Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

Rilevamento e modellizzazione avanzati dei bioaerosol aiutano le previsioni e gli sforzi di mitigazione

Le spore fungine presenti nell’atmosfera hanno ripercussioni sia sulla salute umana (come aeroallergeni) che su quella delle piante (come agenti patogeni). Il progetto SUPREME ha sviluppato la tecnologia per droni, di rilevamento del DNA e di modellizzazione per migliorare la comprensione scientifica e supportare la pianificazione di una risposta tempestiva.
Rilevamento e modellizzazione avanzati dei bioaerosol aiutano le previsioni e gli sforzi di mitigazione
L’applicazione della tecnologia di rilevamento del DNA ai bioaerosol ha permesso agli scienziati di conoscere meglio la loro grande diversità, oltre ad aver rivelato dettagli che non erano in precedenza possibili.

Parte della sfida nel portare avanti questo lavoro è rappresentata dal compito di catturare i bioaerosol sul campo. Per aiutare a sviluppare una soluzione che consenta agli scienziati di analizzare adeguatamente le spore fungine, il progetto SUPREME supportato dall’UE ha progettato e testato un velivolo senza pilota (UAV) per campionare questi bioaerosol. I dati raccolti sono stati messi assieme a quelli preesistenti per sviluppare e applicare un modello matematico che potesse spiegare le emissioni di spore fungine in conseguenza della mietitura.

Oltre a offrire nuove conoscenze scientifiche, questi approcci basati sul DNA rendono anche possibili degli sforzi di mitigazione più mirati, al fine di evitare danni a persone e piante.

Alzarsi in volo

L’UAV è stato progettato insieme a un’azienda privata. Il prof. Carsten Skjoth, coordinatore del progetto e borsista Marie-Curie, spiegando il processo ricorda, «Abbiamo iniziato delineando i requisiti necessari in base a ciò che dovrebbe osservare e abbiamo poi esaminato parametri quali ad esempio la quantità di spore che dovrebbe gestire».

Il risultato finale è stato un drone su misura e a basso costo che è capace di volare per lunghi periodi di tempo ed è molto efficiente nel catturare grandi quantità di spore. Tuttavia, si può anche dimostrare impegnativo da manovrare, dal momento che richiede uno spazio molto aperto, cosa difficile da trovare nelle regioni abitualmente studiate. Inoltre il suo lancio può richiedere un tempo piuttosto lungo e la sua gestione richiede generalmente due persone.

Come dice il prof. Skjoth, «Sinceramente si è trattato di un mezzo successo, ma abbiamo imparato molto. Sappiamo che il drone può essere reso più adatto allo scopo se si giunge a un compromesso tra tempo di volo e facilità di utilizzo e velocità di lancio».

Il progetto ha sviluppato anche la prima iterazione di una nuova generazione di modelli atmosferici applicabili globalmente, in grado di provvedere a indagini a indirizzo fisico, chimico e biologico in maniera simultanea e sistematica.

Questo modello di trasporto atmosferico operativo (Biochem) può gestire con successo bioaerosol con vari gradi di complessità, a seconda di dove si focalizza la ricerca. In effetti, «Lo strumento di modellizzazione è probabilmente tra i più avanzati del suo tipo, potenzialmente complesso quanto i modelli della chimica atmosferica per come connette lo strumento al rilevamento, usando approcci che sfruttano il DNA. Oltre a dare inizio a nuovi indirizzi di ricerca, può essere anche usato come un semplice strumento di previsione. Questo utilizzo è al momento effettuato nell’ambito del progetto PollerGEN, finanziato dal NERC, che si concentra sulle specie di piante erbacee», aggiunge il prof. Skjoth.

Dalla ricerca fondamentale alle previsioni

Il nuovo strumento di modellizzazione SUPREME rappresenterà probabilmente la base per le previsioni relative ai bioaerosol nel Regno Unito. Il modello funziona anche in modo efficace come strumento di ricerca avanzato, rendendo possibili indagini su importanti questioni scientifiche connesse alla salute umana, quali ad esempio la co-esposizione (esposizione combinata a inquinamento atmosferico e polline) o gli effetti dei bioaerosol sul clima (presente e futuro). Consente inoltre di separare le spore in sottogruppi, una cosa che non era possibile fare usando i microscopi ottici.

«Il nostro modello atmosferico avanzato, le tecniche di rilevamento del DNA e i nuovi approcci al rilevamento delle emissioni, che già singolarmente possiedono tutti un notevole potenziale, se messi tutti insieme potrebbero rivoluzionare il settore e generare risultati scientifici con un impatto veramente positivo sulla società», conclude il prof. Skjoth.

La squadra sta ora ulteriormente esaminando come si possono combinare i dati satellitari con i metodi di rilevamento e di modellizzazione avanzata, per offrire maggiori conoscenze. Inoltre, vengono testati nuovi approcci all’analisi dei bioaerosol con tecniche basate sul DNA. Quest’anno, nel quadro di uno studio pilota, si è intrapresa anche la creazione di due nuovi metodi per il rilevamento delle emissioni di polline e spore, che verranno applicati su scala più ampia nel 2019.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

SUPREME, drone, velivolo senza pilota, modello, spore fungine, bioaerosol, DNA, aeroallergeni, agenti patogeni, atmosfera, previsioni