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“Ma le persone hanno bisogno di proteggersi contro gli effetti negativi del sole”

Non importa quanto a prova d’acqua la tua crema solare pretenda di essere, una parte verrà sempre lavata via mentre nuoti nel mare. Mentre questo si dissolve, alcuni dei suoi ingredienti sono noti inquinanti e mettono a rischio tutta la vita marina al di sotto della superficie. Ora un nuovo studio, pubblicato mercoledì sulla rivista Environmental Science and Technology ci mette in guardia su un ulteriore potenziale rischio ambientale.

Secondo l’organismo statunitense National Ocean Service, le sostanze chimiche in questione erano già correlate a stress e morte della barriera corallina, cambiamenti ormonali nei delfini, pattern riproduttivi alterati nei pesci fino ad arrivare a difetti congeniti in cozze e ricci di mare.

Con quest’ultimo studio, condotto dai ricercatori della University of Cantabria e l’Institute of Marine Sciences of Andalusia, si sono scoperte ulteriori allarmanti implicazioni: la crema rilascia quantità significanti di metalli e nutrienti inorganici nelle acque costiere, alcune più velocemente di altre. La luce UV oltretutto può variare la velocità di questo processo.

“Il modello che abbiamo descritto è potenzialmente utile nella comprensione dei rischi associati con la protezione solare rilasciata nell’ecosistema marino costiero”
– Araceli Rodríguez-Romero, Ph.D.

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Le sostanze chimiche delle creme solari sono state da tempo correlate a stress e morte della barriera corallina, cambiamenti ormonali nei delfini, pattern riproduttivi alterati nei pesci fino ad arrivare a difetti congeniti in cozze e ricci di mare.ter a caption

Rodríguez-Romero e colleghi hanno addizionato una crema solare in commercio contenente diossido di titanio a campione di acqua di mare del mediterraneo osservando come le goccioline della lozione rilasciassero metalli e nutrienti nell’acqua. Alcuni composti si sono dispersi più velocemente dopo il trattamento UV,utilizzato per simulare l’esposizione al sole.

Ricerche precedenti avevano già correlato l’Oxybenzone, un comune ingrediente in questi prodotti, a danni subiti dalla barriera corallina e altri impatti nocivi sull’oceano, spronando le amministrazioni locali di Hawaii, Palau e Key West nel vietare completamente questo tipo di creme. Ma le caratteristiche degli altri composti utilizzati sono rimasti un mistero fino alla conclusione di questo studio.

Osservando l’impatto di questi altri composti chimici, i ricercatori hanno scoperto che alluminio, silicio, e fosforo sono quelli che vengono rilasciati più velocemente nell’ambiente in entrambe le condizioni, sia di ombra che di luce. Hanno stimato che in una giornata tipica in spiaggia, i bagnanti potrebbero aumentare la concentrazione di alluminio nelle acque costiere del 4% e di titanio di quasi il 20%.

Altre fluttuazioni sono risultate meno severe, ma i ricercatori avvertono che anche piccoli fluttuazioni di elementi come il fosforo (che normalmente si trova in basse concentrazioni nell’oceano) o il piombo (questo estremamente tossico) possono essere dannose.

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Il danno ambientale derivante dalla dispersione di creme solari potrebbe minacciare il turismo e attività ricreative correlate.

Gli effetti della dispersione della protezione solare sugli ecosistemi marini e sulla salute di nuotatori e bagnanti non sono ancora chiare, ma sappiamo che alte concentrazioni di metalli pesanti sono un pericolo per la salute. I rischi variano da composto a composto, dal grado di esposizione e possono includere disfunzioni ai reni, alle articolazioni, al sistema riproduttivo, cardiovascolare come anche danni acuti e cronici al sistema nervoso centrale e periferico, e non solo.

Dal punto di vista ambientale, livelli eccessivi di metalli e nutrienti inorganici possono dare luogo a cambiamenti drammatici. Queste quantità eccessive rilasciate dalle creme possono causare esplosioni di crescita di alghe, danneggiare il fitoplancton e produrre eutrofizzazione secondo Rodríguez-Romero. Questi fenomeni ambientali possono impattare negativamente sul turismo e attività ricreative correlate a esso, fondamentali per molte economie costiere nel mondo.

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Alternative alle misure tradizionali di protezione dal sole sono il rimanere all’ombra, coprirsi con indumenti che proteggono dal sole come anche l’aumentare delle dosi di antiossidanti nella propria dieta.

Questo studio emerge nel mezzo di un’intenso dibattito in corso sulle creme solari. A maggio, un’altro studio pubblicato su JAMA ha rivelato come tracce di questi composti siano assorbiti nel sangue, facendo insorgere dubbi sulla sicurezza e l’impatto derivante dal loro utilizzo. Lo studio ha dato inizio a un turbinio di discussioni riguardanti i rischi e i benefici delle protezioni.

Per concludere, molti dermatologi, dottori e ricercatori sono d’accordo sulle raccomandazioni da adottare: le creme sono necessarie assieme ad altre precauzioni per godere in sicurezza del sole e prevenire il cancro alla pelle.

I dubbi sorti grazie alla ricerca non devono farti buttare nella spazzatura la tua protezione. I rischi di tumore alla pelle sono conosciuti e i suoi effetti devastanti e diffusi mentre i rischi di esposizione ai prodotti chimici delle creme ancora sconosciuti. Secondo il CDC, tutti dovremmo utilizzare le creme per proteggerci dal sole.

Persino Rodríguez-Romero non raccomanda di interromperne l’utilizzo. “Le persone devono proteggersi contro gli effetti negativi del sole” non esita a dire.
“Gli scienziati che studiano l’ambiente marino e le aziende cosmetiche devono lavorare assieme per creare delle protezioni solari sicure per l’ambiente oltre ovviamente alla salute umana”.

Fonte: Inverse.com

 

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Ricercatori di un laboratorio di Berkeley hanno realizzato un sistema che tramite reazioni chimiche verdi alimentate a luce solare sequestrano CO2 dall’ambiente

 

 

Un nuovo sistema che utilizza luce solare per convertire diossido di carbonio in prodotti chimici utili a fabbricare plastiche biodegradabili, prodotti farmaceutici e combustibili liquidi. Il tutto è stato dimostrato da alcuni scienziati statunitensi.

Nel loro sistema ibrido, nanofili metallici e batteri lavorano insieme per mimare la fotosintesi – il processo utilizzato dagli organismi viventi per catturare energia dal sole e utilizzarla per produrre nutrienti a partire da diossido di carbonio e acqua.

Ma piuttosto che produrre nutrienti, questo sistema è stato progettato per utilizzare la luce del sole al fine di convertire le emissioni di diossido di carbonio e l’acqua in acetato – un mattone chimico da costruzione molto versatile che può venire utilizzato per sintetizzare molecole più complesse.

Anche se questa tecnologia è ancora piuttosto lontana dal poter essere commercializzata in modo redditizio, una sua versione futura potrebbe fornire una valida alternativa alla cattura e all’immagazzinamento della CO2, offrendo un’opzione pulita per impedire al diossido di carbonio di entrare nell’atmosfera.

Crediamo che il nostro sistema rappresenti un rivoluzionario salto in avanti nel campo della fotosintesi artificiale.

Il nostro sistema ha il potenziale per poter cambiare profondamente l’industria chimica e petrolifera in quanto potremmo produrre prodotti chimici e combustibili in modo totalmente nuovo e rinnovabile, piuttosto che estraendoli dalle profondità nel sottosuolo.

– Peidong Yang, chimico e capo ricercatore all’Università Californiana di Berkeley

Il sistema è composto da nanofili di silicio e titanio disposti verticalmente. Questi fili assorbono la luce del sole, la quale avvia il sequestro del diossido di carbonio. Questa struttura viene infatti popolata da batteri capaci di produrre enzimi conosciuti per la loro abilità nel catalizzare selettivamente la riduzione del diossido di carbonio.

 

Immagine SEM a sezione trasversale della struttura verticale di nanofili e batteri utilizzati in questo rivoluzionario sistema di fotosintesi artificiale

 

Per questo studio, la squadra ha utilizzato gli Sporomusa ovata, un batterio anaerobico che prende gli elettroni direttamente dall’ambiente circostante  e li usa per ridurre il diossido di carbonio.

Lo S. ovata rappresenta un fantastico catalizzatore per il diossido di carbonio in quanto produce acetato, un composto chimico intermedio molto versatile che può essere utilizzato per la produzione di una variegata gamma di composti chimici utili.

Siamo stati in grado di popolare uniformemente l’ambiente di nanofili con i batteri utilizzando semplicemente acqua con tracce di vitamine come unico componente organico.

– Michelle Chang, co-autrice dello studio di UC Berkeley

Una volta che il diossido di carbonio è stato ridotto dai batteri in acetato, E.coli geneticamente modificati vengono utilizzati per sintetizzare i prodotti chimici di riferimento.

 

 

La squadra ha raggiunto un’efficienza di conversione dell’energia solare dello 0,38 % in circa 200 ore sotto luce solare artificiale, un’efficienza paragonabile a quella di una foglia. Ma serve ancora ulteriore ricerca prima che il loro sistema possa risolvere il problema mondiale legato alle emissioni di diossido di carbonio.

Come molti ormai sanno, più diossido di carbonio immettiamo nell’atmosfera più la sua temperatura sale di conseguenza. I livelli atmosferici di diossido di carbonio sono ormai ai massimi livelli per quanto riguarda gli ultimi tre milioni di anni, risultato dovuto principalmente alla combustione di risorse fossili. Nonostante tutto, però, i combustibili fossili rimangono una risorse energetica significativa per il nostro prossimo futuro. Tecnologie in grado di sequestrare la CO2 prima che si diffonda nell’atmosfera vengono attualmente utilizzate ma richiedono che essa venga poi immagazzinata, una caratteristica che pone una sfida ambientale significativa.

La squadra afferma di star lavorando adesso ad un sistema analogo di seconda generazione, avente un’efficienza di conversione da energia solare a composto chimico del 3 %. Continuano affermando che se riusciranno a raggiungere un’efficienza del 10% in una maniera costo-effettiva, la tecnologia potrebbe venire commercializzata con successo.

I ricercatori hanno descritto il loro sistema nel giornale Nano Letters, pubblicato dalla American Chemical Society.

 

Fonti: sciencealert.com eurekalert.com pubs.acs.org

 

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

La nuova batteria agli ioni di alluminio può rimpiazzare molte batterie agli ioni di litio e alcaline ancor oggi in uso.

 

 

Gli scienziati dell’Università di Stanford hanno inventato la prima batteria di alluminio ad alte prestazioni. Ha una lunga durabilità, si ricarica velocemente ed è a basso costo. I ricercatori affermano che la nuova tecnologia offre un’alternativa sicura alle batterie commerciali attualmente diffuse.

Abbiamo sviluppato una batteria ricariabile che può rimpiazzare quelle attuali, quali le batterie alcaline ad esempio, dannose per l’ambiente e le batteria agli ioni di litio che occasionalmente possono prendere fuoco. La nostra nuova batteria non prenderà mai fuoco, nemmeno trapanandola.

Hongjie Dai, professore di chimica a Stanford

Dai e i suoi colleghi descrivono la loro nuova creazione in “Una batteria ricaricabile ultravelocemente agli ioni di alluminio” articolo pubblicato il 6 aprile sull’edizione online di Nature.

L’alluminio è stato a lungo un materiale attraente per quanto riguarda l’impiego nelle batterie, sopratutto per il suo basso costo, la bassa infiammabilità e l’alta capacità di immagazzinamento di energia. Per decenni, i ricercatori hanno tentato invano di sviluppare una batteria agli ioni di alluminio che potesse essere commercializzata. La sfida chiave da vincere consisteva nel trovare materiali capaci di produrre voltaggio sufficiente dopo ripetuti cicli di carica e scarica.

 

 

 

Catodi di Grafite

Una batteria agli ioni di alluminio consiste in due elettrodi: un anodo caricato negativamente fatto di alluminio e un catodo caricato positivamente.

Sono stati sperimentati catodi di diversi materiali. Abbiamo accidentalmente scoperto che una soluzione semplice consisteva nell’utilizzo della grafite, in pratica carbonio. Nel nostro studio, abbiamo identificato alcuni tipi di grafene che ci permettono di ottenere ottime prestazioni.

ha detto Dai.

Per il prototipo, la squadra di Stanford ha assemblato l’anodo di alluminio e il catodo di grafite assieme a un liquido ionico elettrolitico all’interno di un sacchetto ricoperto da un polimero flessibile.

L’elettrolita è in pratica un sale liquido a temperatura ambiente, quindi è molto sicuro.

– Ming Gong studente di Stanford co-autore dello studio

Le batterie di alluminio sono più sicure delle convenzionali batterie agli ioni di litio utilizzate in milioni di computer e cellulari al giorno d’oggi, ha aggiunto Dai.

Le batterie agli ioni di litio possono causare rischio d’incendio

Per fare un esempio, egli ha citato la recente decisione presa dalle compagnie aeree United e Delta di bandire i trasporti di stock di batterie agli ioni di litio sugli aerei passeggeri.

Nel nostro studio, abbiamo realizzato video dimostranti la possibilità di trapanare attraverso il rivestimento esterno della nostra batteria e continuare a farlo senza che ci sia rischio di sviluppare incendi. La batterie di litio possono comportarsi in maniera molto più imprevedibile, su un aereo, nella macchina o anche in tasca. A parte il discorso sicurezza, i nostri maggiori risultati però consistono nelle prestazioni di questa nuova batteria d’alluminio.

Per esempio la sua ricaricabilità ultra-veloce. Chi possiede uno smartphone sà che può richiedere ore caricare una batteria agli ioni di litio. Ma la squadra di Stanford ha riportato “tempi di ricarica straordinari” da meno di un minuto con il prototipo di alluminio.

La durabilità è un altro importante fattore, batterie di alluminio sviluppate in altri laboratori morivano abitualmente dopo appena un centinaio di cicli di carica/scarica. La batteria di Stanford è stata capace invece di durare più di 7.500 cicli senza sperimentare nessuna perdita di capacità.

L’autore ha scritto:

Questa è stata la prima volta dove una batteria agli ioni di litio a carica ultra-veloce è stata assemblata e testata con stabilità oltre svariate migliaia di cicli

In comparazione, una batteria agli ioni di litio abitualmente non supera i mille cicli.

Gong ha poi aggiunto:

Un’altra caratteristica della batteria d’alluminio  consiste nella sua flessibilità. Puoi fletterla e piegarla, ha quindi un’impiego potenziale nei dispositivi elettronici flessibili. L’alluminio oltretutto è molto più economico del litio.

 

 

Applicazioni

In aggiunta ai piccoli dispositivi elettronici, le batterie di alluminio potrebbero venire utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile nella rete elettrica, ci dice Dai.

Le reti elettriche necessitano di batterie che possiedano un ciclo di vita molto lungo e che possano rapidamente immagazzinare e rilasciare energia. I nostri ultimi dati non ancora pubblicati suggeriscono che una batteria di alluminio possa venire ricaricata decine di migliaia di volte. E’ invece impensabile la costruzione di immense batterie agli ioni di litio da utilizzare allo stesso scopo.

La tecnologia agli ioni di alluminio offre oltretutto un’alternativa amichevole nei confronti dell’ambiente rispetto alle batterie alcaline usa e getta.

Milioni di consumatori utilizzano batteria AA e AAA da 1.5 volt. Le nostre batterie di alluminio generano circa 2 volt di elettricità. Nessuno ha mai raggiunto una cifra simile con l’alluminio.

Ma ulteriori miglioramenti saranno necessari per riuscira ed eguagliare il voltaggio delle batterie agli ioni di litio, aggiunge Dai.

Le nostre batterie producono la metà del voltaggio prodotto da una tipica batteria agli ioni di litio. Ma migliorando il materiale del catodo potremmo eventualmente incrementarlo assieme alla densità dell’energia immagazzinata. Per il resto la nostra batteria possiede già tutto quel che si potrebbe desiderare da essa: economicità, sicurezza, alta velocità di ricarica, flessibilità e un lungo ciclo di vita. Vedo un promettente futuro per questa nostra nuova batteria. E’ alquanto eccitante.

Altri collaboratori esterni dello studio affiliati a Stanford sono stati gli scienziati Mengchang Lin dell’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, Bingan Lu dell’Università di Hunan e lo studioso Yingpeng Wu. Interni a Stanford citiamo invece Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen e Jiang Yang; nonchè Bing-Joe Hwang dell’Università Nazionale della Scienza e della Tecnologia di Taiwan.

Il principale supporto per la ricerca è stato fornito dal Dipartimento Statunitense per l’Energia, dall’Istituto Tecnologico di Ricerca Industriale di Taiwan, dal Progetto sul Clima e l’Energia Globale di Stanford, dal ” Precourt Institute for Energy” di Stanford e dal Ministero dell’Educazione di Taiwan.

 

Fonte: news.stanford.edu

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Traduzione a cura di Denis Gobbi

Questa nuova tecnologia può rivoluzionare il modo mediante il quale archiviamo i dati, portando gli scienziati uno step più vicini alla creazione di un cervello bionico.

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Scienziati della RMIT University in Australia hanno costruito un nuovo nano-dispositivo che farà da piattaforma per dispositivi di memoria di nuova generazione altamente stabili ed affidabili.

Esistono due tipi di memoria: quella volatile e quella non volatile. La memoria non volatile può accedere ai dati immagazzinati anche quando non alimentata, al momento la principale memoria non volatile da noi utilizzata è la memoria flash. Anche se questa tecnologia funziona bene, abbiamo raggiunto ormai limiti di scala difficili da superare per cercare di rendere questi dispositivi ancora più piccoli immagazzinando ancor più memoria.

Gli scienziati australiani hanno però creato una piattaforma per nuovi rivoluzionari nano-dispositivi che permetteranno ai computer di immagazzinare quantità significativamente maggiori di dati mimando la memoria umana.

Queste strutture impilate una sull’altra sono state create utilizzando una sottile pellicola, fatta di un ossido funzionale allo scopo 10.000 volte più sottile di un capello umano.

Dr Sharath Sriram.

Dr Sharath Sriram

“Questa sottile pellicola è stata appositamente progettata per avere dei difetti nella sua chimica per dare luogo ad un effetto memristivo dove la memoria del comportamento dell’elemento è dipendente dalle sue esperienze passate.” ha dichiarato Sharath Sriram, il leader del progetto dell’RMIT, in una recente dichiarazione.

“Con la memoria flash che stà rapidamente raggiungendo i suoi limiti di scala, ci servono nuovi materiali e architetture per creare una nuova generazione di memoria non volatile.”

La tecnologia in questione fà affidamento sui memristori – un tipo di elemento circuitale ritenuto da molti esperti di tecnologia di gran lunga superiore alle attuali tecnologie alla base degli hard disk come Flash, SSD e DRAM.

Questi memristori hanno il potenziale per poter essere inclusi all’interno della memoria a stato solido non volatile, e potrebbero servire oltretutto come “mattoni” per la costruzione di computer capaci di mimare le azioni del cervello umano.

Questa tecnologia appena sviluppata è una delle piattaforme più promettenti per la creazione di queste strutture, potendo oltretutto essere utilizzate a temperatura ambiente.

“Queste strutture da noi sviluppate potranno venire utilizzate in un vasto range di applicazioni nell’elettronica – da dispositivi di memoria ultraveloci rimpiccioliti fino a pochi nanometri fino ad architetture logiche per computer che replicano la versatilità e i tempi di risposta di una rete neurale biologica.”

ha affermato Sriram.

7fuayofea5kf“Anche se con molte altre ricerche ancora da fare, il nostro lavoro porta avanti la ricerca per una nuova tecnologia di nuova generazione che possa replicare le complesse funzioni di un sistema neurale umano, portandoci un passo più vicino al cervello bionico.”

I ricercatori hanno descritto il loro lavoro nel “journal Advanced Functional Materials” e credono nel fatto che la loro piattaforma non solo possa migliorare il campo dell’archiviazione dati, ma anche i dispositivi che processano il mondo attorno ad essi.

“I risultati ed il materiale usato sono fondamentali, in quanto lo stabile effetto memoria nasce dalle incredibilmente sottili vie nell’ossido, larghe appena 60 nanometri.” ha affermato Hussein Nili, ricercatore con PhD al RMIT autore dell’articolo.

“Esse posso anche venire sintonizzate e controllate tramite l’applicazione di pressione, fattore che apre nuove opportunità per l’utilizzo di questi elementi di memoria come sensori e attuatori.”

Fonte: RMIT

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Per la prima volta, i chimici sono riusciti a produrre con successo una cellula artificiale contenente organelli capaci di eseguire i vari steps di una reazione chimica. Tutto questo è avvenuto all’Istituto per le Molecole e i Materiali (IMM –  Institute for Molecules and Materials della Radboud University Nijmegen. La scoperta è stata pubblicata durante il 2014 nel primo numero del giornale “Angewandte Chemie” ed è stato messo in evidenza anche da “Nature Chemistry”

E’ compito difficoltoso per i chimici replicare la chimica delle cellule vive in laboratorio.  Dopotutto, in una cellula tutte le diverse reazioni avvengono simultaneamente nella stessa piccola area, in diversi scomparti e in maniera incredibilmente efficiente. Quest’ultimo è il motivo principale per cui i chimici tentano in tutti i modi di imitare il loro funzionamento. Facendo questo, sperano inoltre di imparare di più sull’origine della vita, e più in particolare della transizione tra reazioni chimiche e biologiche.

Da sinistra a destra: le sostanze sono confinate in piccole sfere (gli organelli) e mischiate con reagenti ed enzimi. Tutto questo confinato all'interno di una parete cellulare polimerica.

Da sinistra a destra: le sostanze sono confinate in piccole sfere (gli organuli) e mischiate con reagenti ed enzimi. Tutto questo confinato all’interno di una parete cellulare polimerica.

Jan Van Hest e l’aspirante PhD Ruud Peters hanno creato i loro organuli riempiendo piccole sfere con agenti chimici epiazzandole all’interno di una goccia d’acqua. Hanno quindi sapientemente ricoperto questa goccia con uno strato di polimeri: la membrana cellulare.  Usando la fluorecenza sono riusciti a  dimostrare come la cascata di reazioni avvenisse in luogo effettivamente. Questo porta loro ad essere i primi chimici a creare una cellula artificiale con organuli funzionanti. Proprio come le cellule del nostro corpo, gli agenti chimici sono capaci di transitare nel plasma della cellula dopo le reazioni negli organuli per essere elaborate altrove nella cellula.

Vista ravvicinata di una cellula polimerica con organelli.

Vista ravvicinata di una cellula polimerica con organelli.

Ricercando l’origine della vita

La creazione di strutture simil-cellulari è al momento molto gettonata nel campo della ricerca chimica, come prova la sperimentazione di diverse tecniche all’ IMM. Il professor Wilhelm Huck per esempio, stà creando cellule a partire da piccole goccie di soluzione molto simile al citoplasma, mentre il già citato gruppo di Van Hest le stà creando usando dei polimeri.

Gruppi in competizione tra loro stanno lavorando vicini alla biologia, creando cellule ad esempio da acidi grassi. Vorremmo tentare di fare lo stesso in futuro. Un altro passo in avanti consisterebbe nel produrre cellule che si producono energia autonomamente. Stiamo inoltre lavorando a metodi di controllo del movimento delle sostanze nella cellula, attraverso gli organuli. Simulando questi meccanismi riusciremo a comprendere meglio le cellule viventi. Un giorno, saremo in grado di crearne copie realmente simili a quelle vere.

Articolo riportato anche su “Nature Chemistry” e “Angewandte Chemie

Fonte: ru.nl

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