Riciclaggio della plastica
Ott16

Riciclaggio della plastica

Sin dalla seconda metà dell’800 la comunità scientifica si adoperò per ottenere nuove sostanze che avessero caratteristiche specifiche e prezzi contenuti. Si deve tuttavia attendere la metà degli anni ‘30 del XX secolo prima che fossero sintetizzate sostanze polimeriche quali nylon, polietilene e plexiglass. La rivoluzione della plastica che ha modificato gli usi, i costumi, le abitudini e lo stile di vita delle persone avviene a metà degli anni ‘50 grazie agli studi di Giulio Natta a cui si deve la sintesi del polipropilene isotattico. Da allora sono stati ottenuti un numero incredibile di polimeri e copolimeri destinati ai più svariati utilizzi ma, come sempre, la medaglia ha il suo rovescio. La maggior parte della plastica infatti non è degradabile e quindi nel giro di qualche decennio si è verificato un accumulo di prodotti plastici nell’ambiente con gravi conseguenze sugli ecosistemi che attualmente costituisce il maggior fattore di inquinamento del nostro pianeta. Per ridurre l’impatto ambientale della plastica la ricerca si è rivolta all’ottenimento di materie plastiche degradabili e al riciclo della plastica. Il riciclaggio della plastica costituisce infatti una grande opportunità per ridurre sia l’impatto ambientale che l’esaurimento delle risorse essendo la plastica ottenuta da derivati del petrolio. Ad oggi solo il 14% della plastica viene riciclato e non si potranno ottenere percentuali molto maggiori se non si ipotizzano migliori e più efficienti metodi di raccolta e diversi metodi di confezionamento. Nella maggior parte dei casi non si procede al riciclaggio in quanto il materiale o è di dimensioni troppo ridotte e ha quindi un valore economico molto basso come ad esempio le confezioni di caramelle o è non è separabile da altri materiali come ad esempio le capsule del caffè. Le materie plastiche che vengono raccolte hanno inoltre composizione diversa e vanno preventivamente separate. Questo processo può essere eseguito manualmente da personale specializzato ma può essere effettuato sfruttando tecniche spettroscopiche: innanzi tutto la spettrometria IR che viene utilizzata per distinguere la plastica trasparente da quella translucida, poi un sensore di colore che identifica le plastiche colorate. La spettrometria a raggi X viene utilizzata per rilevare la presenza di cloro in polimeri come il PVC ed infine uno spettrometro che lavora nel vicino infrarosso rileva il tipo di resina e serve principalmente a separare vari tipi di polimeri come il polietilene e il poliestere. Recentemente sono stati sviluppati metodi di separazione delle materie plastiche in base alla loro densità per flottazione che consente di prelevare la plastica in punti diversi di un tubo. Dopo la separazione si procede alla riduzione della plastica in pezzi piccoli e al lavaggio con opportuni detergenti per rimuovere corpi estranei come le etichette sulle...

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Chimica in cucina: cristallizzazione
Set30

Chimica in cucina: cristallizzazione

La cristallizzazione è un processo di separazione e di purificazione largamente usato sia in campo industriale che in laboratorio. Durante un processo di cristallizzazione atomi, ioni o molecole si aggregano tra loro dando luogo a un cristallo ovvero a una struttura molto organizzata. Il principio della cristallizzazione si basa sulla limitata solubilità di un composto in un solvente in determinate condizioni ed è particolarmente influenzato dalla temperatura. La cristallizzazione avviene in genere per precipitazione da una soluzione: il raffreddamento di una soluzione soprassatura di un soluto in un dato solvente comporta una diminuzione di solubilità con formazione di cristalli. E’ quindi necessario che la sostanza da separare sia molto solubile a caldo e poco solubile a fredda.  Le dimensioni e l’abito cristallino delle particelle che costituiscono il precipitato dipendono dalle caratteristiche della particolare sostanza, dalle condizioni di precipitazione e dal trattamento che esso ha subito dopo la precipitazione. Se il precipitato è di tipo ionico gli ioni si combinano già nella soluzione soprassatura per formare associazioni ioniche o grappoli. Quando questi ultimi raggiungono determinate dimensioni formano nella soluzione una fase solida e si ingrossano gradualmente per deposizione di altri ioni provenienti dalla soluzione soprassatura. I grappoli sono detti anche cristalliti o germi o più generalmente nuclei e hanno piccole dimensioni. Trascorso un certo tempo detto periodo di induzione i cristalli assumono dimensioni visibili all’occhio umano. In natura avvengono molti processi di cristallizzazione come la formazione delle pietre preziose, dei cristalli di neve, delle stalattiti e delle stalagmiti. La cristallizzazione riveste un ruolo importante nelle preparazioni alimentari, nella loro raffinazione e nella loro conservazione. La cristallizzazione viene sfruttata per variare la consistenza di alcune preparazioni come il gelato, il fondente, il caramello e il cioccolato ed inoltre il controllo della cristallizzazione riveste un ruolo fondamentale quando si congelano i cibi. Se si vogliono preparare in casa dei cioccolatini o se si vuole rivestire una torta con il cioccolato è necessario temprare la cioccolata: dopo che la cioccolata è stata fusa è necessario controllare la temperatura durante la fase di raffreddamento in modo che si formino cristalli di piccolissime dimensioni.  L’aspetto poco lucido o granuloso della cioccolata così come la fioritura bianca che a volte compare su di esso indica la formazione di cristalli disomogenei che ne alterano l’aspetto Il burro di cacao contenuto nella cioccolata è infatti polimorfico ovvero assume diverse forme cristalline a seconda dei tempi di raffreddamento e solo la forma indicata come forma cristallina V ottenuta per lento raffreddamento conferisce lucentezza al cioccolato rendendolo piacevole al palato. Il gelato che noi gustiamo ha una composizione complessa e ingredienti ben miscelati: deve essere solido ma morbido, mantenere una forma e sciogliersi...

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I colori dell’autunno
Set25

I colori dell’autunno

“Come varia il colore delle stagioni, così gli umori e i pensieri degli uomini. Tutto nel mondo è mutevole tempo. Ed ecco, è già il pallido, sepolcrale autunno, quando pur ieri imperava la rigogliosa quasi eterna estate.” Vincenzo Cardarelli Il perenne avvicendarsi delle stagioni offre la possibilità di assistere ai cambiamenti dell’ambiente, ma forse per nessun’altra stagione come l’autunno la natura dà più spettacolo. Il verde delle foglie degli alberi lascia spazio ad un’esplosione di colori che vanno dal giallo all’arancione, dal rosso al bruno. Dietro questo caleidoscopio di colori affascinanti c’è ovviamente la chimica che determina questi ineguagliabili fenomeni della natura che possono essere compresi esaminando i pigmenti contenuti nelle foglie. Dall’equinozio d’autunno in poi le giornate si accorciano, le radiazioni luminose variano di intensità e le temperature iniziano a calare e ciò induce le piante a prepararsi per l’inverno spogliandosi delle foglie che costituiscono un peso inutile in quanto sono in grado di trattenere la neve e potrebbero compromettere la stabilità dell’albero. La caduta delle foglie è preceduta dalla loro variazione di colore dovuta alla degradazione della clorofilla: quest’ultima assorbe le radiazioni verde e blu dalla luce bianca e riflette le altre radiazioni che, componendosi al nostro occhio, danno la tipica colorazione verde della clorofilla. Nei cloroplasti la luce assorbita dalla clorofilla fornisce energia che viene usata dalle piante per trasformare il biossido di carbonio e l’acqua in ossigeno e carboidrati secondo la reazione: x CO2 + x H2O → Cx(H2O)x + x O2 In questa reazione endotermica l’energia della luce assorbita dalla clorofilla viene convertita in energia chimica che viene immagazzinata sotto forma di carboidrati. Questa energia chimica è necessaria per far avvenire reazioni biochimiche che consentono alla pianta di crescere, fiorire e produrre semi. La clorofilla non è un composto stabile e tende a decomporsi in presenza di luce solare e quindi viene continuamente sintetizzata in presenza di luce e calore. Durante l’estate la clorofilla viene quindi continuamente decomposta e rigenerata. Un’altra classe di pigmenti che si trova nelle nelle foglie di molte piante sono i carotenoidi. Questi pigmenti assorbono la luce verde e blu dalla  luce bianca e rifletteno le altre radiazioni che, componendosi al nostro occhio, danno la colorazione giallo-arancio. I carotenoidi contenuti anch’essi nei cloroplasti sono di due tipi: alcuni contengono solo carbonio e idrogeno come il carotene mentre altri detti xantofille come la luteina presentano la struttura chimica del carotene ma contengono anche ossigeno. I carotenoidi che proteggono la clorofilla dall’ossidazione sono presenti in misura molto minore rispetto alla clorofilla e quindi fino a quando quest’ultima è presente non influenzano significativamente il colore delle foglie. Durante l’estate, nelle foglie degli alberi avviene la...

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Nanodiamanti
Set22

Nanodiamanti

Il diamante è una forma allotropica del carbonio costituito da un reticolo cristallino in cui sono presenti atomi di carbonio disposti con una simmetria tetraedrica. Il diamante è il minerale più duro che si conosce ed ha la massima durezza nella scala di Mohs pari a 10 ed è dotato di elevata tenacità e scarsa comprimibilità. Oltre che nel campo della gioielleria il diamante è molto richiesto per usi industriali a causa della sua durezza che lo rende indispensabile per la costruzione di seghe circolari, punte di perforatrici, componenti elettrici, smerigliatrici oltre che per il taglio e la lucidatura di pietre, vetro, marmo e granito. Il diamante, tuttavia, all’aria si ossida a una temperatura di 800°C pertanto gli utensili diamantati vanno incontro a una rapida usura. Sono quindi stati preparati diamanti sintetici con una maggiore stabilità termica che mostrano tuttavia una maggiore fragilità o, in alternativa, può essere utilizzato il nitruro di boro. Negli ultimi decenni gli scienziati si sono interessati a diamanti di dimensioni nanometriche rinvenute in meteoriti, nelle nebulose protoplanetarie e in sedimenti terresti risalenti a circa 15000 anni fa. Oltre che all’interesse nel campo geologico e astrofisico, i nanodiamanti hanno destato l’interesse anche di quanti si occupano di nanotecnologie per la loro eccezionale durezza, resistenza alla frattura e per il loro potenziale utilizzo in dispositivi miniaturizzati. Recenti studi hanno confermato che è possibile utilizzare i nanodiamanti per la produzione di nanocompositi, catalizzatori selettivi e adsorbenti, componenti elettronici e materiali utilizzati in biologia e medicina grazie alla assenza di tossicità.  Si ritiene che i nanodiamanti possano essere utilizzati in futuro per il trasporto di farmaci in zone particolari di cellule danneggiate, dove nanoparticelle di maggiori dimensioni potrebbero non entrare. I nanodiamanti sono in grado di migliorare la qualità dei sistemi di registrazione magnetica, composizioni polimeriche, attrezzi abrasivi, lubrificanti e composti microabrasivi e usati come componenti per la lucidatura. Tra i metodi sintetici per la preparazione di nanodiamanti vi è una tecnica che consiste nel detonare alcuni esplosivi contenenti carbonio ottenuti mescolando, ad esempio,  il 2,4,6-trinitrotolunene noto come TNT con la  ciclotrimetilentrinitroammina, conosciuta anche come RDX o con il  triamminotrinitrobenzene ovvero TATB all’interno di una camera metallica in atmosfera inerte. Durante l’esplosione, la pressione e la temperatura nella camera di sintesi raggiungono valori sufficientemente elevati da convertire il carbonio in diamante. La camera dopo l’esplosione viene immersa in acqua dove si raffredda rapidamente impedendo la conversione del diamante appena formato in grafite più stabile I  nanocristalli ottenuti con questa tecnica sono chiamati nanodiamanti da detonazione; altre tecniche impiegano il carbonio, in genere sotto forma di grafite, sottoponendolo a pressioni elevatissime dell’ordine di 3.5 GPa e temperature di circa...

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Melatonina
Set20

Melatonina

La melatonina ovvero la N-acetil-5-metossitriptammina è un ormone e viene prodotta dalla ghiandola pineale posta alla base del cervello a partire dal triptofano in base all’alternanza luce-buio e la sua secrezione influenza il ritmo sonno-veglia. La molecola presenta un gruppo N-acetile e un gruppo indolico legato a un gruppo metossi; quando ne fu scoperta la struttura fu smentita la teoria in base alla quale nei mammiferi non esistessero indoli legati a gruppi metossi. La produzione della melatonina è infatti influenzata dalla rilevazione della luce da parte della retina dell’occhio: la presenza di luce inibisce la secrezione dell’ormone quindi nel corso della giornata i livelli di melatonina sono bassi in quanto la retina rileva grandi quantità di luce mentre aumenta gradualmente nel corso della notte seguendo quindi un ritmo circadiano. Negli anni ’50 dello scorso secolo Aaron Lerner e il suo team di ricercatori erano interessati alle patologie che provocavano la pigmentazione cutanea come ad esempio la vitiligine e alle affezioni della pelle. Nell’ambito delle loro ricerche gli scienziati riuscirono per la prima volta ad isolare la melatonina dalla ghiandola pineale nel 1958 sperando, inutilmente, che potesse essere utile per raggiungere i loro obiettivi. Fu solo negli anni ’90 dello scorso secolo che fu scoperto che la melatonina ha potere antiossidante e poteva essere impiegata nel trattamento dell’insonnia. Sulle potenzialità della molecola sono stati fatti molti studi accompagnati da un entusiasmo incredibile e si ritenne che la melatonina potesse essere una vera e propria panacea in grado di curare gravi patologie dall’AIDS, al cancro e dall’ Alzheimer al Parkinson ma in breve tempo si è compreso che purtroppo era inefficace per tali patologie. Tuttavia la melatonina costituisce un principio attivo di molti integratori alimentari e largamente usata, senza prescrizione medica, per la cura dell’insonnia. Essa tuttavia non è priva di effetti collaterali specialmente nei consumatori abituali ed inoltre sebbene la melatonina sintetica sia chimicamente identica alla melatonina naturale, gli integratori alimentari commercialmente disponibili possono contenere riempitivi, inerti e altri ingredienti che possono causare effetti non facilmente prevedibili. Secondo molti studi la melatonina sarebbe scarsamente inefficace nella cura dell’insonnia e, nei soggetti che dichiarano di trovarne beneficio, avrebbe un effetto placebo. La melatonina avrebbe una certa efficacia in casi particolari ovvero in soggetti costretti a lavorare di notte, in persone che viaggiano cambiando continuamente il fuso orario e negli anziani in quanto la secrezione dell’ormone tende a diminuire con l’avanzare dell’età. In sintesi sarebbe meglio assumere melatonina pura onde evitare gli effetti di altre sostanze eventualmente aggiunte, stare attenti al dosaggio evitando l’assunzione per periodi prolungati e seguire le indicazioni del...

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Perché le cipolle fanno lacrimare
Ago16

Perché le cipolle fanno lacrimare

Ad ognuno di noi è capitato di affettare le cipolle e di ritrovarsi ben presto in lacrime specie se ci si cimenta a preparare la carne alla genovese dove occorrono oltre un chilo di cipolle affettate. I consigli per evitare questo fastidio si sprecano ma di fatto il fenomeno può essere limitato e nessuno risulta realmente efficace. Nelle cipolle sono contenuti due tipi di composti: i flavonoidi che esercitano un’azione antiossidante e prevengono la formazione di radicali liberi e composti contenenti zolfo tra cui cisteine solforate. Per molto tempo si è ritenuto che la molecola responsabile della lacrimazione fosse ottenuta per l’azione dell’enzima alliina liasi appartenente alla classe delle liasi presente nelle cipolle. E’ stato solo nel 2002 che si è scoperto quale fosse l’enzima responsabile che è stato denominato fattore lacrimatorio sintetasi. Quando la cipolla viene tagliata si arreca un danno alle cellule da cui si libera l’alliina liasi che converte i composti contenenti zolfo presenti nella cipolla in acidi sulfenici. Questi ultimi possono spontaneamente essere convertiti in tiosulfinati o, grazie all’azione del fattore lacrimatorio sintetasi, si trasformano in S-ossido di (Z)-tiopropanale molecola irritante per gli occhi che ne provoca la lacrimazione. Inibendo il fattore lacrimatorio sintetasi si impedirebbe così la formazione della molecola irritante a vantaggio dei tiosulfinati che oltretutto hanno effetti benefici. Tale operazione non è semplice ed è stata provata con successo qualche anno fa sia in Australia che in Giappone tramite modificazioni genetiche. Non si può quindi escludere che nei prossimi anni possano essere messe in commercio le cipolle che non fanno lacrimare ovvero degli organismi geneticamente modificati ma anche se la ricerca deve essere sempre valorizzata e spronata sembra essere una cosa molto discutibile che eliminerebbe dalle nostre cucine quell’odore tipico delle cipolle che ci ha accompagnato per...

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