totale; per gli altri veleni come ilpiombo, il mercurio ed il selenio le per-centuali massime consentite (CMA) nel-l’acqua di rubinetto sono le stesse chela normativa sulle acque minerali indicacome soglia oltre la quale è prevista lasemplice comunicazione al Ministero el’indicazione in etichetta.Perché è così difficile conciliare il qua-dro normativo per le due categorie? Ilbuon senso vorrebbe che si definisseun’unica tipologia di acqua adatta per ilconsumo umano precisando limiti ugua-li sia per le acque minerali che per quel-

le potabili e di sorgente. Ciò che rendeinattuabile quest’ipotesi è che la leggestabilisce le operazioni consentite e nonsulle acque minerali.L’acqua minerale non può essere pota-bilizzata, può essere trattata solo perseparare alcuni componenti indesidera-bili, comunque senza modificare la com-posizione salina in quelle componenticaratteristiche.Le concentrazioni massime ammissibilisono importanti per i dispositivi di addol-cimento delle acque, poiché riducono leconcentrazioni di sali presenti e dunquenon si potrà mai avere il caso in cui un’acquagià potabile, dopo essere stata trattataaumenti la sua concentrazione salina. Sipotrà avere invece il caso in cui dettodispositivo produca un’acqua minima-mente mineralizzata, quindi “non pota-bile” per la legge, ma simile ad acqueminerali in commercio, a cui sono asso-ciate anche proprietà terapeutiche.La contraddizione sta nel fatto che visono acque minerali naturali adatte alconsumo umano ma che non si defini-scono potabili.

Acqua di qualità e qualità del-l’acqua

L’art. 3 del DPR 236/88, dal titolo: Requisitidi qualità, riporta testualmente:1. I requisiti di qualità delle acque sonovalutati sulla base dei valori e delle indi-cazioni relativi ai parametri di cui all'al-legato I.2. La concentrazione massima ammissi-bile di ciascun parametro non può esse-re superata.3. I valori guida costituiscono obiettivi alcui raggiungimento l'attività amministra-tiva deve tendere.4. Per le acque che subiscono un tratta-mento di addolcimento sono specificati,all'allegato I, i valori della concentrazio-ne minima richiesta.5. I valori che sono indicati nell'allegato

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La qualità dell’acqua potabile dipendestrettamente dalle risorse idriche del ter-ritorio in cui viene prelevata. Non sem-pre è possibile rispettare i valori guidae addirittura, in alcuni casi, anche i valo-ri massimi consentiti possono esseresuperati.Per le eventuali contaminazioni batterio-logiche, i controlli di routine garantisco-no fino all’immissione in rete, ma nontutelano il consumatore nella parte fina-le del percorso quando le diramazionidella condotta idrica si moltiplicano. Perle acque minerali naturali il concetto diqualità è più complesso e non dovreb-be essere disgiunto dalle virtù terapeu-tiche. Infatti, le acque minerali possonoavere concentrazioni di alcuni elementisuperiori alla CMA prevista per l’acquapotabile o inferiori al valore guida (VG),e addirittura inferiori al valore minimoconsentito, per le acque che subisconotrattamento di addolcimento.Ad esempio, un’acqua con basse con-centrazioni di sodio e potassio può con-siderarsi ottima per persone con pro-blemi renali e non adatta agli atleti.La distinzione principale tra le acqueminerali si può fare in base alla quantitàe alla qualità dei sali contenuti. Ogni sale,infatti, ha un'azione specifica sulla salu-te in rapporto alla dose. In base allaquantità totale di sali (indicata in etichet-ta come "residuo fisso a 180 °C”), leacque minerali in Italia vengono distinteper legge in quattro categorie.

I devono essere interpretati per ciascunparametro tenendo conto delle osserva-zioni eventualmente riportate nel mede-simo allegato.I commi 2 e 3 dicono che per le acquepotabili si definisce un massimo ed unminimo di concentrazioni saline ammis-sibili. Vediamo come si è arrivati a taleformulazione.Nella tabella 1 si riportano le concentra-zioni saline presenti nel sudore e nel pla-sma sanguigno.In linea teorica, l’acqua dovrebbe avereun contenuto in sali non superiore ai 150mg/L e una composizione salina pro-porzionale a quella del sudore, in mododa garantire all’organismo l’equilibriosalino fisiologico. Questo non significache acque che si discostino da questivalori siano dannose. Il corpo umano èdotato di meccanismi di regolazione checonsentono l’assimilazione di acque concontenuti salini molto diversi da quelliindicati in tabella, senza che vi siano con-seguenze negative. Anzi, laddove inter-vengano patologie particolari può esse-re preferibile utilizzare acque con com-posizioni diverse. Proprietà terapeutichespecifiche dell’acqua sono associate allapresenza di composti salini come solfa-ti, carbonati, bicarbonato, acido carbo-nico, calcio, sodio, zolfo, fluoro, iodio,potassio, magnesio ecc. In questi casidunque la qualità dell’acqua è relativa allanecessità specifica dell’utente.In questo scenario si collocano le acqueminerali, per le quali il criterio di qualitàsi dovrebbe intendere come l'insiemedelle condizioni alle quali un dato ele-mento chimico, presente nell'acqua, pos-sa influire con il normale svolgimentodei processi metabolici del nostro orga-nismo. Concentrazioni troppo alte o trop-po basse rispetto al fabbisogno posso-no alterare l'equilibrio dell'organismo ecreare le condizioni affinché un’acquadebba sconsigliarsi per categorie di sog-getti più suscettibili.

Sudore Plasma(mg/L) (mg/L)

Osm 126 203

Sodio (Na+) 54 96

Cloro (Cl-) 74 3,0

Potassio (K+) 12 1,0

Magnesio (Mg2+) 3 1,1

Calcio (Ca2+) 3 2,1

Tabella 1Composizione diioni minerali delsudore e del plasma

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1. Acque minimamente mineralizza-te: sali inferiori a 50 mg/L

Rappresentano circa il 9% delle acqueminerali italiane in commercio e sonoquelle con il minor contenuto assoluto disali, quindi il loro assorbimento per viagastrica è rapidissimo. Queste acquedeterminano un marcato aumento del-la diuresi e trovano la loro principaleindicazione nella cura della calcolosidelle vie urinarie.Le acque minimamente mineralizzate ea basso volume di pH impiegate nellacalcolosi renale non hanno la funzionedi solubilizzare i fosfati e gli ossalati cheformano i calcoli e che sono pratica-mente insolubili, ma quella di impedireche questi cristalli si uniscano ed aumen-tino di dimensione. Pertanto il loro uso,come quello delle acque oligominerali,esplica una funzione preventiva sui saliinsolubili, favorendo l'eliminazione del-l'acido urico e facilitando l'eliminazionedei prodotti di rifiuto del metabolismo.Interessante è il loro uso in pediatria, perla ricostituzione del latte in polvere: infat-ti queste acque non modificano il con-tenuto salino del latte e quindi non scon-volgono una formula accuratamente stu-diata. Queste acque trovano inoltre unafelice collocazione in tutte le situazioniin cui è necessario un intervento diete-tico caratterizzato da un ridotto appor-to di sodio, come ad esempio nell'iper-tensione arteriosa.

2. Acque oligominerali o leggermen-te mineralizzate: sali non oltre 500mg/L

Le due categorie comprendono le acqueleggere, diventate di moda perchè siassociano alla facilità digestiva.Le oligominerali rappresentano il 56%delle acque minerali italiane in bottigliae sono contraddistinte da una azionediuretica. L'effetto principale di queste

acque è infatti quello di favorire la diu-resi e trovano indicazione elettiva nellaprevenzione della calcolosi renale. Questeacque svolgono, così come le minima-mente mineralizzate, un'azione localeantispastica sulla muscolatura delle vieurinarie che, associata all'azione mec-canica propria data dal passaggio delliquido, causano il progressivo trasportodi eventuali calcoli lungo le vie urinariefavorendone la loro espulsione.Di estremo interesse clinico, anche se ilmeccanismo d'azione è controverso, èl'azione che queste acque esercitano sulmetabolismo purinico, con l'eliminazio-ne dell'azoto ed acido urico con le uri-ne.

3. Acque minerali: sali tra 500 e 1500mg/L

L'uso quotidiano di acque minerali conoltre 1000 mg/L di residuo fisso può por-tare un eccesso di sali nella dieta, spe-cie per quanto riguarda il sodio (con-troindicato per gli ipertesi). Per questogli esperti consigliano di alternarle conacque oligominerali.Rappresentano il 24% delle acque attual-mente in commercio. Una classificazionedelle acque oligominerali ha uno scarsovalore biologico e terapeutico, se nonaccompagnata da una suddivisione qua-litativa (vedi contenuto in ioni). L'azionedi queste acque è analoga a quella del-le acque oligominerali, sebbene l'effettodiuretico diminuisca progressivamentecon l'aumentare del residuo fisso. Lamaggior parte delle acque mineralizza-te è ricca di bicarbonati e presentano atti-vità e indicazioni intermedie fra acque oli-gominerali e acque ricche in sali mine-rali.

4. Acqua "ricca in sali minerali": salioltre i 1500 mg/L

Sono sconsigliate per il consumo quoti-

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diano. Di solito si usano a scopo tera-peutico per l'elevata presenza di sodio,solfati, potassio, magnesio ed altri sali.Solo l'11% delle acque minerali italianein commercio rientra in questo gruppoe sono acque che superano il valore mas-simo ammissibile di residuo fisso previ-sto dalla legge per la comune acquapotabile. In questo gruppo, dove le ano-malie compositive sono sovente la rego-la, rientrano le più note acque medica-mentose.L'assunzione di queste acque per unoscopo terapeutico preciso andrebbe fat-to sotto diretto controllo del medico e ciòal fine di evitare un uso improprio e laconseguente comparsa di effetti indesi-derati (un'azione purgativa esagerata,rischi nell'ipertensione arteriosa, nellacalcolo ecc.).Dopo aver fatto la prima selezione sullabase della quantità di sali, il consumato-re può scegliere l'acqua con il contenu-to desiderato di sali minerali, corrispon-dente alle qualità cliniche dichiarate in eti-chetta. Le possibili diciture devono esse-re autorizzate dal Ministero della Sanitào dalle autorità regionali preposte.Vediamo alcuni esempi.

Acque bicarbonate (bicarbonato soprai 600 mg/L)

Dovrebbero favorire la digestione, per-chè il bicarbonato abbassa l'acidità nel-la prima parte dell'intestino (duodeno),favorendo l'azione degli enzimi del pan-creas. In genere il bicarbonato è associatoal calcio e all'anidride carbonica (sottoforma di bollicine), che se eccessiva puòdare fastidio ai sofferenti di gastrite o diulcera.Il calcio conferisce a queste acque unsapore gradevole, purché non in ecces-so. Favoriscono la digestione, acceleran-do lo svuotamento gastrico, se bevutedurante i pasti; tamponano l'acidità gastri-ca se assunte a digiuno. L'indicazione

classica di queste acque è rappresenta-ta per i disordini epatobiliari: indubbia èl'azione positiva del bicarbonato nell'in-sufficienza epatica e sui fenomeni spa-stici delle vie biliari. Le acque bicarbo-nate sono indicate anche in chi fa sport,in quanto bicarbonato e calcio sono ingrado di neutralizzare le scorie del meta-bolismo muscolare (acido lattico).

Acqua calcica (calcio sopra i 150 mg/L)

Utile per chi non beve latte o ama pocoi latticini, per le donne incinte o in meno-pausa e per i ragazzi in crescita. Agisconosoprattutto a livello dello stomaco e delfegato. Da uno studio condotto negli StatiUniti su una popolazione di oltre 10.000individui è emerso come quantitativi di800 mg di calcio al giorno siano in gra-do di ridurre il rischio di ipertensionenegli uomini.

Acqua carbonica (CO2 superiore a 250mg/L)

Nel linguaggio comune si è soliti defini-re naturale l'acqua non gassata; in realtàa rigor di legge la dizione "naturale" indi-ca che l'acqua viene imbottigliata cosìcome sgorga dalla sorgente. L'acqua nongassata, commercialmente viene defini-ta "piatta".Diventa "addizionata" quando all'acquapiatta viene aggiunto un quantitativo varia-bile di anidride carbonica non prove-niente dalla stessa sorgente. Si definisceacidula se la quantità di CO2 aggiunta èsuperiore a 250 mg/L. Quando la CO2 allasorgente è uguale o supera il livello sopraindicato l'acqua è "naturalmente gassa-ta" o "effervescente naturale".L'acqua minerale può poi essere par-zialmente o totalmente degassata oppu-re rinforzata con il gas della sorgente. Ènoto che la “gasatura” viene praticataper rendere l'acqua maggiormente appe-tibile, e a volte per migliorarne i carat-

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teri organolettici. Le acqua gassate dis-setano meglio, in quanto anestetizzano leterminazione nervose della mucosa ora-le coinvolte nel desiderio di bere e indu-cono dilatazione dello stomaco con con-seguente apparente sazietà. Svolgonoinoltre una leggera attività batteriostati-ca. Queste acque risultano controindi-cate in soggetti che soffrono di acidità distomaco, gastrite od ulcera gastrica.

Acqua sodica (sodio sopra i 200 mg/L)

Sconsigliata agli ipertesi e a chi segueuna dieta a ridotto contenuto di sale.Questo ione (Na+) ha una funzione bio-logica importante, in quanto influenzapositivamente l'eccitabilità neuromusco-lare. Tuttavia un'acqua con un contenutoelevato è controindicata nei soggetti iper-tesi. Le sue concentrazioni massimeammissibili (CMA) stabilite da un grup-po di lavoro dell'OMS è di 120 mg/L.Acque con tenore di sodio inferiore ai 20mg/L sono suggerite nelle diete poveredi sodio.

Acqua nitrica - ione nitrato (NO3)

Un pericolo per le acque in genere e inparticolare per le minerali è costituitodalla presenza di quantità eccessive dinitrati: il grado di inquinamento da nitra-ti è in continuo aumento.Delle 240 acque minerali commercializ-zate nel 1982 solo 28 risultavano senzanitrati; nel 1989 sono rimaste 11, dellequali 4 possedevano un'analisi chimicadatata 1983. Nel 1993, erano 6 le acqueminerali che non riportavano i nitrati inetichetta, mentre nel 1995 le minerali pri-ve di nitrati erano 11. I nitrati, ultima fasedi ossidazione dell'azoto (azoto>nitri-ti>nitrati), costituiscono un indice di inqui-namento che può essere di natura orga-nica, dovuto alle deiezioni animali, oppu-re di tipo inorganico, proveniente dagliinsediamenti industriali (piogge acide

ricche di ossidi di azoto), ma soprattut-to dai fertilizzanti azotati usati in agricol-tura.Il limite massimo fissato dall'Organizzazio-ne Mondiale della Sanità (OMS) e dalladirettiva CEE 778 del 15 luglio 1980 sul-la "Qualità delle acque destinate al con-sumo umano" è di 50 mg/L; il numero gui-da invece è di 25 mg/L. Il limite riporta-to nel decreto del Ministero della Sanitàper le acque minerali, 542 del 12 novem-bre 1992, è ridotto a 45 mg/L.I valori superiori possono provocare neineonati la metaemoglobinemia o blue-baby syndrom (cioè impediscono al san-gue di portare l'ossigeno ai tessuti). Initrati introdotti nell'organismo si ridu-cono a nitriti e a contatto con le ammine(-NH2) formano le nitrosammine, sospet-te di essere cancerogene. È bene quin-di dare la preferenza ad acque con bas-si valori di nitrati, specialmente se il pro-dotto è destinato a neonati o a donne ingravidanza.Seguono alcune indicazioni, che fre-quentemente sono riportate sulle eti-chette: indicata per le diete povere disodio (sodio sotto i 20 mg/L); indicata perla preparazione degli alimenti per neo-nati; acque con sali minerali e nitrati mol-to bassi per non interferire sulla com-posizione del latte in polvere. Si trovanoquasi tutte nel gruppo delle "minima-mente mineralizzate".Può avere effetti lassativi: la dicitura si tro-va sulle acque ricchissime di sali mine-rali. Può avere effetti diuretici: è la scrit-ta più frequente, ma anche quella piùabusata, perchè quasi tutte le acque,comprese quelle di rubinetto, sono inqualche modo diuretiche. Alcune, le piùleggere, possono essere efficaci ridu-cendo le calcolosi renali.

Microbiologicamente pura

Si dice di un'acqua che contiene unnumero ridotto di microrganismi, nessu-

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no dei quali pericoloso per la salute. Daqueste classificazione si evince che leacque minimamente mineralizzate e leoligominerali non hanno alcuna con-troindicazione, mentre per quelle più ric-che di sali, è opportuno valutare la com-posizione in funzione delle esigenze spe-cifichedel consumatore. La tabella 2 sin-tetizza la funzione biologica e gli effettiindesiderati di talune sostanze presentiin eccesso. In base al DL 105 non è piùobbligatorio riportare in etichetta l'ana-lisi batteriologica dettagliata, e come pre-visto dal DM 1/2/1983 è consentito ripor-tare la dicitura "microbiologicamentepura". Acqua microbiologicamente puranon vuol dire assenza assoluta di batte-ri, ma eventuale presenza di un certonumero e di certe specie di microrgani-smi. La legge impone tuttavia l'assenzacompleta di Coliformi, StreptococchiFecali, Stafilococchi Aurei, Clostridi,Pseudomonas Aeruginosa.Rispetto alle acque degli acquedotti leacque minerali non possono essere sot-toposte a trattamenti di depurazione.La legge prevede verifiche minuziosedegli impianti e delle tubature: quotidia-namente, presso i laboratori delle ditteproduttrici, l'acqua deve essere sottopo-sta a controlli batteriologici che garanti-scono la purezza. Inoltre sulle bottiglie inPET e PVC è riportato: “conservare alriparo dalla luce, in luogo fresco ed asciut-to, pulito e senza odore”. Indicazioni chenon sempre sono garantite al consuma-tore. L’Italia è il maggior produttore almondo di acque minerali, con circa 240marchi, una produzione annua di oltre 10milioni di m3, ed un giro d’affari di circa3,5 milioni di e /anno.Nell’etichetta delle acque minerali sonoindicati i microelementi che svolgonofunzioni fisiologiche, di conseguenza ilconsumatore dovrebbe essere in gradodi scegliere l’acqua ottimale per le sueesigenze.Sull’etichetta devono essere riportati i

composti che superano le CMA, tuttaviaanche la recente normativa sulle acqueminerali (DM 11/9/2003; decreto Sirchia),non si preoccupa di salvaguardare il con-sumatore da rischi di contaminazione daparte di sostanze tossiche e nocive, cometensioattivi, policloro bifenili, idrocarbu-ri ecc. In tabella 3 si riportano le carat-teristiche chimico-fisiche ed i valori det-tati dalla normativa per le acque potabi-li. Sono state evidenziate in giallo le con-centrazioni di elementi che si discosta-no notevolmente dai valori guida ed innero le concentrazioni che non rispetta-no le CMA o i valori minimi di concen-trazione richiesti per le acque potabili.L’uso ormai massiccio dell’acqua mine-rale comporta anche notevoli costi socia-li, non sempre presi in considerazione. Adesempio, quanto costa il trasporto sugomme dell’acqua dalle Alpi alla Sicilia.Dove finiscono le bottiglie di plastica afine ciclo di vita? Che garanzie di sicu-rezza chimica offrono i contenitori in PET(polietiletereftalato)?

Normativa sulle apparecchiatu-re per il trattamento domesticodi acque potabili

Le problematiche legate alla qualità del-le acque minerali, di acquedotto o di sor-gente hanno portato allo sviluppo di tec-

Figura 2Produzione di ac-qua minerale negliultimi 12 anni inItalia

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nologie di trattamento tese a migliorar-ne le caratteristiche in rapporto alle richie-ste dei consumatori. È stato parzialmen-te regolamentato l’uso di mini depurato-ri domestici, ma la legge vigente è per-fezionabile sul profilo della qualità del pro-dotto (DM n. 443/90).Di fatto, sono state inquisite molte ditte for-nitrici di dissalatori domestici perchéaccusate di produrre un’acqua con carat-

teristiche chimiche e microbiologicheinadeguate all’uso potabile.Il decreto 443 stabilisce che tali disposi-tivi possano trattare soltanto acque giàpotabili, e che non possano essere pro-pagandati o venduti come “depuratorid’acqua”.Il principale scopo di tale decreto è defi-nire le condizioni generali e speciali chedevono essere rispettate da tali appa-

Sostanza Funzione Valore Valore Fabbisogno Effetti Biologica Guida Limite Giornaliero Indesiderati

(mg/L) (mg/L) (mg)

Formazione ossa Concentrazioni e denti, coagulazione superiori a 100 mg/L

Calcio del sangue, 100 - 800 mg influiscono sul regolazione della sapore (sapore

trasmissione nervosa "molle")

Importante nell'attività Oltre 100 mg/L siMagnesio del cervello, nervi 30 50 300 verificano sapori

e muscoli sgradevoli (sapori "amari")

Importante costituente 7-15 g. come Elevate quantitàSodio liquidi organici, 20 175 cloruro di sodio impartiscono sapore

regolazione eccitamento di liscivanervoso e moscolare all'acqua

Importante costituente Oltre 250 mg/LCloro liquidi organici, controllo 25 200 (come per può causare corrosioni

equilibrio idrosalino il sodio) delle tubazioni e sapori sgradevoli (sapore salino)

Importante costituente Carenza o eccesso diPotassio cellulare, regola 10 - 200 potassio provocano

eccitamento nervoso turbe muscolari e digestive

Oltre 0,2 mg/L provocala colorazione gialla dell'acqua, torbidità,

Ferro Essenziale per la 0,05 0,2 12 depositi di idrossido ferrico formazione dell'emoglobina proliferazione di

ferrobatteri, sapore sgradevole.

Importanti per il Oltre 250 mg/L i solfati,contenuto in zolfo, se in associazione con

Solfati elemento indispensabile 25 250 - sodio o magnesio possonoper alcune vitamine provocare irritazioni

e proteine gastrointestinali

Oltre 1,5 mg/L provocanoFondamentali per la fluorosi. Sono veleni

Floruri salute dei denti e ematici. L'effetto della prevenzione 0,7 1,5 1 fluoro è favorito da

della carie ioni K+ ed è ostacolato da ioni Ca++

Oltre 0,05 mg/L causaManganese Importante nel 0,02 0,05 2-3 sapori sgradevoli,

metabolismo energetico colorazioni, torbidità e depositi nelle tubazioni

Oltre 0,1 mg/L provoca sapori astringenti,

Rame Costituente proteine 0,1 1 2 colorazione, corrosioni nelle tubazioni. A dosi

elevate è veleno per il sistema nervoso centrale

Tabella 2Effetti biologici del-le acque potabili

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recchiature, affinché l'acqua potabile cosìtrattata non venga addolcita al di sotto deilivelli previsti dalla normativa vigente,contenuta nel DPR 236/88, e non vengasottoposta a rischi di peggioramento del-la qualità originaria. Le denuncie ai pro-duttori riguardano proprio questi aspet-

ti. Un’acqua minerale naturale minima-mente mineralizzata o oligominerale haun contenuto di sali inferiore a 50 mg/L.Ad esempio l’acqua minerale naturaleAmorosa, che si può acquistare in far-macia, ha un contenuto in sali di 22-25mg/L. Si tratta di un’acqua con proprietàterapeutiche solo per determinate cate-gorie di persone (neonati ecc.). Il decre-to così formulato mostra un primo limiteevidente, cioè che i dispositivi commer-ciabili non possono produrre acque mini-mamente mineralizzate perché ad unaanalisi chimica risulterebbero “non pota-bili”, in quanto al disotto dei limiti impo-

sti dalla tabella F del DPR 236/88. Eppure,la stessa acqua può essere venduta cometerapeutica se minerale naturale senzaalcuna limitazione. Poiché il 10% delleacque minerali in commercio hanno que-sta tipologia, si evince che la legge impe-disce al produttore di competere con le

acque minimamente mineralizzate e oli-gominerali.

Dispositivi per il trattamentodomestico delle acque potabili

Per ovviare alla contaminazione diffusadelle acque di rete, ma anche da pozzo,seguendo la moda americana, da annisono in commercio impianti di depura-zione dell’acqua per uso domestico. Sonomini-apparecchi da cucina (sotto-lavello)che purificano l’acqua di rete con filtri adassorbimento specifico di cloro e batte-ri. Spesso incorporano unità filtranti di

Residuo (SO4) Durezzafisso mg/l (Cl) (Na) (K) (Ca) (Mg) °F (F) (NO3)mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

CMA 1500 250 200 175 - - 50 - 1,5 50VG - 25 25 20 10 100 30 15-50 - 5Boario 570,0 219,8 6,0 6,8 1,7 125,3 36,2 46,2 0,4 6,6Fabia 411,0 31,7 26,6 14,5 1,4 124,2 4,8 33,0 0,2 17,0Ferrarelle 1463,0 4,1 20,6 51,0 49,0 441,8 19,5 118,5 0,3 4,1Fiuggi 107,7 5,1 12,5 6,5 4,6 16,3 4,9 6,1 0,1 8,2Levissima 72,5 14,3 0,3 1,6 1,5 18,1 1,8 5,3 0,3 1,4Panna 178,0 6,2 10,0 13,2 15,1 14,7 5,3 5,9 1,0 18,2Recoaro 164,0 125,3 0,6 1,1 0,3 35,6 14,4 14,8 0,1 4,2S. Benedetto 230,0 5,2 2,0 7,6 1,1 42,9 24,6 20,8 0,2 5,2Sangemini 1010,1 60,4 21,3 21,0 3,8 322,0 19,1 88,4 0,1 1,1S. Pellegrino 200,8 8,7 1,1 0,5 0,1 42,4 21,6 19,5 0,1 3,2Uliveto 1092,0 166,2 119,0 103,2 10,6 231,2 41,4 74,8 2,3 7,2Vera 162,0 15,3 2,1 2,3 0,5 33,7 13,1 13,8 0,2 3,0Claudia 779 - 54 61 78 109 24,7 - 1,5 3,9Amorosa 22,8 - - 5,7 0,15 0,8 0,7 - 0,01 0,78Linnea 240 12,3 5,9 3,47 0,9 79 6,7 21,1 0,16 5,1Acetosella 1700 - - 150 15 330 89 - - -Egeria 638 27,3 33,6 44,5 56,9 93,5 23,6 - 1,5 31,5Gaudianello 1058 117 36,8 130 47,2 140 51,3 - - 2,4Rocchetta 179 7,9 7,7 4,4 0,50 59 3,4 - 0,14 1,1San Bernardo 38 - - 0,6 - - - - - -Lilia 345 - - - 26,5 35 10,6 - 0,7 5,3Lauretania 13,9 1,55 0,53 1,08 0,32 1,1 0,3 0,4 - 1,4Levico 42 - - 1,3 0,5 6,6 1,8 2,4 - -Sant’Anna 39 7,7 - 1,1 - 12 - 3,2 - -

Tabella 3Caratteristiche chi-mico-fisiche di ac-que minerali (dalDPR 236/88)

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osmosi inversa, alimentati dalla stessapressione di rete o da una pompa spe-cifica.Anche in Italia è sentita la necessità, daparte di molti consumatori, di potersigarantire un’acqua “sicura” per l’usopotabile diretto, ma più in generale perl’alimentazione.I dispositivi in commercio possono riu-nire in un unico sistema più tipologie difiltri: meccanici, a carbone attivo e mem-brane, cioè filtri molto selettivi che sipossono ricondurre a due categorie,membrane da microfiltrazione (MF) e daosmosi inversa (OI).Le Società più serie forniscono appa-recchi di questo tipo, affidabili e control-lati a norma del DM 443/90, che produ-cono un’acqua con un ridotto contenutosalino, offrendo alcune garanzie in meri-to a contaminazioni batteriche e chimi-che.In generale, la maggior parte di questidispostivi nascono da una progettazionestandard, seguita da una realizzazionein stabilimento, con modesti livelli di rego-lazione per tipologia di utente.Gli addolcitori sono tarati per trattareun’acqua in ingresso con una composi-zione media nazionale, ma l’acqua direte ha invece una composizione chimi-ca molto variabile da una zona all’altra.Queste condizioni di variabilità possonocondizionare le prestazioni dell’addolci-tore, con risultati spesso deludenti, soprat-tutto dopo lunghi periodi di funziona-mento.Partendo da un’acqua di rete già a bas-so contenuto salino, dispositivi molto effi-cienti possono portare il contenuto a livel-li inferiori a quelli consentiti dal DPR236/88 (60 mg/L) al punto da produrreun’acqua poco mineralizzata, non adat-ta a tutti i consumatori. La legge ha pre-visto solo genericamente di non andaresotto tale valore, ma se l’acqua prodottadel dispositivo fosse a 32 mg/L si potreb-be affermare che viene prodotta un’ac-

qua minimamente mineralizzata; tale risul-tato dovrebbe essere frutto di una scel-ta consapevole da parte dell’utente eregolamentata da una modifica all’attua-le legislazione. Poiché la legge lo con-sente, i produttori potrebbero inseriredosatori di sali, o potrebbero utilizzarequella che normalmente viene scartatadal dispositivo, ammesso che quella direte rispetti i parametri della potabilità.Nelle acque di rete, a meno di casi par-ticolari, la contaminazione chimica èimputabile principalmente all’uso del clo-ro. Esso viene dosato in eccesso perassicurarsi la completa bonifica micro-bica, quindi per garantire l’igiene delprodotto. Spesso il contenuto di clorointrodotto nell’acqua come disinfettantepone al riparo anche da eventuali, e pur-troppo frequenti, contaminazioni dellarete a causa di perdita delle tubazioni econseguente invasione batteriche o chi-miche. Il cloro distrugge i batteri, mapurtroppo può generare composti chimici(aloderivati organici) che hanno effetti ditossicità acuta (cancerogeni). Il cloro,d’altro canto, ha poco effetto sulla decon-taminazione chimica dell’acqua. Da unpunto di vista tecnico il sistema di puri-ficazione dell’acqua di rete dovrebbeessere progettato per la tipologia d’ac-qua considerata, in modo da rimuoverei veri contaminanti, ma non i sali mine-rali necessari.I dissalatori domestici più comunemen-te venduti sono generalmente di due tipi:quelli che usano la pressione idraulicadella rete per ottenere un fluido per-meato a basso contenuto salino, e quel-li che impiegano una pompa centrifugaper spingere l’acqua attraverso le mem-brane, ad una pressione compresa fra 4e 13 bar. I primi sono anche muniti di unserbatoio di accumulo idrico con l’e-ventuale lampada UV (blanda funzionesterilizzante), mentre i secondi non han-no bisogno di accumulo. L’addolcitoredomestico si alimenta con l’acqua di rete

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e produce generalmente un 50% di acquapurificata e un 50% di acqua di scarico.Queste percentuali variano da un appa-recchio all’altro ma raggiungono solo incondizioni particolari i valori 70-80% diproduzione e 30-20% di scarico.La figura 3 mostra un depuratore d’acquadomestico che impiega filtri a carboneattivo accoppiato con membrane osmo-tiche.La produzione idrica di un dissalatoredomestico, come quello in figura, ali-mentato da una pompa ad alta pressio-ne (fino a 20 bar) è di circa 20-50 L/h. Laproduttività dipende dalla salinità del-l’acqua di rete e dalla regolazione idrau-lica impostata dal fornitore.Tali dispositivi impiegano generalmentedue membrane polimeriche a spiraleavvolta di poliammide composita, spe-cializzate nel trattamento dell’acqua direte, cioè a bassa reiezione salina. Lemembrane possono operare fino ad unmassimo di 21 bar di pressione, ad unatemperatura inferiore a 45 °C, non tol-lerano la presenza di cloro che deverigorosamente essere inferiore a 0,1mg/L.La membrana ha un effetto di purifica-zione (reiezione) sui batteri, sali e com-posti organici, come pesticidi, tensioatti-vi, composti organici alogenati (alome-tani, idrocarburi clorurati ecc.). Questareiezione varia fra il 50 e l’88 %. Nella figu-ra 4 si riporta uno schema idraulico di unsimile apparecchio.L’acqua di rete passa attraverso un pre-filtro e si ripartisce in due correnti : la prin-cipale di circa l’80% passa attraverso i fil-tri per giungere poi alle membrane, men-tre il restante 20% circa (linea by-pass),attraversa un filtro di sali d’argento, cheha la funzione di sterilizzare, quindi si uni-sce alla corrente permeata, che escedalle due membrane.Le membrane sono precedute da un fil-tro a carbone attivo, che ha lo scopo dieliminare il cloro presente nell’acqua di

rete, ed anche altre sostanze di naturaorganica.Mentre un’acqua media di rete ha unaconducibilità elettrica di circa 300-400µS/cm, quella che esce dalle membrane,cioè osmotizzata, ha una conducibilità dicirca 15-40 µS/cm, quando il by-pass èchiuso, a cui corrisponde un livello sali-no inferiore ai famosi 60 mg/L. Per taleragione, poiché in queste condizioni l’ac-qua prodotta risulterebbe non potabile,i produttori dotano i sistemi di una rego-lazione del flusso di by pass (obbligato-ria per legge), che consente loro dimiscelare l’acqua osmotizzata con quel-la di rete, fino a riportare la voluta sali-nità.Nella colonna 3 della tabella 5 si riportala concentrazione salina dell’acqua otte-nuta da un apparecchio commerciale,con il by-pass chiuso, ed il valore di reie-zione ai sali della membrana, colonna 4.

Figura 3Dispositivo per iltrattamento delleacque domestiche,con membrane os-motiche e filtri acarbone attivo

Figura 4Schema idraulico diun depuratore d’ac-qua per uso dome-stico

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Dall’opportuno mescolamento della cor-rente di permeato con quella del by-pass,si ottiene un valore di conducibilità di cir-ca 150 mS/cm, equivalente a circa 110mg/L di sali disciolti, rispettando le spe-cifiche di un’acqua potabile.Un appunto al sistema idraulico descrit-to riguarda proprio il by-pass. Se l’acquadi rete è contaminata da nitrati o metallipesanti, tutta la linea by-pass (il 20% cir-ca del prodotto finale depurato) non vie-ne purificato chimicamente, quindi ladepurazione sarebbe parziale.Le garanzie di sicurezza offerte dal dispo-sitivo, a fronte dell’impiego di compo-nenti di qualità (filtri, membrane), dipen-dono dall’assistenza tecnica che deveessere assicurata nel tempo.

Depuratori per acque non potabili

Un campo completamente diverso daquello trattato interessa la potabilizza-zione dell’acqua in generale, compresaquella da pozzo, non potabile sotto il pro-filo normativo.In questo caso l’eventuale contamina-zione dell’acqua primaria potrebberiguardare alcune specie chimiche (nitra-ti, ammoniaca, metalli pesanti, pesticidi,organoclorurati ecc.).Per potabilizzare un’acqua di pozzo con-taminata sarebbe necessario disporre diun depuratore-potabilizzatore con carat-

teristiche tecniche diverse da quelli con-siderati nel precedente paragrafo.Trascurando gli aspetti normativi, sidovrebbe predisporre e progettare lamacchina partendo dalla composizionechimica dell’acqua primaria, in modo daconfigurare un dispositivo ad hoc, in gra-do di rimuovere i contaminanti e non inutrienti. Per comprendere meglio il con-cetto facciamo un esempio (quasi teori-co): se l’acqua di pozzo è contaminata dabatteri, ma non da sostanze chimichecome metalli pesanti, la depurazione puòessere ottenuta semplicemente con un fil-tro (membrana) da microfiltrazione.Se viceversa l’acqua è contaminata da saliminerali tossici è necessario impiegarela tecnica dell’osmosi inversa, ma occor-re anche reintrodurre nell’acqua osmo-tizzata il giusto contenuto salino.Questa funzione può essere ottenutaimpiegando sali minerali, come i carbo-nati di calcio che si sciolgono debol-mente in acqua; oppure miscele di salipuri, come i cloruri di magnesio, sodio,potassio ecc.Il dosaggio di questi sali purissimi deverimanere al disotto delle concentrazionimassime previste dalla normativa delleacque potabili.L’ENEA ha maturato una lunga espe-rienza nel settore dei processi di dissa-lazione dell’acqua di mare6,7 e nella depu-razione industriale delle acque reflue8,9,10,11,impiegando tecnologie di membrana.

Specie chimiche Concentrazioni Concentrazioni Reiezione alimento (mg/L) prodotto (mg/L) apparente (%)

pH 7,1 6,7 -Conducibilità 24,7 °C (mS/cm) 594,2 73,0 -Calcio 102,1 9,9 90,3Sodio 3,1 0,8 74,0Potassio 0,7 0,2 76,8Magnesio 15,0 1,6 89,0Cloruri 4,1 0,3 93,5Fluoruri 0,1 tracce 94,0Nitrati 2,0 0,2 89,5Solfati 13,3 1,1 94,0Carbonati 180,3 18,1 90,0

Totale 320,7 32,3

Tabella 5Composizione sali-na dell’acqua direte, del concen-trato e del per-meato di OI

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Questa esperienza viene ora impiegataper migliore le prestazioni e la qualità del-l’acqua potabile ottenuta con i modernidepuratori o addolcitori d’acqua.In particolare l’ENEA è impegnato adottimizzare il funzionamento degli addol-citori o depuratori d’acqua basati sul-l’impiego di tecnologie di membrana,applicati sia nel settore domestico, chein quello industriale, intervenendo suquatto direttrici.1. Si dovrebbero impiegare gli addolci-tori solo dopo aver eseguito un’analisi chi-mica dell’acqua primaria. Se l’acqua direte rispecchia i parametri di potabiliz-zazione il depuratore non serve.In caso contrario è necessario rimuove-re i veri contaminanti dalle acque, malasciare i sali minerali nelle concentrazioniaccettate dalla normativa per le acquepotabili;2. Impiegare soltanto le tecnologie di fil-trazione necessarie ed efficaci per larimozione dello specifico/i contaminan-ti dell’acqua primaria, che variano note-volmente su scala geografica e spessoall’interno dello stesso condominio.3. Consentire ai potabilizzatori di opera-re per tempi lunghi pur mantenendoinvariate la produttività e la composizio-ne chimica del prodotto raffinato.4. Fornire al consumatore il massimo gra-do di sicurezza igienica e di controllo sul-la composizione chimica dell’acqua pro-dotta. Questo si realizza dotando l’appa-recchio di sensori chimici, fisici e batte-riologici.

Conclusioni

In Europa la qualità delle acque prima-rie (falda, fiume, sorgente, lago) è sem-pre più compromessa dall’attività indu-striale e civile. Ciò pone il problema dimigliorare la qualità anche dell’acqua direte, servendosi di piccoli depuratoridomestici, che tecnicamente potrebbe-ro sostituire il consumo d’acqua minera-

le. Nel mercato europeo sono in com-mercio diversi dispositivi per il tratta-mento dell’acqua potabile ad uso dome-stico, alcuni usano soltanto carboni atti-vi, altri aggiungono anidride carbonica,altri impiegano tecniche di osmosi inver-sa con l’ausilio o meno di una pompa cen-trifuga.Nel boom mondiale di questi dispositividomestici si sono gettati anche impren-ditori meno responsabili, che commer-cializzano sistemi di filtrazione alla buo-na, che hanno creato un certo discredi-to sulla categoria.Generalmente i componenti di questemacchine (filtri, membrane, lampade,tubazioni, valvole ecc.) sono adatti allaproduzione, in accordo con il DM 433/99.Una corretta e periodica manutenzioneè fondamentale per il buon funziona-mento dell’apparecchio.Le membrane da osmosi possono ope-rare per oltre 4 anni, se sono gestite inmodo corretto e non rilasciano nessuncomposto chimico nell’acqua, quindi sonoassolutamente sicure.Poiché il trattamento ad osmosi inversanon introduce elementi e/o compostiestranei, non si potrà mai avere il casoin cui la concentrazione degli inquinan-ti, sia superiore a quella della rete idri-ca. Questo potrebbe succedere se si uti-lizza l’acqua di scarico e si getta quelladepurata, ma è un caso limite.I minidepuratori potrebbero produrrefacilmente un’acqua minimamente mine-ralizzata adatta al consumo umano, ma lanormativa vigente lo vieta, danneggian-do in tal modo i produttori, che non pos-sono competere con il mercato delleacque minerali a basso contenuto salino.La nuova normativa dovrebbe contem-plare un’ampia possibilità di regolazionedell’apparecchio, che potrebbe consenti-re di avere un’acqua adatta alle specificheesigenze fisiologiche del consumatore.Negli attuali dispositivi in commercio lospreco d’acqua è spesso del 50%, cioè

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troppo alto, solo in casi particolari si atte-sta sul 20-30%. Inoltre, l’acqua di scari-co del minidepuratore potrebbe essereriutilizzata in ambito domestico per altreoperazioni, come l’uso nei servizi igie-nici come il WC.Oggi è tecnicamente possibile produr-re un’acqua potabile con le caratteristi-che volute dal consumatore partendoanche da un refluo industriale, ma biso-gna comunque garantire l’utente, cosache non viene assicurata, sia per le acqueminerali che per quelle di rete. Lo svi-luppo di potabilizzatori più efficaci ed affi-dabili, su cui è impegnato l’ENEA, richie-de non soltanto la messa a punto tecni-ca e strumentale, ma anche la definizio-ne di un quadro normativo chiaro. È notoche la normativa segue l’innovazione tec-nologica, non viceversa.

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produzione dell’acqua raffinata, Brevetto ENEA Cartiera

Lucchese, N° di registrazione RM 2003A000603 depo-

sitato in data 29/02/2003.

Lo studio è stato eseguito nell’ambito di un contratto

di ricerca fra l’ENEA e la Società LUX Seven Stars, prot.

ENEA/2004/4274/BIOTEC-STG.

SCIENZA, TECNICA, STORIA & SOCIETÀ


a cura di FAUSTO BORRELLI

Cronaca di un iniziocon istantanea sul futuro

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La lettura di una straordinaria cronaca dell’inizio dell’era atomica, cipermette di commemorare il sessantesimo anniversario di quelcollaudo segreto effettuato il 16 luglio del 1945 in un vecchio

“ranch” nel deserto del New Messico seguito, venti giorni dopo,dall’olocausto di Hiroshima e Nagasaki.

Dopo un intermezzo con Butterfly e Munch, segue un istantaneasul futuro in cui Craig Venter – primo sequenziatore del genomaumano – preannuncia un prossimo ingresso nell’era dei mattoni

genetici, ipotizzando che la vita può essere giunta sulla Terra nellascia di una cometa e che il design dei computer sarà biologico

Chronicle of a beginning withsnapshot of the futureThe reading of an extraordinary chronicle of the beginning of theatomic age enables us to commemorate the sixtieth anniversary ofthe secret test made on July 16, 1945 on an old ranch in the NewMexico desert, followed twenty days later by the bombing ofHiroshima. After an intermezzo with Butterfly and Munch, we'retreated to a snapshot of the future, where Craig Venter, firstsequencer of the human genome, announces our upcoming entryinto the era of genetic building blocks. Venter suggests that life mayhave arisen on Earth in the wake of a comet, and that computerdesign will turn biological



- Dall’età della pietra all’era deimattoni genetici

Le vicende storiche, a partire dal piùremoto passato, sono state scandite con-venzionalmente in periodi chiamati per lopiù età o ere, come ad esempio: età del-la pietra scheggiata, età del fuoco, età delrame, età del bronzo, età del ferro, età delpapiro, età della pergamena, età dei muli-ni ad acqua, età della stampa a caratterimobili, età delle grandi scoperte geo-grafiche, età della polvere da sparo, età deimeccanismi, età del vapore, età dellemacchine, età del gas, età dell’elettricitàe dell’illuminazione elettrica, età del tele-grafo e del telefono, età della chimica, etàdel petrolio e delle petroliere, età delcinematografo, età delle radiotrasmissio-ni, età dell’automobile, età della televi-sione, era atomica, età dell’atomo per lapace, era spaziale, età del computer e deldigitale, età del cellulare, età delle nano-tecnologe, era della genetica e, in arrivo,“era in cui i geni diventeranno i mattoniper progettare il futuro”.In questa breve nota ci soffermeremosoltanto sull’inizio dell’era atomica avve-nuta il 16 luglio 19451 e sul prossimoingresso nell’“era dei mattoni genetici delfuturo” annunciato il 12 aprile 2005 dal-l’americano Craig Venter, primo sequen-ziatore del genoma umano.

- Una domanda insensata?

Leggendo il precedente elenco, si sarànotato che, oltre ad essere incompleto, ècronologicamente confuso.“Età” ed “ere”sono sempre connotate da una precisaspecificazione che indica, direttamente oindirettamente, il loro legame con unatecnica o con un gruppo di tecniche delmomento.

Ciò permesso, ci chiediamo: sarebbeinsensato domandarsi se di qualcuna diqueste “ere” o “età” esiste una “cronacain diretta” che ne racconti l’inizio?La domanda a prima vista, appare assur-da ma poi – come vedremo – non lo èaffatto.

- Ce n’è almeno una…

Infatti fra quelle “età” ed “ere”, ce ne èalmeno una – l’era atomica – di cui abbia-mo effettivamente una straordinaria “cro-naca in diretta dell’inizio” sotto forma diun “Rapporto di Stato”.Il “Rapporto” è scritto in uno stile appa-rentemente burocratico e un po’ enfatico,sotto il quale però si avverte la forte ten-sione emotiva di quegli uomini di scien-za che stavano provocando la natura, for-zandola all’estremo per farle rilasciare unapotenza immensa – imprigionata e sco-nosciuta – che da quel momento irrom-perà nella storia umana, sconvolgendola.

- Una commemorazione irritua-le, ma assai istruttiva

Nel riportare qui di seguito le pochepagine di quella “cronaca in diretta” pen-siamo anche di commemorare – in modoforse irrituale, ma assai istruttivo – il ses-santesimo anniversario del “collaudo”che fu eseguito alle ore cinque e trenta delmattino del 16 luglio del 1945 in un vec-chio “ranch” del New Mexico negli StatiUniti d’America.In Europa, la seconda guerra mondiale eragià finita da oltre due mesi con la resa del-la Germania nazionalsocialista (8 maggio1945) alla quale la bomba atomica era ori-ginariamente destinata.Il testo del “Rapporto” è stato trovatonegli archivi del Ministero della Guerra

1 Il processo generativo originario da “atomo di guerra” ad “atomo per la pace” si è capovolto; ne è l’esempio, oggi, il sempre piùdifficile tentativo di controllare le “potenzialità proliferative” dell’ “atomo per la pace” in tutte le parti del mondo . Su questo, si veda:“Piccole bombe crescono” di Siegmund Ginzberg, “L’Unità”, 5 maggio 2005; e “Armi nucleari: il problema più grande del mondo”di Robert Reich della Brandeis Univerity, “L’Unità”, 29 maggio 2005.



degli Stati Uniti verso la fine degli anni qua-ranta (F. Klemm, “Storia della tecnica”Feltrinelli 1954). I titoletti con i quali è sud-diviso il “Rapporto” sono redazionali.

- “Rapporto del Ministero dellaGuerra degli Stati Uniti sul col-laudo nel New Mexico il 16 luglio1945”

[Liberare l’energia dell’universo rin-chiusa nell’atomo dall’inizio dei tem-pi]

Il trionfale ingresso dell’umanità in unanuova era, l’era atomica, avvenne il 16luglio 1945 davanti agli occhi di un ristret-to gruppo di famosi scienziati e di milita-ri, riuniti nel deserto del New Mexicoper assistere ai primi risultati finali dellaloro attività, costata due miliardi di dolla-ri. Qui, in una sezione separata della baseaerea di Alamogordo, 120 miglia a sud-est di Albuquerque, fu provocata dallamano dell’uomo, alle 5.30 di mattina, la pri-ma esplosione atomica, eccelsa realizza-zione della fisica nucleare. Un cielo oscu-rato, una forte pioggia accompagnata dalampi, fino all’ora “zero”, accrebbero l’a-spetto drammatico dell’avvenimento.Fissata alla sommità di una torre d’acciaiostava un’arma rivoluzionaria, destinata amodificare la guerra quale noi la cono-sciamo, oppure a porre termine a tutte leguerre, caricata con una potenza tale daannunciare l’ingresso dell’umanità in unnuovo mondo fisico. Il successo fu mag-giore di quanto le più ottimistiche consi-derazioni avessero fatto presagire. Unpugno di materia, prodotto ultimo di unacatena di colossali industrie realizzateappositamente per questo scopo, dove-va servire a liberare l’energia dell’uni-verso, rinchiusa nell’atomo dall’inizio deitempi. Un’impresa favolosa era stata com-piuta. Le speculazioni teoriche, appena ini-ziate nei laboratori dell’anteguerra, veni-vano proiettate nella realtà pratica.

[Sotto la direzione di Oppenheimer]

Questa fase dell’operazione relativa allabomba atomica, alla quale presiedeva ilmaggior generale Leslie R. Groves, fudiretta dal dottor J.R. Oppenheimer, il fisi-co teorico dell’Università di California. Alui si deve la realizzazione finale delleapparecchiature per l’impiego dell’e-nergia atomica per scopi militari.La tensione, prima dell’accensione verae propria dell’esplosione, era salita ad unlivello teribile. La possibilità di esplosio-ni accidentali sussisteva sempre.Anche unsuccesso eccessivo, come presagivanoalcuni dei presenti, poteva significareun’arma incontrollabile, e quindi impos-sibile da adoperare.La fase finale del montaggio della bom-ba atomica cominciò il 12 luglio, di notte,in un vecchio ranch. Mentre le diverse par-ti dei pezzi da smontare arrivavano dapunti lontani, l’eccitazione degli scien-ziati andava crescendo sempre di più. Ilpiù freddo di tutti era l’uomo che aveva l’in-carico di montare il cuore della bomba,il dottor R. F. Bacher, in tempi normali pro-fessore alla Cornell University.L’intero costo dell’operazione, che com-prendeva la costruzione di intere città edi impianti completamente nuovi che siestendevano per miglia e miglia di ter-reno, oltre all’esecuzione di esperimentisenza precedenti, era riassunto nellabomba sperimentale e nelle sue parti.Questo era il punto cruciale del rischio.Nessun altro paese della terra era stato ingrado di sostenere un tale dispendio dilavoro intellettuale e di sforzi tecnici.

[12-13 luglio: montaggio della bombasulla torre]

Il pieno significato del momento conclu-sivo di questo esperimento era ben chia-ro davanti agli occhi di quegli uomini discienza. Essi comprendevano pure chebastava un solo passo falso per annulla-



re per sempre tutto il loro lavoro. Primache il montaggio incominciasse, il briga-diere generale Thomas F. Farrell, rappre-sentante del generale Groves, firmò unaricevuta di tutti i diversi oggetti. Questosignificava formalmente la consegna delmateriale insostituibile all’esercito da par-te degli scienziati.Durante la preparazione del montaggiofinale si ebbero alcuni brutti momenti, inquanto il montaggio di una parte impor-tante della bomba veniva ritardato. Tuttele parti erano lavorate a macchina con lamassima precisione. L’introduzione delpezzo era in parte avvenuta, quando essosembrò incastrarsi e non voleva andaroltre. Il dottor Bacher, sempre calmo, assi-curò il gruppo che il problema sarebbestato risolto. Dopo tre minuti si avverò l’af-fermazione del dottor Bacher, ed il mon-taggio fu compiuto senza altri incidenti.Squadre speciali, formate dagli uomini dipunta dei rispettivi settori scientifici cheavevano a che fare con l’operazione, siassunsero la loro parte di lavoro nel mon-taggio. In ciascun gruppo di lavoro eranoconcentrati mesi, perfino anni di sforzidiretti ad un solo obiettivo.

[15 luglio: l’imprevista inclemenza deltempo]

Sabato 14 luglio tutto il complesso appron-tato, dal quale dipendeva il successo o ilfallimento dell’intera operazione, fu sol-levato sulla cima della torre metallica.L’intero giorno ed il giorno seguente pro-seguirono i lavori preparatori. Oltre agliapparecchi destinati a provocare la deto-nazione, fu posto sulla torre tutto il com-plesso di strumenti per determinare loscoppio e tutte le reazioni della bomba.L’inclemenza del tempo, che aveva per-seguitato il montaggio della bomba, ebbeun effetto deprimente su tutto il gruppo diesperti la cui opera si era svolta in mez-zo al balenare dei lampi ed al rumoreg-giare dei tuoni. Un tempo così perturba-

to fece escludere la possibilità di segui-re la prova dall’aria. Esso fece perfino spo-stare lo scoppio della bomba, che era sta-to fissato per le 4 del mattino, di un’ora emezzo.Da più mesi la data e l’ora dell’esplosio-ne erano state approssimativamente sta-bilite; esse avevano costituito il più impor-tante fra i segreti maggiormente custodi-ti dell’intera guerra.Il punto di osservazione più vicino si tro-vava a 10.000 yarde (9,14 km) a sud del-la torre, dove in un rifugio di legno e ter-ra erano sistemati i comandi dell’esperi-mento. In un punto che consentiva lamiglior osservazione, e che era posto a17.000 yarde (15,5 km) dalla torre, si rac-colsero i principali responsabili dell’o-perazione. Fra questi erano il generaleGroves, il dottor Vannevar Bush, direttoredell’Ufficio per le ricerche scientificheed il progresso, ed il dottor James R.Conant, presidente della università diHarvard.

[16 luglio ore 3.30: si prosegua!]

L’innesco della detonazione era affidato aldottor K.T. Bainbridge del MassachusettsInstitute of Technology. Egli ed il luogo-tenente Bush della Military Police furonole ultime persone che ispezionarono la tor-re con il suo ordigno.Alle tre di mattina il gruppo si avviò ver-so la stazione di comando. Il generaleGroves ed il dottor Oppenheimer si con-sultarono con i meteorologhi. Fu presa ladecisione di proseguire con l’esperi-mento malgrado l’avversità del tempo.L’ora “zero” fu stabilita alle 5.30 del mat-tino.Il generale Groves s’incontrò nuovamen-te con il dottor Conant ed il dottor Bush,e poco prima dell’esplosione essi ebbe-ro una riunione con i numerosi scienzia-ti raccolti nel campo base. Qui venneordinato a tutti i presenti di stendersi a ter-ra, con la faccia verso il terreno, e la testa



nella direzione opposta a quella dell’e-splosione.

[16 luglio: conto alla rovescia degliultimi venti minuti]

La tensione nella sala dei comandi rag-giungeva livelli spasmodici a mano amano che s’avvicinava l’ora zero. I diver-si punti di osservazione sul terreno era-no collegati via radio con la sala deicomandi, e 20 minuti prima dell’esplo-sione il dottor S. K. Allison dell’Universitàdi Chicago si pose alla radio e diedeperiodici segnali di tempo.I segnali “ancora 20 minuti”, “ancora 15minuti” ecc., aumentarono la tensionefino allo spasimo, di modo che il grupponella sala comandi, comprendente il dr.Oppenheimer e il generale Farrell, trat-teneva il respiro, teso a quell’istante, cherimarrà vivo per sempre nel ricordo di tut-ti i presenti. Al segnale “ancora 45 secon-di” fu messo in moto il meccanismo a fun-zionamento automatico, e da quel momen-to prese ad operare l’enorme quantità dicomplicati e raffinati meccanismi non gui-dati dall’uomo. Ad un pulsante di riservaera sempre posto uno scienziato appar-tenente all’esercito, pronto a cercare di fer-mare l’esplosione, se ne avesse ricevutol’ordine. Ma questo ordine non vennedato.

[16 luglio ore 5.30: un lampo accecante]

All’istante prestabilito apparve un lampoaccecante che illuminò tutta la regione piùdella più chiara luce del giorno. Una cate-na di montagne, lontana più di tre migliadal punto di osservazione, apparve inpieno rilievo. Giunsero quindi un prolun-gato fragore e un tremito del suolo ed unapotente ondata di pressione, che gettò a

terra due uomini che si trovavano fuori del-la sala comandi. Immediatamente dopocominciò a ribollire una nube colossale emulticolore, che oscillava sollevandosifino ad un’altezza di oltre 40.000 piedi(12.184 m).Sul suolo percorso le nubi sparivano.Presto i mutevoli venti substratosfericidispersero la massa ormai divenuta gri-giastra.L’esperimento era terminato, l’impresaera stata coronata dal successo.

[Enrico Fermi, sul carro armato, esplo-ra il cratere]

La torre metallica era completamentevolatilizzata.Al suo posto vi era un immen-so cratere. Impolverati, ma illuminati dalsuccesso del loro esperimento, gli scien-ziati raccolsero le loro forze, per giudicaredella potenza della nuova armadell’America.Per esaminare il cratere, furono fatti avan-zare sul terreno carri armati dotati diapparecchiature speciali; su uno di essi sitrovava il dottor Enrico Fermi, il famoso fisi-co nucleare.

- Une révolution scientifique,due lampi accecanti e medaglieal valore

Sulla prima pagina del quotidiano fran-cese “Le Monde” dell’8 agosto 1945 (inrealtà del 7 agosto pomeriggio), il lanciodella prima bomba atomica americana suHiroshima del 6 agosto 1945 – il secon-do lampo accecante – viene salutatocome “une révolution scientifique”2.Tre giorni dopo, il 9 agosto 1945, unaseconda bomba atomica – il terzo lampoaccecante – cadde “fatalmente” suNagasaki3.

2 Da: “Le Monde 60 ans”, ed. “Le Monde”, 2004.3 Perché “fatalmente”? Perché Nagasaki fu scelta come obiettivo all’ultimo momento dall’equipaggio del B29, “Great Artist”, perragioni contingenti dovute alla nebbia e alla scarsità di carburante. Il vero obiettivo della seconda atomica era infatti un’altra cittàgiapponese.



Il bilancio del secondo e terzo lampoaccecante fu questo: 115.986 “cremati”vivi all’istante e 80.445 ustionati e irradiatale cui indicibili sofferenze, terminate sol-tanto con la morte, hanno fatto rimpian-gere a questi infelici la fortunata morteistantanea delle vittime del primo giorno.Gli equipaggi dei due bombardieri B29(“Enola Gay” e “Great Artist”) che ese-guirono “coraggiosamente” i bombar-damenti di Hiroshima e Nagasaki furonosolennemente insigniti con le più altemedaglie al valore militare degli StatiUniti d’America nel settembre del 1945.Nel frattempo, mentre a Washington siesaltava la “gloriosa avventura” dellabomba atomica, a Tokio il comandantesupremo del Pacifico Sud Occidentale,generale Douglas MacArthur (1880-1964),ordinava personalmente di sequestrare efar sparire i quattro articoli scritti daGeorge Weller – cronista del ChicagoDaily News – che aveva visitato, aNagasaki, i superstiti irradiati colpiti dal-la “malattia x”.MacArthur riteneva che i quattro articolidi Weller avrebbero potuto influenzarenegativamente l’opinione pubblica ame-ricana sul futuro dell’atomica.Questi articoli sono riapparsi a Roma, in

modo rocambolesco, nel giugno del20054.

- Intermezzo: la piccola Butterfly,Nagasaki, un coro a bocca chiu-sa e il grido

Fin dagli inizi del ventesimo secolo,Nagasaki era diventata famosa per esse-re la città dove si svolgeva la tragicavicenda della piccola Butterfly, messa inmusica da Puccini nel 1904.A Nagasaki, Butterfly – una geisha diquindici anni – viene corteggiata, sposa-ta e abbandonata in miseria con un bam-bino da “Benjamin Franklin Pinkerton luo-gotenente sulla cannoniera Lincoln dellamarina degli Stati Uniti d’America delNord”.Quando la vicenda assume, verso la fine,il suo andamento tragico e ineluttabile, siode un coro a bocca chiusa composto daPuccini quarant’anni prima del bombar-damento di Nagasaki – coro di tragediagreca.Ma dalla data di quel bombardamento –9 agosto 1945 – quel coro, oltre che can-to del dolore per la sorte incombente diButterfly, è diventato anche – nell’imma-ginario musicale – canto della infinità

4 Un giudizio etico-politico sul lancio delle due atomiche è stato espresso, nel 1995, dal maggior filosofo americano contempora-neo, John Rowls (1921 - 2002), professore di Filosofia morale all’Università di Harward e autore di “Una teoria della giustizia” (1971).Si veda “John Rawls, Hiroshima e principi della democrazia”, in “Pensare la tecnica” di F. Borrelli, ENEA 1996, pp. 219–230.Sulla malattia x che colpì gli irradiati non feriti di Nagasaki dopo un mese dall’esplosione della bomba atomica e sulla censura diMacArthur, si veda l’ampio servizio pubblicato dal “Corriere della Sera” del 20 giugno 2005.



pietà per le povere vittime dell’olocaustoatomico di Hiroshima e Nagasaki5.L’ascolto dei tre minuti del coro a boccachiusa potrebbe essere quindi un modoappropriato per commemorare il ses-santesimo anniversario dell’inizio dell’e-ra atomica avvenuto con il “collaudo”dell’ordigno nel deserto del New Mexicoil 16 luglio del 1945 seguito dopo ventigiorni, dall’olocausto di due città giap-ponesi.La “Madama Butterfly” – è opportunoricordarlo – è una delle opere più amatee rappresentate negli Stati Uniti e inGiappone.In alternativa alla musica di Puccini, sipotrebbe commemorare l’inizio dell’eraatomica meditando su “il Grido” diEdward Munch, dipinto nel 1893.“Camminavo lungo la strada con dueamici (a Nizza nel 1892) quando il sole tra-montò e il cielo si tinse improvvisamen-te di rosso sangue, c’erano sangue e lin-gue di fuoco… sentivo che un grande urloinfinito pervadeva la natura” – così scri-veva Munch un anno prima di dipingereil Grido, quadro in cui concentrò le suepremonitrici angosce esistenziali – qua-dro in cui si specchiarono poi le genera-zioni della prima e della seconda guerramondiale e, oggi, la generazione che staattraversando l’enigmatica e tenebrosa cri-si planetaria.Per dare “forma figurativa” alle sue pro-fetiche angosce, Munch si ispirò all’e-spressione di una mummia peruvianaesposta al Musée de l’Homme di Parigi(figure A e B), come ha scoperto lo stu-dioso americano Robert Rosenblum.“Su tutta la mia natura grava un’angoscia,una paura che è presagio di terremoto”– ripeteva, con Kierkegaard (1813-1855),Edward Munch che dipinse durante la sualunga vita (1863-1944) oltre cinquantaversioni del Grido6.

Si potrebbe chiudere questo “Intermezzo”,suggerendo di scorrere anche il recentesaggio di James Hillman: “Un terribileamore per la guerra”, pubblicato dallaAdelphi nel 2005.

- Un’istantanea sul futuro: il bio-visionario Craig Venter parla allagiornata dei biovisionari di Lione(aprile 2005)

Nella dichiarazione che segue, il biovi-sionario Craig Venter preannuncia l’in-gresso venturo in una “nuova era”, quel-la dei geni che diventeranno i mattoni concui progettare il futuro.Quando questa nuova incombente “era”sarà realizzata renderà più credibile – sot-tolinea Venter – l’idea di panspermia,cioè di una vita arrivata sulla Terra nellascia di una cometa.Con due espliciti richiami allo sforzod’immaginazione, Craig Venter parla diuna prossima convergenza di biologia einformatica, ipotizzando che, in un lonta-

5 L’accostamento della “Madama Butterfly” alla bomba atomica che distrusse Nagasaki fu molto lacerante fra gli appassionati di liri-ca e di Puccini e immediata fu la solidarietà verso le vittime delle due città. Chi scrive ne fu diretto testimone.6 “Munch” di Ulrich Bischoff, Taschen 2001, pp. 53-54.

Figura A.Il Grido di EdwardMunch (1895), lito-grafia.Oslo, Munch Museet



no futuro, il design di un computer – adesempio – sarà biologico, in quanto basa-to sui nano-percorsi del genoma di unadiatomea.Ecco il testo della dichiarazione di CraigVenter del 16 aprile 2005:“Con 40 o 50 mila famiglie di geni emilioni di geni a disposizione, stiamoentrando nell’era in cui i geni diventano imattoni con i quali progettare il futuro. Lasituazione somiglia a quella degli anni 50quando l’industria elettronica ha presocomponenti di serie e li ha assemblati inmodo nuovo. Per fare un esempio,all’Istituto stiamo assemblando un cro-mosoma artificiale, per vedere se riu-scirà a diventare il sistema operativo di unacellula viva.

Lavoriamo anche a modifiche ispirate alDeinococcus radiodurans, l’archeobatte-rio che sopravvive a radiazioni di 3 milio-ni di rad, nel giro di 12-20 ore ripara i pro-pri cromosomi e torna a replicarsi comese niente fosse. Starebbe a suo agio nel-lo spazio esterno e perciò rende più cre-dibile l’idea di panspermia, della vitaarrivata sulla Terra nella scia di una come-ta.Nella realtà, i microrganismi sono già fab-briche di ingredienti attivi per l’industriafarmaceutica. Quelli marini hanno unachimica di gran lunga più complessa diquella mai raggiunta finora dai chimici. Inostri ne hanno tratto gli ingredienti dibase del tassolo, usato per la terapia delcancro al seno e alle ovaie, ma provenienteda vegetali sempre più scarsi.Nell’ambiente, ci sono organismi che cat-turano l’anidride carbonica e la trasfor-mano in zuccheri e proteine; già produ-cono polimeri. Noi cerchiamo di poten-ziare la fotosintesi di quelli marini per farsì che con la luce del Sole estragganoidrogeno dall’acqua.Con un piccolo sforzo d’ immaginazione,vediamo l’industria petrolchimica sostituitada specie nate per ingegneria genetica.Questa si diffonderà presto nei Paesi in viadi sviluppo, diversamente da altre tecno-logie. Non servono impianti da 40 milio-ni di dollari, ma soltanto conoscenze fon-damentali di biologia molecolare per farprodurre ai microrganismi farmaci, ciboe, con un po’ di fortuna, energia pulita esistemi per bonificare i suoli che abbia-mo inquinato.Ancora uno sforzo d’immaginazione evediamo convergere biologia e informa-tica.Nel genoma di una diatomea troviamomacchinari in grado di incidere nel silicionano-percorsi ben più delicati e precisi diquelli dei chip che si stanno progettandoora. Domani, anche il design dei compu-ter sarà biologico7”.

Figura B.Mummia peruviana.Parigi, Musèe del’Homme

7 Il testo di Craig Venter si trova in: “I viaggi di un biovisionario” di Silvie Coyaud, “Il Sole 24 ore”, 17 aprile 2005.

NOTE TECNICHE


mostra un buon comporta-mento a valori di concentra-zione oltre i 100 soli: 19% a 100soli e 18% a 150 soli.Questo risultato è stato otte-nuto ottimizzando ulterior-mente i vari step di processoed integrandoli completa-mente in una clean room. Icambiamenti più importantiriguardano la riprogettazionedella griglia frontale per otti-mizzare la raccolta di luce eminimizzare le perdite otticheed elettriche in concentrazio-ne. Per realizzare questa nuo-va griglia, è stato messo apunto un processo fotolito-grafico ottenendo un contattofrontale di Ti-Pd-Ag condimensioni di circa 10 mm inaltezza e 8 mm di larghezza. Ilprocesso prevede un solo pas-so di “lift off” per contenere icosti del dispositivo compati-bilmente con la necessità diestrarre con una griglia di arearidotta tutta la corrente gene-rata in concentrazione, del-l’ordine di 8 Ampere.Il risultato raggiunto ha vali-dato sia la struttura di cellasviluppata e messa a puntoda ENEA sia la qualità deiprocessi ottimizzati nellalinea pilota realizzata nellaclean room del Centro diPortici.

Nell’ambito del ProgettoPhoCUS (Photovoltaic Concen-trators to Utility Scale), in cor-so di svolgimento presso ilaboratori dell’ ENEA, è statamessa a punto, nell’ottobrescorso (ved. Energia,Ambien-te e Innovazione, n.4/04, pag.90), la prima cella di siliciocristallino per il fotovoltaico aconcentrazione.A distanza di pochi mesi, èstato raggiunto un nuovorecord: sono stati realizzati

Nuovi sviluppi nella cella fotovoltaica ENEA a concentrazione

ANGELO SARNO

ENEAUTS Fonti Rinnovabili e Cicli Energetici Innovativi

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dispositivi di area pari a 1,21cm2 in grado di operare alivelli di insolazione medio-alti. Il dispositivo, mostrato infigura, basato sulla tecnologiadel silicio cristallino, mostranotevoli miglioramenti rispet-to alle prime celle sia in ter-mini di operatività che di effi-cienza.Infatti, la nuova cella pur pre-sentando valori di efficienzacomparabili con la preceden-te versione (20% a 40 soli)

A sinistra la cella a concentrazione PhoCUS in silicio cristallino. A destra, una immagine della sezione di un finger della griglia dicontatto frontale, ottenuta al microscopio elettronico a scansione. Di particolare rilevanza l’aspect-ratio del pattern fotolitografato conla tecnica lift-off in un singolo step.

CRONACHE


PRIMO PROGETTO EOLICOIN PAKISTAN

Un progetto per la generazione dienergia eolica a livello commer-ciale è stato avviato in Pakistan.La realizzazione del “New ParkEnergy (NPE) Phase I”, un'in-stallazione da 45 megawatt cherappresenta la prima fase di unprogetto eolico da 400 megawattcomplessivi, è stata approvata dalgoverno pakistano tramite l'enteAEDB (Alternative Energy Deve-lopment Board).L'NPE Phase I, il primo progettocommerciale eolico realizzato nelpaese asiatico, ha come obiettivola produzione del 10% di tuttal'energia prodotta nel paese dafonti rinnovabili entro il 2015.Nell’ambito del programma,l'AEDB haprevisto l'installazione di 1.800-2.700

megawatt di capacità eolica, cheverranno raggiunti con l'imple-mentazione di 170-270 megawattall'anno. L'inizio dei lavori èprevisto per il terzo trimestre del2005, mentre l'installazione delleturbine eo-liche da 1,5 megawatt,della GE Energy, seguirà entro lafine dell'anno.Il completamento dell'impiantoda 400 megawatt di capacità èprevisto per il 2007.

ALLA FRANCIAIL SITO DI ITER

Il Centro di Ricerche francese diCadarache è stato scelto il 28giugno come sito dove verràcostruito ITER, il reattore speri-mentale nel quale fra dieci annigrazie ad un plasma a 100 milionidi gradi avverrà la fusionenucleare in grado di produrre500 megawatt di potenza.La scelta del sito francese, daparte di Corea, Cina, Stati Uniti,Russia, Giappone e UnioneEuropea, è arrivata dopo annidi stallo durante i quali sonostati in ballottaggio vari Centritra i quali, in ultimo, quellogiapponese di Naka.L’importanza strategica a lungotermine del progetto èincalcolabile, prima di tuttoperché ITER rimane l’unicoprogetto mondiale di vastaportata per la fusione, inoltreperché, se l’esperimento sidimostrerà efficace, entro il2050 dovrebbe essere in gradodi produrre energia nucleareda fusione a costi competitiviproprio in un momento in cuidovrebbe declinare l’economiadel petrolio.

IMPIANTO SOLARE AD ALTA EFFICIENZA

Un team guidato da ricercatorisvizzeri del Paul ScherrerInstitut e dell’Istituto federalesvizzero di tecnologia (oltre a

partner francesi e svedesi) harealizzato un completo impiantosolare pilota della potenza di300 kilowatt che, già dopo leprime settimane operative, hadimostrato un’efficienza energeticadel 30% (in termini di calore solareconvertito in energia spendibile),quindi al di sopra delle piùavanzate celle fotovoltaiche.Una efficienza che i ricercatorisostengono potrà salire, suimpianti di dimensione industriale,anche al 50-60%.L’idea innovativa del progettoSolZinc, finanziato dal V PQdell’UE, sta nell’aver realizzatoun ciclo termochimico comple-tamente rinnovabile.A Rehovot, in Israele presso ilWeizmann Institute, infatti, è statacostruita una torre solare che concentrail calore di una batteria di specchi efornisce alla caldaia una temperatura di1200 gradi, dove l’ossido di zinco sicombina al carbonio di una biomassaproducendo alla fine biossido di zincoin polvere.Come risultato c’è una emissione dianidride carbonica di circa cinquevolte inferiore rispetto ai tradizionaliprocessi metallurgici di produzionedello zinco.Considerando poi il ciclodi vita della biomassa vegetale (chein precendenza ha prodottoossigeno come pianta) l’interoprocesso ha un bilancio di emissionenetta nullo o positivo.La fornace solare sviluppata dalprogetto SolZinc produce zincopuro gassoso (poi trasformato inpolvere) al ritmo di mezzatonnellata al giorno. Ogni seral’impiando si raffredda e vienericaricato. E la polvere di zinco èpronta per le batterie elettriche,oppure mescolata a vapord’acqua, per la produzione diidrogeno.

Primo progetto eolicoin Pakistan

Alla Francia il sito di ITER

Impianto solare ad alta efficienza

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edal MONDO

CRONACHE


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ePROGETTO IN RETEDI BIOINFORMATICA

Collegare fra loro numerosicentri di calcolo europei perrealizzare ricerche sulla bio-informatica e sviluppare nuoveapplicazioni in questo settore èl’obiettivo del progetto europeoBioinfogrid, approvato in estatedalla Commissione Europea epromosso da ricercatori italiani incollaborazione con alcuni dei piùimportanti centri di ricercaeuropei.Bioinfogrid si avvarrà di una retedi servizi basata sulla avanza-tissima tecnologia della reteGrid, creata dal progetto euro-peo Edge e che rappresenta lanaturale evoluzione del Web.In particolare, il progetto Bio-infogrid consentirà di agevolare

la sperimentazione nel campodella genonomica, della pro-teomica, della trascrittomica edelle applicazioni della dinamicamolecolare, diminuendo i tempidi elaborazione dei dati graziealla possibilità di utilizzare con-temporaneamente il calcolo di-stribuito su migliaia di computerin Europa e nel mondo.

REGOLE TECNICHE PERL'ACCESSOALL'INFORMATICA

È stato pubblicato sulla GazzettaUfficiale n. 183 dell'8 agosto 2005il decreto del Ministro perl'Innovazione e le Tecnologiedell'8 luglio 2005 che stabilisce irequisiti tecnici e i diversi livelliper l'accessibilità agli strumentiinformatici recentemente stabilitidall’UE. Il 6 luglio 2005, infatti, laCommissione Europea, ai sensidella direttiva 98/34/CE, ha datoil via libera all'adozione delprovvedimento. Il decreto dispo-ne in modo dettagliato i requisitiche debbono avere i siti Internete gli strumenti informatici (pc,ambiente operativo, applicazioniecc.) per facilitare il loro utilizzoda parte dei diversamente abili.Per facilitare il riconoscimentodell'adeguamento è stato pre-visto un apposito logo, una sorta'bollino blu di conformità', conuna serie di asterischi checontraddistinguono il diversolivello di qualità del servizio.I privati che intendono aderirealla certificazione di qualitàdovranno registrarsi presso ilCentro Nazionale per l'Infor-matica nella Pubblica Ammini-strazione (CNIPA).

NETWORK EUROPEO DIRICERCA SULLA CATALISI

Nasce l’Istituto europeo diricerca sulla catalisi.Un punto di riferimento per laricerca di frontiera e per

l’innovazione nel settore, chepunta anche a un più strettocollegamento con le principaliindustrie che già lavorano nell’a-rea e che rappresentano unfondamentale indotto del sistemaproduttivo.L’avvio del nuovo organismo èstato dato a metà luglio, inoccasione di un incontro che si èsvolto presso la Cassa di Rispar-mio di Firenze.Si chiamerà IDECAT (IntegratedDesign of Catalytic Nanoma-terials for a Sustenaible Produc-tion) e sarà coordinato dall’INSTM(Con-sorzio interuniversitario perla Scienza e la Tecnologia deiMateriali) e finanziato dalla Co-munità europea con uno stanzia-mento di circa 9,5 milioni di euro.Il Network di eccellenza IDECATè uno dei tre organismi a coor-dinamento italiano nel settore deinanomateriali e copre un’area dinotevole interesse scientifico etecnologico per lo sviluppo dinuove soluzioni per una energiae chimica sostenibili.Obiettivo del Network è quello diarrivare alla progettazione dellafutura generazione di catalizzato-ri che si fondano sull’assemblag-gio controllato di nano oggetticatalitici, che permetta lo svilup-po di nuovi materiali basati sulconcetto di ‘nanofabbriche cata-litiche’.I settori di interesse vanno dallosviluppo di processi chimici abasso impatto ambientale, a nuovesoluzioni per un utilizzo razionaledelle risorse come energia,materie prime alterna-tive erinnovabili, riutilizzo di rifiuti, anuovi materiali per l’e-nergiacome celle a combusti-bili, usodell’energia solare, alla protezionedell’ambiente e mi-glioramentodella salute e al con-tributo allasoluzione di problemi globali,quali le emissioni di gas a effettoserra e l’inquinamento dell’acqua.Il Network IDECAT è costituito dauna rete di 17 tra le principaliistituzioni di ricerca del settore,che rappresentano 13 nazioni ecirca 40 gruppi di ricerca leadera livello mondiale.

Progetto in rete dibioinformatica

Regole tecniche perl’accesso

all’informatica

Network europeo diricerca sulla catalisi

dall’UNIONEEUROPEA

CRONACHE


L'ITALIA INVESTE NEL SOLARE FOTOVOLTAICO

Per la prima volta si dà il via adun decreto che incentiva l'instal-lazione di 100 MW di impiantifotovoltaici, e si pone comeobiettivo da raggiungere i 300MW al 2015.Gli incentivi verranno concessiin conto energia (e non in contocapitale), arriveranno cioè conl'energia prodotta il cui surpluspuò essere venduto alla reteelettrica a tariffe incentivanti.Questa una delle novità deldecreto che prevede incentiviper la produzione di energiaelettrica da impianti fotovoltaicipubblicato sulla GazzettaUfficiale del 5 agosto 2005. Ilnuovo progetto del Governoapre la porta del solare oltre che

al pubblico anche alle famiglie,ai condomini e ai privati chepotranno installare impianti conprocedure semplici ed agevoli. Ildecreto stabilisce, inoltre, unadifferenziazione tra le tipologiedi impianti: piccoli (meno di20kW), medi (tra 20-50 kW) egrandi (più di 50 kW).Per avere diritto all'incentivol'impianto dovrà essere esercitoe mantenuto da parte del pro-prietario o dal condominio chepotrà poi vendere la produzionedi energia in eccesso alla rete aduna tariffa incentivante pari acirca tre volte la tariffa media difornitura dell'energia elettrica.Gli incentivi sono stati scelti inmodo tale da cercare di supe-rare gli attriti che il mercato delfotovoltaico presenta oggi.

VARATO IL PIANOTRIENNALE DEL CNR

È stato approvato dal Consigliod’amministrazione del CNR il Pianostrategico 2005-2007 che prevedeuna spesa di 3 miliardi di euro neltriennio, dei quali la metà verràreperita attraverso contratti esterni.Le risorse finanziarie e dipersonale vengono ripartite permacroaree che riguarderanno:terra e ambiente; energia e tras-porti; agroalimentare; scienzedella vita; progettazione moleco-lare; materiali e dispositivi;sistemi di produzione; tecnolo-gie dell’informazione e dellacomunicazione; identità culturalee patrimonio culturale.Alla realizzazione degli 83 progettiprevisti concorreranno oltre 100istituti del CNR, all’interno dei qualisono stati identificati i gruppi diricerca ai quali affidare le circa 650commesse.Le risorse verranno indirizzateper il 70 per cento alle ricerchestrategiche, mentre un 15 percento sarà riservato alla ricercaspontanea a tema libero e ilrestante 15 per cento allosviluppo di competenze interne.Per il 2005 le risorse destinate

ad attività di ricerca sono circa868 milioni di euro: di questi, 480milioni da contributo dello Statoe gli altri da finanziamentinazionali (FIRB, FAR e FIRS) edeuropei (PQ della Ricerca).

NUOVA PARTICELLADALL’ESPERIMENTO BaBar

Si chiama Y(4260) ed è unaparticella nuova individuataper la prima volta dall’espe-rimento BaBar: una collabora-zione internazionale che vedela partecipazione dei fisiciitaliani dell’Istituto Nazionaledi Fisica Nucleare e che hasede a Stanford, in California.Y(4260) rappresenta un inte-ressante tassello nel quadrodella conoscenza del mondodelle particelle e potrà fornireindizi utilissimi riguardo allanatura della forza forte, cioèdella forza che tiene insiemele diverse particelle all’internodei nuclei atomici.La scoperta, annunciata nelcorso del simposio internazio-nale “Leptom Photon” diUppsala, in Svezia, è statapresentata, i primi di luglio, nelcorso di un incontro del Comi-tato di Supervisione dell’espe-rimento BaBar, che quest’annosi è tenuto a Roma nella sededella Presidenza dell’INFN.A prima vista Y(4260) sembraessere una particella formatadall’unione di un quark charm edella sua corrispondente anti-particella: un quark anti-charm.Ma alcune caratteristiche dellasua natura sembrano essereinsolite, ciò ha portato adipotizzare che la particella possaessere qualcosa di molto piùcomplesso: una sorta di“molecola” formata da particellechiamate mesoni D oppure unostato composto da quattro quark.Non esistono prove definitive diquesta interpretazione everificare queste possibilità è lasfida che verrà affrontata nelprossimo futuro.

dall’ITALIA

L’Italia investe nelsolare fotovoltaico

Varato il pianotriennale del CNR

Nuova particelladall’esperimento BaBar

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Bologna, il 31 agosto scorso, unseminario internazionale perpresentare i dispositivi più inno-vativi sviluppati per l’isolamen-to sismico degli impianti petrol-chimici.Tali dispositivi sono stati sviluppatinell’ambito di un progetto co-munitario, denominato INDEPTH(Development of INnovativeDEvices for Seismic Protection ofPeTrocHemical Facilities - Pro-gramma di Ricerca e SviluppoSostenibile della CommissioneEuropea – Direzione Generaledella Ricerca), che ha permes-so di condurre studi sull’impie-go di tecnologie di isolamentosismico e di dissipazione ener-getica nelle strutture critichedegli impianti petrolchimici, permitigare gli eventuali effetti con-seguenti a fenomeni sismici,soprattutto per quegli impiantisituati in aree ad alta sismicità,molto numerosi in Europa e, par-ticolarmente, in Italia.Il progetto si è focalizzato in par-ticolare sui serbatoi che costi-tuiscono una delle strutture piùcritiche degli impianti petrol-chimici: eventuali danni a cari-co dei serbatoi possono infattiavere pericolose conseguenzesui lavoratori, sulla popolazionee sull’ambiente.Le tecnologie di protezione sismicamesse a punto per i serbatoi, in par-ticolar modo per quelli sferici,potran-no essere previste fin dalle fasi di pro-gettazione nella costruzione di strut-ture petrolchimiche, ma potrannoessere applicate anche a quelle giàesistenti con appropriati lavori di

adeguamentoantisismico.In occasione delS e m i n a r i oesperti naziona-li ed internazio-nali, oltre ad ana-lizzare le realtàdegli im-piantipetrolchimici,hanno illustrato ivari aspetti diricerca sviluppa-ti nell’ambito delP r o g e t t o

IL TESSILE A CARATTERETECNICO

I1 7 giugno scorso si è tenuto aCarpi il convegno: "I nuovi tes-sili" organizzato dall'ENEA, dalComune di Carpi, daCarpiformazione e dal progettoc o m u n i t a r i oI R E N E( I n n o v a t i o nRelay CentreNorth East).Obiettivo delconvegno èstato quello divalutare nuovisbocchi per ilsistema pro-duttivo legatoal tessile, ed inparticolare perquello della

maglieria, che registra unaprofonda crisi a causa della con-correnza di paesi con bassocosto del lavoro, con effetti signi-ficativi sull'economia di specifi-che aree geografiche e deidistretti del settore. Il convegnoha posto perciò l'accento sulladiversificazione del settore ver-so produzioni di tessile a carat-tere tecnico, come già avvenutoin altri paesi, per consentire alleaziende del settore di aprirsi adun mercato più ampio e trovareutilizzazioni molto diversificate:dal medicale alle costruzioni,dalle applicazioni industriali allaprotezione, dai trasporti all'im-ballaggio.In una "Vetrina Tecnologica" sonostati presentati anche i risultatidelle ricerche effettuate pressoi laboratori di Faenza riguardantila messa a punto di processi ditipo Sol-Gel per l'applicazione difilm sottili su cotone e polieste-re; una tecnica che consente diconferire alla fibra tessile nuovefunzionalità tra cui l'idrofobi-cità/idrofilicità, il potere antibat-terico, l'anti-UV, l'anti-fiamma.L'ENEA ha anche illustrato il cor-so di formazione a distanza suitessili tecnici, fruibile gratuita-mente sulla piattaforma ENEA-learning.

DISPOSITIVI INNOVATIVIPER IL PETROLCHIMICO

L’ENEA ha organizzato presso ilproprio Centro Ricerche di

dall’ENEA

Il commissariamentodell’ENEA

Il tessile a caratteretecnico

Dispositivi innovativiper il petrolchimico

Agrobiopolis: un poloscientifico per il

Mezzogiorno

Collaborazione ENEA-Centro Ricerche

Gomma della Malaysia

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IL COMMISSARIAMENTO DELL’ENEA

Nel corso della riunione del Consiglio dei Ministri del 15 luglioscorso, il Presidente del Consiglio dei Ministri, su proposta delMinistro delle Attività Produttive, ha decretato lo scioglimento degliorgani Presidente e Consiglio di Amministrazione dell’ENEA, dicui all’articolo 4, comma 1, lettere a) e b) del D.Lgs. 257/03.Il Prof. Luigi Paganetto è stato nominato Commissario Straordinariodell’ENEA con tutti i poteri di ordinaria e straordinaria ammini-strazione, già intestati ai suddetti organi ordinari dell’Ente, perun periodo non superiore a quattro mesi.Il Dott. Corrado Clini e l’Ing. Claudio Regis sono stati nominatiVice Commissari, con la medesima decorrenza e per il mede-simo periodo, con il compito di coadiuvare il Commissario nel-le sue attribuzioni, nonchè di svolgere le funzioni delegate lorodallo stesso Commissario.

INDEPTH, miranti ad eliminare olimitare, quanto più possibile, idanni derivanti da un sisma.Al Progetto Comunitario INDEPTHdanno vita, oltre all’ENEA, leSocietà CESI Area ISMES -Seriate (BG), FIP Industriale –Selvazzano (PD), HellenicPetroleum (Grecia), IWKABKT GmbH (Germania), MMIEngineering (Gran Bretagna),PRINCIPIA Ingenieros Consul-tores S.A. (Spagna) e le Univer-sità di Patrasso (Grecia) e BOKU– Institute for Structural Engine-ering di Vienna (Austria).

AGROBIOPOLIS: UN POLOSCIENTIFICO PER IL MEZZOGIORNO

La più innovativa infrastrutturatecnico–scientifica nel campodelle biotecnologie applicateall’agro-alimentare, AGROBIOPOLIS,è diventata operativa al CentroRicerche ENEA della Trisaia edè stata presentata il 23 giugnoagli operatori del settore e del-le istituzioni.Realizzato grazie ai finanziamentidell’UE, con l’obiettivo di costi-tuire un Centro di innovazioneintegrato di riferimento tecnico-scientifico per il settore agro-industriale del Mezzogiorno, edin particolare per le piccole emedie industrie, AGROBIOPOLIS hacome obiettivi prioritari quellidi favorire: la presenza di labo-ratori di Ricerca e Sviluppo diimprese private all’interno delCentro; la nascita di Società spin-off, a capitale e composizionemista pubblico-privato; l’ospita-lità di imprese di start-up; l’of-ferta di servizi tecnologici avan-zati e specialistici alle imprese.AGROBIOPOLIS, in linea con le stra-tegie dell’ENEA, partecipa a pro-getti europei di significativacomplessità, che aggreganomolteplici attori, ed in partico-lare: ricerche pionieristiche nelcampo delle biotecnologie vege-tali con progetti internazionale enazionali; ricerche avanzate per

l’agro-industria che riguardanol’analisi del genoma e del pro-teoma attraverso lo sviluppo distrumentazioni di avanguardiaper il sequenziamento, e di siste-mi di calcolo finalizzati all’infor-matica.

COLLABORAZIONE ENEA-CENTRO RICERCHE GOMMADELLA MALAYSIA

Il Ministro della Malaysia dellePiantagioni della gomma edell’Industria ha visitato direcente il Centro Ricerche ENEAdella Casaccia ed ha assistitoalle prove di simulazione dei ter-remoti condotte nei laboratoridel Centro con le tavole vibran-ti, per la verifica delle prestazionidi nuovi dispositivi a base digomma naturale utilizzati comeisolatori sismici.Tali dispositivi sono stati svilup-pati dal Centro Ricerche dellaGomma della Malaysia, TunAbdel Razak Research Centre,Malaysian Rubber Board.Il Centro è stato fondato neglianni 30 in Inghilterra, vicinoLondra, e finanziato con i pro-venti della gomma: attualmenteil governo della Malaysia con-tribuisce al finanziamento con il65%, mentre il restante 35% pro-viene da progetti finanziatidall’UE e dal mercato.Il Centro da oltre dieci anni con-duce attività di Ricerca eSviluppo in collaborazione conl’ENEA sui dispositivi antisi-smici, nell’ambito di progettieuropei. Si tratta di dispositivi dautilizzare per la protezione distrutture di vario tipo dagli effet-ti dei terremoti grazie alle carat-teristiche di resistenza e flessi-bilità e durabilità della gommanaturale proveniente dalle pian-tagioni della Malaysia.In Italia ci sono numerosi esem-pi dell’utilizzo di isolatori digomma, che per la loro elevatacapacità di filtrare le frequenzepiù dannose delle vibrazioni,vengono utilizzati per la prote-

zione antisismica degli edifici.Il Centro di Ricerche dellaGomma della Malaysia harecentemente sviluppato nuovidispositivi antisismici che uti-lizzano la gomma naturale, ana-loghi a quelli applicati per laprima volta in una scuola diFabriano, o come gli isolatoritridirezionali, impiegati persmorzare vibrazioni sia oriz-zontali che verticali, che sonostati già installati a protezione diun’antica nave romana in espo-sizione al Museo Archeologicodi Ercolano.I test condotti nei laboratoridell’ENEA della Casaccia suinuovi dispositivi in gomma natu-rale ne hanno confermato lecapacità di isolamento.Si tratta di dispositivi in gradodi proteggere anche le struttu-re poste all’interno degli edifi-ci, come apparecchiature sen-sibili, o oggetti d’arte di parti-colare importanza. Per questiultimi si registra una crescenteesigenza da parte delle strutturemuseali per soluzioni tecnolo-gicamente avanzate di isola-mento in grado di garantire lamassima protezione dalle vibra-zioni, soprattutto da quelle oriz-zontali, che provocano i mag-giori danni.Oltre alla protezione sismica,nel corso della visita sono sta-te definite ulteriori linee di col-laborazione tra l’ENEA ed ilCentro Ricerche della Gommadella Malaysia per lo sviluppodi quei nuovi materiali spe-ciali, ad alte prestazioni fun-zionali e strutturali, che uni-scono le peculiari caratteristi-che della gomma naturale conquelle tipiche delle ceramichespeciali, delle leghe metalli-che superelastiche, dei nuovimateriali di sintesi a base poli-merica e dei materiali nanostrutturali studiati presso iCentri di Ricerca ENEA diFaenza, Portici, Brindisi eCasaccia.

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LA RICERCA IN ITALIA

Il 15 giugno 2005, si è tenutoun convegno su “La ricerca inItalia: l’impatto scientifico, eco-nomico e sociale – Un primobilancio e le nuove prospettivedi intervento” promosso dalMinistero dell’Istruzione, del-l’Università e della Ricerca edal CNR. L’incontro aveva l’o-biettivo di far conoscere adun’ampia platea – istituzioni,amministrazioni pubbliche eprivate, associazioni di cate-goria, università, fondazioni eonlus – l’impatto che la ricer-ca pubblica ha e può averesul sistema scientifico, socialeed economico, con beneficioper la qualità della vita, la com-petitività e lo sviluppo sosteni-bile del Paese.

Il convegno, al quale ha parteci-pato un’ampia e qualificata rap-presentanza di esperti e opera-tori, ha focalizzato l’importanzadella “sfida dell’innovazione” apartire da una forte diffusionedella cultura scientifica lungo la“filiera della conoscenza”: scuo-le, università, aziende e luoghi dilavoro. Comunicare la capacità di“saper fare” della ricerca pub-blica appare infatti sempre piùuna necessità ineludibile.

XLV CONVEGNO ERSA

Dal 23 al 27 agosto si è tenuta adAmsterdam presso la “LiberaUniversità degli Studi” (VrijeUniversiteit) la quarantacinque-simaedizione del convegno organizzatoannualmente dalla sezione Europeadell’Associa-zione di ScienzeRegionali (ERSA, EuropeanRegional Science Association).Oltre ai tradizionali temi diinteresse dell’analisi regionale(urbanistica, trasporti, uso dellerisorse naturali, pianificazionedel territorio), l’iniziativa ha datoampio spazio alle questioni con-nesse con lo sviluppo econo-mico su base regionale, l’allarga-mento dell’economia europea adEst, i processi di cambiamentostrutturale derivanti dalla cre-scente globalizzazione delleeco-nomie e dalle dinamichedello sviluppo tecnologico.Numerosi sono stati i contributiscientifici proposti dai ricercatoriitaliani nei nuovi filoni disci-plinari.In particolare sono stati presentiper l’ENEA Daniela Palma eAlessandro Zini (UDA) che nellasezione tematica “Glo-balizzazionee competitività re-gionale” hannopresentato un contributo dal titolo“Technolo-gical change andindustry com-petitiveness throughthe evolution of localisedcomparative advan-tages”.Il lavoro fornisce una valutazionedella perdita di competitivitàdell’industria manifatturiera ita-

liana attraverso l’analisi delprogressivo indebolimento dellearee del paese maggiormentespecializzate nelle produzioni adalta intensità tecnologica ed èfrutto degli studi condotti nell’ambitodell’Osservatorio ENEA sull’Italianella competizione tecnologicainternazionale.

(Daniela Palma)

CONFERENZA EUROPEASULLE BIOMASSE

Dal 17 al 21 ottobre si è svoltaa Parigi la 14ma edizione dellaConferenza ed EsposizioneEuropea sulle Biomasse perl’Energia, l’Industria e la Tuteladel Clima.Organizzata da ETA – Rene-wableEnergies di Firenze insieme a WIP– Energy and Environment diMonaco, ha assunto comeprincipale obiettivo quello dimettere in evidenza il potenzialecontributo della biomassa aibisogni energetici sia per leeconomie sviluppate sia perquelle in via di sviluppo.Parallelamente alla Conferen-za, è stata promossa unamostra tecnologica di prodottiinnovativi e di servizi relativialla biomassa e alla bioenergia.Tanti i temi prescelti per idibattiti che si sono tenutidurante i cinque giorni: ricercae sviluppo delle tecnologiedella bioenergia; dimostrazionee implementazione del mercatodella biomassa per la produzionedi calore, energia elettrica ecombustibili per i trasporti;aspetti economici e vantaggiderivanti dall’uso della biomassa;cooperazione internazionale perlo sviluppo della bioenergia;biomassa nei Paesi in via disviluppo per ridurre la povertà efavorire lo sviluppo sostenibile.

Per ulteriori informazioni:[email protected]–biomass.com

INCONTRI

La ricerca in Italia

XLV convegno ERSA

Conferenza europea sulle biomasse

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NUCLEAR ENERGY DATAOECD

Nuclear Energy AgencyParis, 2005, pagine 100, euro 24,00

La pubblicazione, denominatadagli addetti ai lavori “BrownBook”, presenta i dati sull’energianucleare nei paesi OCSE.Nei 17 paesi membri aggiornati al2005 che utilizzano l’energianucleare per usi civili, risultano352 unità operative nei primi mesidell’anno 2005, sette unità in menodell’anno precedente. Per quantoriguarda i nuovi impianti, alla finedel 2004, risultavano in costru-zione otto unità per una potenzatotale di 6,6 GWe e altre 19, peruna potenza di 24,1 GWe, nelprocesso di richiesta di autoriz-zazione. Ad eccezione di unaunità sita in Europa, tutte le altre

sono situate nella regione delPacifico. La Finlandia ha approvatola costruzione di un nuovo reattore,l’EPR (European PressurisedReactor). L’ Electricité de Franceha annunciato la costruzione di unreattore EPR in Normandia, aFlamanville ma la Commissioneper il dibattito pubblico nazionaleha comunicato il 1° dicembre 2004che la decisione finale dovràessere presa nel 2005.Nei prossimi cinque anni èprevista la chiusura di undici unità,per una capacità totale di 3,1GWedi cui sei nel Regno Unito. Inoltre,altre unità dovranno essere chiusein Germania come conseguenzadell’uscita dal nucleare.Nonostante la riduzione delnumero di unità funzionanti, lacapacità di produzione di elet-tricità di origine nucleare èaumentata dall’1% e l’elettricitàgenerata è aumentata del 4,3% neipaesi OCSE dal 2003 al 2004,grazie ad una certa ripresa nelGiappone e negli Stati Uniti dopo ifermi per ispezione e manuten-zioni del 2003.Nel 2004, le centrali nuclearihanno prodotto il 23,5% dell’elet-tricità generata nei paesi OCSErispetto al 23% del 2003. NelBelgio, la Francia, la RepubblicaSlovacca e la Svezia l’elettricità diorigine nucleare ha superato il50% del totale.La quota di elettricità di originenucleare in sei paesi membri(Canada, Francia, Germania,Ungheria, Giappone e Svezia) èaumentato grazie ad una miglioreperformance nel 2004 rispetto al2003. Nel 2005, si prevede che laproduzione di uranio naturale neipaesi OCSE sarà inferiore di circa32.700 tonnellate rispetto alladomanda. La domanda noncoperta dalla produzione saràsoddisfatta utilizzando le risorsesecondarie: le importazioni, glistock e quelle provenienti dalritrattamento del combustibileirraggiato e dall’arricchimentodell’uranio impoverito. La capacitàdi conversione è leggermenteinferiore alla domanda e verràintergrata con le importazioni e glistock. La capacità di arricchimento

e di fabbricazione di combustibilenucleare sono superiori alladomanda.

(Alicia Mignone)

AMBIENTE CONDIVISO

A cura di F. Giovanelli, I. Di Bella,R. CoizetEdizioni Ambiente, maggio 2005,pagine 224, euro 20,00

Gli autori sostengono che oggi lapolitica ha bisogno di ambienteper riprendere concretezza attra-verso la nuova visione propostadalla sostenibilità. E, dall’altro lato,l’ambiente ha bisogno di politica,perché non è possibile salvaguar-dare le risorse senza fare i conti conle variabili economiche e con l’e-quità sociale. L’integrazione del-l’ambiente nella politica è una svol-ta di grande portata. Cambiano ivalori di riferimento e gli obiettivi,di conseguenza devono cambiarele azioni e i programmi di chi haresponsabilità di governo, a livellolocale, nazionale e sovranazionale.Ma quali sono gli strumenti peraffrontare questa svolta? Quali azio-ni concrete possono essere effet-tuate dai governi locali per pro-muovere trasparenza e partecipa-zione, e realizzare un progetto poli-tico che leghi gli aspetti ambientalicon quelli economici e sociali?Gli autori propongono analisi,meto-dologie ed esempi concreti,con unariflessione critica sulla strumenta-zione attualmente disponibile e mol-ti spunti innovativi. I temi vanno da unriordino dei termini con cui definireil problema, al bilancio ambientalecome riforma della governance; dal-la distinzione degli strumenti rispet-to ai loro obiettivi,ai modelli di demo-crazia locale; da proposte sul rap-porto locale/globale, alle esperien-ze dei bilanci di sostenibilità e ad unasintesi delle politiche ambientalidell’Unione Europea.Il volume dimostra la necessità disuperare le cosiddette “politicheambientali”, separate e settoria-lizzate, per promuovere un approc-cio sistemico e integrato verso unambiente condiviso.

LETTURE

Nuclear energy dataOECD

Ambiente Condiviso

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ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 4/0596

CRONACHE

LUGLIO-AGOSTO 2005 EINNOVAZIONE...Redazione ENEA Lungotevere Thaon di Revel 76, 00196 Roma, Tel....

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