Nuovi sensori per tracciare lo stato di salute dei nostri mari
Gli oceani e i mari giocano un ruolo importante nel determinare il nostro clima e la nostra meteorologia, fornendo inoltre un’importante risorsa alimentare, sostenendo la sopravvivenza di miliardi di persone e garantendo il funzionamento dell’economia di molti paesi. Tuttavia, le attività umane basate in mare e a terra hanno un impatto sempre più forte sulla salute dei nostri ecosistemi marini. Il progetto SCHEMA ha sviluppato una nuova tecnologia per individuare le sostanze che danneggiano l’equilibrio degli ecosistemi marini, con possibili conseguenze per la salute umana, il settore della pesca, il turismo costiero e la sostenibilità a lungo termine dei nostri mari e oceani. “Molti ecosistemi marini non riescono a rendere in pieno a causa di gravi stress ambientali dovuti alle attività umane, ma il monitoraggio di questa situazione non è affatto semplice. La disponibilità in commercio di sensori e dispositivi di rilevamento impiegabili è tuttora limitata – molti di questi strumenti sono troppo grandi, costosi e consumano molta energia, impedendone l’utilizzo diffuso,” dice Mary-Lou Tercier-Waeber, coordinatrice del progetto SCHEMA. Minisensori facilmente impiegabili Per contribuire a superare le difficoltà di misurazione e migliorare il monitoraggio degli oceani, i partner di SCHEMA hanno sviluppato sensori miniaturizzati in grado di mappare una serie di composti chimici e biologici antropogenici e naturali a una risoluzione molto elevata. I sensori possono rilevare metalli in traccia, specie che giocano un ruolo nel ciclo del carbonio come gli ioni di carbonato, calcio e idrogeno, nutrienti come azoto e nitrati, composti organici volatili, alghe potenzialmente dannose e biotossine – i quali potrebbero tutti influire negativamente sulla salute degli oceani. I nutrienti possono causare lo sviluppo di fioriture algali dannose e un aumento delle zone povere di ossigeno negli oceani. I composti metallici e organici, a causa della loro tossicità, persistenza e tendenza di accumularsi nella catena alimentare, potrebbero avere un impatto a lungo termine sulla composizione, attività e salute della biomassa marina. I sensori possono anche aiutare a tracciare i livelli di acidificazione degli oceani – un processo causato dall’assorbimento di anidride carbonica dall’atmosfera. Si prevede che l’acidificazione degli oceani altererà la catena alimentare e comprometterà il funzionamento degli ecosistemi marini. I sensori aiuteranno inoltre a monitorare la capacità degli oceani di continuare ad assorbire l’anidride carbonica – un fattore chiave nella lotta contro il cambiamento climatico. Il progetto ha usato tecniche elettrochimiche, ottiche e fluidiche d’avanguardia per sviluppare sonde di rilevamento potenti e a basso consumo energetico che incorporano i sensori miniaturizzati e i sistemi mini-fluidici. Ha poi sviluppato un controllore di rete basato su interfacce Open Geospatial Consortium – Sensor Web Enablement e un ricetrasmettitore GSM (Global System for Mobile Communication). “Il nostro sistema di rilevamento multifunzionale modulare integrato permette di compiere misurazioni autonome, ad alta risoluzione, simultanee e in sito di una vasta gamma di importanti parametri bio-geochimici,” dice Tercier-Waeber. La nuova tecnologia di SCHEMA è stata testata in zone dell’Atlantico e sulle coste del Mediterraneo. Le verifiche sono riuscite a monitorare le fonti di composti chimici e biologici dannosi, e a fungere da sistema di allarme per queste sostanze. Ad esempio, nella baia di Arcachon, nella Francia sudoccidentale, SCHEMA ha rilevato zinco e rame di origine industriale nella loro forma più tossica. Ha anche trovato tracce di nutrienti negli effluenti d’acqua dolce e un fitoplancton che produce neurotossine. Queste informazioni aiuteranno i ricercatori a migliorare le strategie di monitoraggio, a incrementare la capacità di prevedere l’impatto delle tossine sull’ecosistema locale e a sviluppare modi per gestire l’ecosistema della baia in modo sostenibile. I partner di SCHEMA stanno ora lavorando alla commercializzazione dei loro prototipi convalidati sul campo, nonché al miglioramento della capacità delle sonde di rilevare altri composti organici nocivi, come i composti organici volatili e la sassitossina – una neurotossina prodotta in natura da certe specie di alghe.
Parole chiave
SCHEMA, mari, oceani, Open Geospatial Consortium, ecosistemi, tossine, alghe, gestione sostenibile