I giovani e le scienze

Tipologia

Progetti area scientifica

Anno

Dal 2011-12

Descrizione

L’attività è suddivisa in diverse fasi. In una prima fase si costruisce il team di lavoro, permettendo agli studenti più motivati di proporsi per partecipare a tale progetto. La seconda fase consiste nello sviluppo di un’idea e nella ricerca di fonti, utili ad elaborare un possibile progetto. La fase centrale è quella di ricerca, in cui gli studenti concorrono a raggiungere gli obiettivi della ricerca in laboratorio, in orario extracurricolare. Ottenuti i risultati, la fase finale consiste nell’elaborazione dei dati e nella preparazione di un elaborato scritto a carattere scientifico da presentare alla selezione del concorso I giovani e le scienze, organizzata da FAST. Se l’attività scientifica risulta selezionata tra i progetti finalisti, deve infine essere presentata mediante l’ausilio di opportuni poster, brochure e video illustrativi durante l'evento conclusivo di tre giorni a Milano. 

Dall'anno 2011-12 ad oggi, le attività presentate sono state tutte selezionate per la manifestazione I giovani e le scienze e, di conseguenza, tutti gli studenti sono stati inseriti nell’apposito Albo Nazionale delle Eccellenze per gli Alunni premiati nelle Competizioni. Inoltre, la giuria del concorso  I giovani e le scienze ha premiato i progetti con l'accreditamento e la partecipazione a diversi eventi mondiali e con ulteriori riconoscimenti di enti scientifici internazionali.

Di seguito sono descritti i progetti presentati dal 2011-12 ad oggi, a partire dal più recente.

I giovani e le scienze 2024

Titolo: PolySebac-BioMed

Studenti: Megan Pavlova, Alessia Solari (4CBM)

Docenti: Angelo Gulotta, Francesca Realini

Il progetto si propone di ridurre l’inquinamento da plastica, sostituendo i tradizionali materiali polimerici utilizzati nel settore biomedicale con biopolimeri ottenibili da fonti rinnovabili. L’acido sebacico ottenuto dalla pianta del ricino è il reagente comune per tutti i prodotti preparati. Tramite reazione di policondensazione con alcoli di possibile origine vegetale, quali il glicerolo e l’1,4-butandiolo, sono stati ottenuti e caratterizzati tre biopolimeri con differenti proprietà: il poliglicerolo sebacato (PGS) e il polibutilene sebacato (PBSe), di cui sono state ottimizzate le condizioni di sintesi, e un biopolimero con caratteristiche intermedie, il poli(butilene sebacato-glicerolo sebacato), PBSe-PGS. Valutati anche i relativi tempi di biocompostabilità, il fine ultimo è quello di poter impiegare questi materiali in campo biomedicale, con applicazioni versatili.

Premio: accreditamento a ESE-Expo Sciences Europe, Sarajevo (Bosnia), 14-20 luglio 2024

I giovani e le scienze 2024

Titolo: EcoFilterESC

Studenti: Massimo Gramegna, Claudia Poroli (4CBM)

Docenti: Angelo Gulotta, Paolo Ielmini, Francesco La Verde

Il risparmio e il riciclo dell’acqua sono una priorità nella società odierna. Per questo motivo gli studenti hanno condotto un’attività sperimentale volta al recupero di acqua potabile leggermente contaminata da usare poi al posto di acqua potabile pulita, laddove possibile. L’idea è nata pensando al notevole quantitativo di acqua potabile utilizzato nei bagni e nei laboratori didattici quale acqua di lavaggio della vetreria. I due giovani hanno ideato un semplice ed economico sistema di filtrazione sottovuoto che rimuove determinati inquinanti presenti comunemente nelle acque di scarico. Il letto filtrante multistrato contiene sabbia, gusci d’uovo calcinati e carbone attivo. Quest’ultimo è stato ottenuto da gusci di noce. Il letto filtrante quindi è costituito da materiale di scarto riutilizzato. Una possibile applicazione di questo sistema è l’installazione nei lavandini scolastici con riutilizzo delle acque filtrate per lo scarico dei wc.

Premio: accreditamento a IWRW 2024 – International Wildlife Research Week, Val Müstair (Svizzera), 15-22 giugno 2024

I giovani e le scienze 2023

Titolo: COPproject: ciclo ottimizzato della carta

Studenti: Ethan Mallamo, Joel Pellegrini (4CBM)

Docenti: Paolo Ielmini, Angelo Gulotta

Il progetto è stato sviluppato con l’obiettivo di ridurre sprechi e inquinamento, applicando i principi dell’economia circolare. Il lavoro si concentra su due rifiuti di diversa provenienza: carta assorbente usata nei laboratori didattici dell’istituto e scarti vegetali da piccole coltivazioni. COPproject prevede la possibilità di riutilizzare la carta assorbente dopo un lavaggio in acqua e la successiva essicazione. La carta non riutilizzabile dopo i processi di lavaggio e/o essicazione e mescolata con scarti vegetali viene trasformata in bioplastiche mediante trattamento con acido trifluoroacetico. La centrifugazione per separare l’eventuale residuo solido e l’evaporazione dell’eccesso di TFA determinano la formazione di un film di bioplastica, che può sostituire le plastiche derivanti dall’industria petrolchimica.

Premio: accreditamento a ESI MESSICO – Esposizione scientifica internazionale di MILSET (Messico), 21-27 ottobre 2023

I giovani e le scienze 2022

Titolo: Dal seme di ippocastano alla bioplastica

Studenti: Ginevra Abbatescianna, Greta Bolis, Gabriele Gino (5CBM)

Docenti: Annarita De Meo, Angelo Gulotta

Questo progetto nasce dalla nostra curiosità per uno scarto vegetale che, ad eccezione di una parte di esso impiegata in ambito farmaceutico, non viene utilizzato dall'uomo in altro modo. Si tratta dei semi dell’ippocastano, un albero molto diffuso sul territorio italiano e che vediamo spesso come ornamento nel nostro verde urbano: in autunno i marciapiedi delle città si coprono di una grande quantità di ricci, che avvolgono i semi, che restano a terra inutilizzati. Essi risultano non commestibili per l’uomo e per la maggior parte degli animali a causa del loro contenuto di sostanze tossiche, come ad esempio le saponine. Il nostro progetto è partito dall’idea di sfruttare questi semi, o meglio l’amido in essi contenuto, per produrre plastiche biodegradabili, proponendo quindi un’alternativa all’amido proveniente da vegetali appositamente coltivati per tale scopo, come il mais. Dopo aver separato dalla polpa dei semi dell’ippocastano alcune saponine come l’escina, per osmosi con acqua è stato estratto l’amido, che successivamente è stato caratterizzato mediante diverse tecniche di spettroscopia molecolare. L’amido è stato, quindi, utilizzato per produrre bioplastica sulla quale sono state effettuate delle prove di biocompostabilità. Inoltre, con lo scopo di recuperare la maggior parte di questo scarto vegetale, sono state eseguite anche delle prove sperimentali sulle bucce dei semi per valutare la possibilità di utilizzo delle stesse come biocombustibile.

Premio: accreditamento a 63° LIYSF, Forum Internazionale della Scienza della Gioventù di Londra presso l’Imperial College e la Royal Geographical Society

I giovani e le scienze 2019

Titolo: C-apture

Studenti: Alessandro Bani, Matteo Merletto (4CBM)                    

Docenti: Francesca Realini, Angelo Gulotta

Scopo del progetto C-apture è stata la sintesi ecosostenibile di carbone attivo prodotto a partire da scarti vegetali (pigne) in grado di rimuovere dalle acque e dal suolo inquinanti quali i metalli pesanti e gli idrocarburi, noti per il loro alto livello di tossicità per gli esseri viventi. L’anidride carbonica generata dalla combustione aerobica delle pigne non è stata emessa nell’ambiente come gas serra, bensì è stata fatta precipitare come carbonato di bario, sale particolarmente insolubile e quindi facilmente eliminabile per filtrazione. Il carbone è stato poi attivato con diverse sostanze, tra le quali l’acido fosforico, il cloruro di zinco e l’idrossido di potassio. Il carbone trattato con KOH ha dimostrato un’ottima capacità di rimuovere i metalli pesanti (piombo, cromo e nichel) presenti in soluzione acquosa (in media il 97% è stato adsorbito). Questo metodo è stato poi applicato in laboratorio per purificare le acque dei fanghi di un depuratore cittadino inquinato da metalli pesanti. Le capacità adsorbenti del nostro carbone sono state inoltre testate su soluzioni di idrocarburi e direttamente su un terreno campionato sul nostro territorio, inquinato dalle medesime sostanze. Inoltre, sono stati elaborati due sistemi per permettere il recupero del carbone dopo averlo messo a contatto con il suolo. In base alle proprietà emerse dalla nostra ricerca, proponiamo l’impiego del nostro carbone in filtri per impianti di depurazione delle acque o direttamente come ammendante nei terreni inquinati. Infine, il carbone ha dimostrato buone capacità di ritenzione idrica nel tempo anche a temperature relativamente elevate per gli ambienti naturali (35°C), proponendosi, così, come possibile riserva di acqua in zone aride.

Premio: accreditamento a GENIUS OLYMPIAD, Olimpiade sulle questioni ambientali globali, Oswego (New York-USA). Medaglia di Argento nella categoria scienze di GENIUS OLYMPIAD

I giovani e le scienze 2018

Titolo: GlifoCOBI

Studentessa: Tiziana Gagliardi (4CBM)                                               

Docenti: Anna Chiesa, Angelo Gulotta

Il glifosato è l’erbicida più diffuso al mondo. Negli ultimi anni c’è stato un dibatto tra IARC e EFSA riguardo alla presunta cancerogenicità della sostanza. Inoltre è noto che il glifosato possa causare problemi agli occhi e sia tossico per la fauna acquatica. Questa sostanza può essere trovata in cibi quali pasta, pane e vegetali (prodotti agricoli e derivati dei cereali) provenienti da campi dove viene utilizzato questo erbicida. Purtroppo, però, i metodi di riconoscimento di questa sostanza sono lunghi, difficili e necessitano di strumentazione e reagenti costosi e difficilmente reperibili. Il progetto era quindi volto a trovare un nuovo metodo di analisi dell’erbicida, che fosse semplice, veloce ed economico. Sapendo che il glifosato è un chelante in grado di complessare il Cu, si è pensato di trovare un metodo di riconoscimento per il complesso Cu-glifosato, che ha un massimo assorbimento ad una lunghezza d’onda di 730 nm. Si è provato inizialmente a realizzare un’analisi spettrofotometrica e una conduttimetrica. Sebbene sia l’assorbanza che la conducibilità specifica del complesso mostrino linearità al variare della concentrazione, questi metodi non sono sufficientemente sensibili e riproducibili. Si è allora realizzata un’analisi in HPLC, aggiungendo alle soluzioni di Cu-glifosato Na₂CO₃ per precipitare il Cu libero in soluzione (il cui picco interferiva con il picco del complesso). In questo modo si è ottenuta un’ottima linearità tra le aree dei picchi e la concentrazione. Si è anche tentato di rimuovere il glifosato dall’acqua utilizzando scarti vegetali, metodo che, però, non ha avuto successo. Utilizzando invece un filo trimetallico di Fe-Zn-Cu si è ottenuta una rimozione del 17,5%.

Premio: accreditamento a ESE-Expo Science Europe", Gdynia (Polonia); riconoscimento da AWG Association for Women Geoscientists

I giovani e le scienze 2017

Titolo: Nanocatalizzatore d’argento

Studentessa: Giorgia Banderali (5CBM)                                     

Docenti: Anna Chiesa, Angelo Gulotta

Le nanoparticelle sono sistemi aventi dimensioni inferiori a 100nm. Esse sono presenti in natura e oggigiorno anche sintetizzate dall’uomo e utilizzate in svariati campi quali la cosmetica, la medicina, l’elettronica, per dare origine ai nanomateriali. La peculiarità di questi materiali risiede nel fatto che la presenza in essi di nanoparticelle ne modifica le proprietà in modo significativo o ne fa acquisire di inaspettate, aprendo la possibilità a nuove applicazioni. Ciò è dovuto agli effetti quantistici della materia che, alle dimensioni nanometriche, acquistano importanza. Il progetto approntato ha come fine la sintesi e lo studio delle proprietà catalitiche di nanoparticelle d’Argento nella reazione di ossidazione di doppi legami. Pur non essendo spesso utilizzato per questa funzione, si presume che l’alta superficie specifica delle nanoparticelle aumenti le proprietà catalitiche dell’Argento. La produzione di nanoparticelle d’Argento è effettuata per riduzione di ioni Argento. Le nanoparticelle ottenute sono miscelate al limonene, composto avente doppi legami, e disperse in soluzione acetonica. Sono poi trattate con ossigeno, a temperatura ambiente, o in alternativa con acqua ossigenata, a temperatura circa di 60°C. La reazione è effettuata in presenza/assenza di nanoparticelle d’Argento. I prodotti ottenuti sono caratterizzati mediante GC-FID, GC-MS e spettroscopia UV/Vis. Le analisi consentono di affermare che la presenza di nanoparticelle d’Argento favorisce la conversione del limonene. Non è ancora completamente chiara la natura dei prodotti ottenuti. È necessario approfondire la questione cercando di standardizzare l’intero processo, dalla sintesi delle nanoparticelle all’analisi dei prodotti.

Premio: riconoscimento da ASM Materials Education Foundation

I giovani e le scienze 2016

Titolo: Foglie metalliche

Studenti: Anna Simonetto, Arianna Bini, Carlo Andrea Pagnacco (5CBM)                  

Docenti: Anna Chiesa, Angelo Gulotta

Una preoccupazione oggi diffusa nel mondo riguarda l'inquinamento ambientale causato dai metalli pesanti, derivanti da scarti di lavorazioni e dai rifiuti elettronici. E’ noto che i vegetali sono in grado di “pulire” il suolo dai metalli pesanti; questa capacità è stata attribuita alla sintesi di leganti tripeptidici da parte delle foglie per isolare metalli che disturbano il loro metabolismo. Questa proprietà può essere sfruttata per purificare le acque reflue dai metalli inquinanti e smaltirle più facilmente. Abbiamo anche utilizzato le foglie sulle schede elettroniche, nel tentativo di recuperare i metalli preziosi in esse contenuti e per poterle trattare causando minor impatto ambientale e minor pericolo per coloro che ci lavorano.Le foglie di Brassica Oleracea var. Italica (il “cavolo broccolo”, scelta determinata dalla stagione) sono state messe a macerare per un tempo determinato in una soluzione contenente Cu, Ni, Hg, Pb, Cd e Zn, successivamente sono state prelevate aliquote ed analizzate in A.A. Ne è risultato che queste matrici vegetali tendono a ridurre la concentrazione di metalli pesanti in soluzione, rivelandosi particolarmente efficaci nei confronti di piombo e mercurio.   Si può utilizzare la stessa tecnica per rimuovere i metalli dalle schede RAM, mettendole a bagno in soluzione acquosa a contatto con le foglie, con risultati meno buoni, anche se una piccola quantità di oro è stata trovata all’interno della foglia. Purtroppo le foglie non sono selettive nel loro assorbimento e, insieme all’oro, vengono estratti anche Cu, Ni e Pb. Questo metodo, se ottimizzato, potrebbe fornire un’alternativa economica, sicura e a basso impatto ambientale per il recupero di metalli preziosi da rifiuti elettronici.

Premio: accreditamento a Conoscere le istituzioni comunitarie: visita al Parlamento europeo di Strasburgo

I giovani e le scienze 2015

Titolo: NanoVETRO

Studenti: Marino Burba, Michael Fortina (5CBM)

Docenti: Paolo Ielmini, Angelo Gulotta

Le nanoparticelle sono particelle aventi dimensioni inferiori ai 100 nm. Sono presenti in natura e oggigiorno sono sintetizzabili dall’uomo, che ne sta studiando le proprietà e le applicazioni, in svariati campi quali la cosmetica, la medicina, l’elettronica. La particolarità dei nanomateriali, materiali contenenti nanoparticelle, è che essi manifestano spesso proprietà differenti dai materiali bulk, poiché a dimensioni nanometriche gli effetti quantistici acquistano importanza e non sono trascurabili. Il progetto approntato ha come fine la sintesi di nanoparticelle di silice e lo studio delle conseguenze della loro applicazione al vetro: è nato così il “NanoVETRO”. La sintesi ha seguito il metodo Stober: esso prevede la reazione d’idrolisi di un alchilsilano (tetraetilortosilicato), in presenza di un alcol a basso peso molecolare e ammoniaca come catalizzatore. Le nanoparticelle ottenute sono state funzionalizzate per migliorarne le caratteristiche. Le nanoparticelle sono state applicate su vetro per verificare se la loro presenza modificasse alcune proprietà del vetro stesso: bagnabilità, conducibilità termica, trasparenza alla luce visibile, indice di rifrazione, conducibilità elettrica. Le prove effettuate hanno dimostrato che tale nanomateriale diminuisce la bagnabilità del vetro e la sua conducibilità termica, ne aumenta la trasparenza mentre non modifica in maniera rilevante l’indice di rifrazione e la conducibilità elettrica. Dai risultati ottenuti abbiamo ipotizzato un loro utilizzo in edilizia e nella costruzione di serre che consentirebbe un risparmio energetico nella termostatazione di locali e un accentuato potere autopulente delle superfici trattate.

Premio: accreditamento a 67a ISEF Fiera Internazionale della Scienza e dell’Ingegneria Phoenix (Arizona, Stati Uniti); ASM Materials Education Foundation 

I giovani e le scienze 2014

Titolo: Arsenico in gabbia

Studenti: Federico Ferrari, Luca Isoletta, Domenico Pisana (5CH)

Docenti: Anna Chiesa, Angelo Gulotta

La presenza dell’arsenico nelle acque potabili rappresenta un problema di notevole importanza, sia in aree sviluppate sia in aree disagiate del pianeta, dove non vi sono risorse sufficienti per finanziare i metodi di rimozione già utilizzati da anni per la potabilizzazione dell’oro blu. La persistenza di tale inquinante nelle acque potabili produce effetti sulla salute non completamente noti al pubblico. Il nostro progetto si è posto come obiettivo la ricerca di un nuovo metodo per la rimozione dell’arsenico, basato su una tecnologia semplice e di facile applicazione. Il sistema da noi studiato si basa sulla rimozione dell’arsenico mediante l’utilizzo di una gabbia reticolare trimetallica, composta da rame, ferro e ferro zincato. Questa cella, una volta immersa nell’acqua contaminata, consente la precipitazione di tutto il contaminante in una forma combinata con lo zinco. Il precipitato, terminato il processo di deposizione, può essere facilmente rimosso per decantazione o filtrazione, processi già ampiamente utilizzati negli impianti di depurazione delle acque. Le analisi da noi effettuate, per acque con valori di arsenico che superano di 5 volte il limite massimo di legge (10 µg/L), hanno dimostrato come la gabbia riesca a rimuovere quasi tutto l’arsenico originariamente presente in soluzione dopo meno di 48 ore, senza generare contaminazione microbica e chimica. Infine, i grandi vantaggi che essa possiede consistono nel fatto che è di facile costruzione ed impiego, è costituita da materiali poco costosi e facilmente reperibili, può essere rigenerata e riutilizzata.

Premio: accreditamento a 18° SIWI premio internazionale dell’acqua Stoccolma (Svezia)         

I giovani e le scienze 2013

Titolo: Dopo il caffè... tanta energia

Studenti: Riccardo Paroli, Fabio Schifano (5CH)

Docenti: Nadia Del Favero, Angelo Gulotta

L'approvvigionamento e il risparmio energetico rappresentano, nell'economia mondiale, un problema di primaria importanza. Le soluzioni adottabili sono molteplici e perchè esse siano percorribili vanno considerate in relazione alle possibili ripercussioni di tipo ambientale e sociale (sfruttamento di territori, inquinamento,sperequazioni economiche, conflitti sociali ecc.). Riccardo e Fabio hanno come obiettivo la ricerca di nuovi carburanti ecosostenibili utilizzando la polvere di caffè esausto, un rifiuto di nessun valore commerciale che deve essere smaltito. I consumi italiani e mondiali di caffè e di derivati di caffè sono infatti tali da rendere la possibilità di utilizzare quanto rimane nella caffettiera particolarmente interessante. Dopo un lungo lavoro di analisi di diverse miscele (arabica,robusta, decaffeinata) è emerso che la polvere di caffè esausto costituisce una matrice da cui ottenere un olio che può essere esterificato per ottenere biodiesel e un residuo solido che può essere bruciato dopo la sua agglomerazione in pellet.

Premio: accreditamento a Esposizione scientifica del Belgio, Bruxelles  

I giovani e le scienze 2012

Titolo: Fluoruri nelle acque potabili? Storia passata!

Studentesse: Arianna Broggi, Lara Nonis (5CH)

Docenti: Anna Chiesa, Angelo Gulotta

La presenza dei fluoruri nelle acque potabili rappresenta un problema di rilevante importanza soprattutto nelle aree del globo meno sviluppate (come l’Eritrea), dove non vi sono risorse sufficienti per finanziare i metodi tecnologici già da anni utilizzati per la potabilizzazione delle acque (resine a scambio ionico, ecc). Il nostro progetto si è posto come obiettivo la ricerca di nuovi metodi a basso costo per la rimozione dei fluoruri, utilizzando materiali facilmente reperibili in quelle zone e che fossero diversi da quelli attualmente utilizzati (ceneri d’ossa). Quest’ultime presentano difetti come la mancata possibilità di individuare il momento in cui tali ceneri perdono la loro efficacia con conseguente rilascio di tutti i fluoruri fino a quel momento rimossi. Dopo un lungo lavoro di prova con diverse matrici (ad esempio patate, zeoliti, mais, segatura, ecc) la rimozione dei fluoruri è risultata essere efficace utilizzando gusci di uovo calcinato o specifiche alghe di acqua dolce (spirogyra). I due metodi hanno delle differenze tra cui il tempo di rimozione e i trattamenti da effettuare sulle matrici, ma entrambi portano a risultati molto positivi e accettabili.

Premio: accreditamento a 16° SIWI premio internazionale dell’acqua Stoccolma (Svezia)  

Stato

In corso

Inizio

2011-09-01

Fine

2024-08-31

Obiettivi

Luogo

Organizzato da

Vincenza Maselli

Dirigente scolastico