Nuove frontiere per le tecnologie nucleari

Strumenti basati su tecnologie nucleari sono ormai utilizzati nei più disparati ambiti del quotidiano. Accostare al termine nucleare i moniti lasciati dalla seconda guerra mondiale o dagli incidenti avuti in passato, remoto e recente, è quanto meno riduttivo e denigrante per tutti coloro che sulla parola nucleare si sono documentati anche solo amabilmente.

In fisica, nucleare è tutto ciò che coinvolge la materia quando la dimensione di riferimento è più piccola di quella atomica; i nuclei sono materia, formano la materia e sono quanto più di naturale esista fin dal principio dell’universo per come lo conosciamo noi. Prima ancora degli Atomi, i nuclei hanno giocato un ruolo chiave nella nostra esistenza così come nell’esistenza del nostro pianeta, del Sistema Solare, della nostra Galassia, dell’intero Universo. Nuclei, elettroni e radiazioni sono gli ingredienti fondamentali di tutto ciò che ci accade intorno e dentro; studiarli ed utilizzarli è quanto di più intimo possiamo fare per comprendere la natura e migliorarci.

In questa sezione vediamo alcune delle tecnologie nucleari più recenti, proposte per trovare soluzioni a problemi nuovi o vecchi. Sono riportati quattro articoli presi dal sito della IAEA (Agenzia internazionale per l’Energia Atomica) preceduti da una breve presentazione della stessa Agenzia . 

IAEA: International Atomic Energy Agency

L’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica, in Italia nota anche come AIEA, è un’agenzia autonoma fondata il 29 luglio 1957, con lo scopo di promuovere l’utilizzo pacifico dell’energia nucleare e di impedirne l’utilizzo per scopi militari. Per il suo impegno l’agenzia ha ricevuto il premio NObel per la pace nel 2015, insieme al suo direttore Muhammad al-Barādeʿī.

L’organizzazione dispone di circa 2200 collaboratori (350 dei quali sono ispettori) provenienti da oltre 90 Paesi diversi. I sei dipartimenti principali dell’Agenzia, ognuno dei quali fa capo ad un vicedirettore, sono dedicati ai seguenti ambiti:

  • collaborazione tecnica;
  • energia nucleare;
  • sicurezza nucleare;
  • amministrazione;
  • scienze nucleari e ricerca applicata;
  • sorveglianza di materiali.

Programmi e fondi vengono stabiliti dal Board e dalla conferenza generale. L’organizzazione dispone di un budget regolare nonché di contributi volontari.

Vengono forniti regolari resoconti dell’attività dell’agenzia al Consiglio della sicurezza delle Nazioni Unite e all’assemblea generale dell’ONU. L’IAEA è l’autorità competente per tutti i problemi di salute che riguardano le radiazioni, sia quelle militari che quelle civili.

Parlando di tecnologie nucleari e loro applicazioni, tre articoli selezionati dal sito dell’Agenzia sono di particolare interesse:

  • Studio di reperti storici: preservare il passato attraverso tecniche nucleari per la conservazione del patrimonio culturale umano [3];
  • Sviluppo di nuove linee di sorgo: utilizzare tecniche nucleari per sviluppare nuove linee di piante resistenti ai parassiti [4];
  • Controllo delle popolazioni di zanzare: utilizzare tecniche nucleari per combattere le infezioni da zanzare in Bangladesh [5].

Studio di reperti storici

Nel corso della 63a Conferenza generale dell’IAEA, delegati provenienti da Brasile, Croazia, Francia e Indonesia si sono uniti allo staff dell’Agenzia per raccontare i recenti risultati nell’uso della tecnologia delle radiazioni per preservare e proteggere artefatti di valore culturale, tra cui statue, dipinti e manoscritti secolari.

Preservare il patrimonio culturale utilizzando la tecnologia nucleare ci aiuta a comprendere e rispettare la storia, la conoscenza e l’esperienza dei paesi, oltre a contribuire ai benefici socioeconomici dei paesi”

, ha affermato Ana Raffo-Caiado, direttore della divisione per l’Europa presso l’IAEA – Dipartimento di cooperazione tecnica.

Musei, gallerie d’arte e biblioteche si sono sempre più rivolti alle radiazioni per trattare beni culturali deteriorati, in particolare quelli che richiedono un intervento di emergenza o in cui l’uso di tecniche convenzionali potrebbe causare danni. I relatori dell’IAEA e degli Stati membri hanno dimostrato come i manufatti sono stati protetti e conservati con l’aiuto delle tecnologie di radiazione, tra cui una collezione di antiche statue di bronzo in Croazia iconostasi in legno in Romania e la mummia del faraone egiziano Ramesse II .

La conservazione a lungo termine di questi manufatti può rappresentare una seria sfida per noi, poiché questi oggetti sono spesso influenzati dalle condizioni di conservazione, dagli eventi di alluvione e persino dai cambiamenti climatici. Di conseguenza, la condivisione di esperienze attraverso progetti di cooperazione tecnica regionale dell’IAEA è stata molto utile per noi

ha affermato Branka Mihaljevic, capo del laboratorio di chimica delle radiazioni e dosimetria dell’Istituto Ruder Boskovic della Croazia.

Il trattamento con radiazioni non lascia alcuna traccia sull’oggetto trattato né provoca danni. Questo non è l’unico vantaggio che distingue le tecnologie di radiazione dai metodi convenzionali: la sua versatilità consente al trattamento con radiazioni di soddisfare le ampie esigenze dei suoi utenti. Oltre all’autenticazione e la datazione, 

le tecniche nucleari possono sostenere i nostri sforzi di conservazione in molti modi

(Pa blo Vasquez dell’Istituto di ricerca nucleare ed energetica del Brasile (IPEN) )

  L’IAEA sostiene anche la ricerca nel settore della conservazione del patrimonio culturale, riunendo istituti di tutto il mondo al fine di espandere le possibili applicazioni delle tecnologie nucleari. Un progetto di ricerca coordinata (CRP) in corso sta lavorando allo sviluppo di procedure standardizzate e alla sintesi di nuove resine fotopolimerizzabili: al suo completamento, i risultati del CRP dovrebbero chiarire gli effetti dell’irradiazione su materiali che si trovano comunemente in oggetti di valore culturale .

Sviluppo di nuove linee di sorgo resistenti a erbacce parassitarie

Come descritto nell’articolo citato, gli agricoltori in Africa trarranno presto vantaggio dalle nuove varietà di sorgo resistenti alla Striga, una delle erbacce parassitarie più devastanti che incidono sulle rese delle colture nel continente. Con il supporto dell’IAEA e della FAO (Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura), linee di sorgo migliori, con resistenza alla Striga, sono state sviluppate usando l’irradiazione ai raggi gamma.

Per combattere lo Striga, sono state sviluppate nuove varietà di sorgo usando l’irradiazione, in una tecnica nota come allevamento di mutazione delle piante.

Grazie alle prove in serra e sul campo, siamo riusciti a selezionare linee migliorate e prevediamo che nuove varietà resistenti sviluppate da queste linee saranno rilasciate agli agricoltori entro i prossimi due anni, in alcuni dei paesi partecipanti

( Abdelbagi Ghanim, allevatore di piante e genetista presso la divisione congiunta FAO / IAEA. )


Nei programmi di selezione vegetale, la sfida principale è identificare linee nuove e migliorate, con tratti desiderati, prima che possano essere sviluppate in varietà che possono essere coltivate dagli agricoltori. La ricerca e lo sviluppo in corso che utilizzano l’irradiazione hanno identificato tali linee con una comprovata resistenza a Striga e queste sono state sviluppate in varietà che possono essere diffuse agli agricoltori nel breve termine.

Decrescita forzata delle zanzare tigre e relative infezioni

Esperti dell’IAEA e dell’OMS (Organizzazione mondiale della sanità) hanno aiutato il Bangladesh a valutare l’attuale epidemia di Dengue nel paese e hanno elaborato un piano per testare una tecnica nucleare per sopprimere le zanzare che diffondono la malattia utilizzando la tecnica degli insetti sterili (SIT, Sterile Insect Technique). Il SIT è un tipo di controllo delle nascite degli insetti che utilizza le radiazioni per sterilizzare gli insetti maschi. Questi sono rilasciati in gran numero per accoppiarsi con femmine selvatiche, che quindi non producono prole, riducendo la popolazione di insetti bersaglio nel tempo.

Il SIT è stato implementato con successo contro numerosi insetti nocivi di importanza agricola e ora è stato adattato per l’uso contro le zanzare

Il metodo è molto specifico per le specie bersaglio e non ha alcun impatto su altri organismi viventi o sull’ambiente

(Rafael Argiles Herrero, entomologo presso la divisione congiunta FAO / IAEA di tecniche nucleari nel settore alimentare e agricolo. )

La missione congiunta in Bangladesh fa parte di una collaborazione recentemente stabilita tra l’IAEA e l’OMS. Le due organizzazioni hanno firmato un memorandum d’intesa a luglio 2019 per intensificare la ricerca e lo sviluppo sull’uso del SIT per combattere i vettori di zanzare che trasmettono malattie.

Le malattie trasmesse da vettori come la malaria, la dengue, la zika, la chikungunya e la febbre gialla rappresentano il 17% di tutti i decessi per malattie infettive a livello globale, con un milione di vittime ogni anno. Negli ultimi decenni, l’incidenza della dengue è aumentata drammaticamente a causa di cambiamenti ambientali, urbanizzazione non regolamentata, trasporti e viaggi e metodi di controllo vettoriale insufficienti. Il metodo SIT, che sfrutta la radiazione per la sterilizzazione degli insetti maschi, è l’ennesimo esempio di come le tecnologie nucleari siano utili e usate per il bene della nostra specie in ogni ambito.

FAQ Articolo 1

Perché usare tecnologie nucleari per il trattamento di reperti storici?

I metodi chimici e fisici per il trattamento e il restauro di manufatti, sono stati usati per lungo periodo. Tuttavia questi metodi tradizionali hanno inconvenienti e limitazioni: i metodi chimici possono lasciare sostanze indesiderate negli o sugli oggetti, causando danni in seguito al manufatto, ai restauratori o all’ambiente , mentre i metodi fisici possono danneggiare l’oggetto stesso.

Come accedere alle tecnologie nucleari per il trattamento dei reperti storici?

La formazione è disponibile anche online. La piattaforma di apprendimento cibernetico dell’IAEA per l’istruzione e la formazione in rete (CLP4NET) è una piattaforma di e-learning gratuita che collega gli utenti alle risorse educative. Il chimico delle radiazioni dell’IAEA Bum Soo Han ha dimostrato ai partecipanti come il CLP4NET è stato ampliato per includere nuove risorse e corsi relativi al patrimonio culturale, per facilitare l’uso delle tecnologie di radiazione e incoraggiare ulteriori studi autonomi.

FAQ Articolo 2

Cos’è il sorgo?

Il sorgo, o anche saggina, è una pianta erbacea annuale appartenente alla famiglia delle graminacee. Coltura alimentare importante in AfricaAmerica centrale e Asia meridionale, è il quinto cereale in ordine di importanza dopo il granoturco (o mais), il riso, il frumento (o grano) e l’orzo. Tra le colture alimentari, è una delle più resistenti alla siccità ed al calore, caratteristica questa che la rende particolarmente interessante nelle regioni aride, nelle quali costituisce uno degli alimenti di base della popolazione [6].

Cos’è lo Striga?

La Striga è presente in alcune parti dell’Africa, dell’Asia e dell’Australia, con le maggiori perdite di raccolto nelle savane dell’Africa. La FAO stima che la perdita annuale delle colture dovuta a Striga in Africa superi i 7 miliardi di dollari USA, con un impatto su oltre 300 milioni di persone. Fino a 50 milioni di ettari di terreni coltivati ​​sono infestati da Striga; colture come sorgo, miglio, mais e riso montano affrontano la più grande minaccia di questa erba parassita. La Striga attacca le colture dal terreno: i suoi semi rimangono vitali nel terreno per oltre 20 anni, succhiando nutrienti e acqua dalle radici ed uccidendo le colture.

Che cos’è l’allevamento delle mutazioni vegetali?

L’allevamento delle mutazioni vegetali è il processo in cui si espongono di semi di piante alle radiazioni, come i raggi gamma, e successivamente si piantano i semi in un mezzo sterile. Le piante mutate, dopo essere state selezionate per migliorare i tratti agronomici per diverse generazioni, vengono quindi moltiplicate, valutate e rilasciate come varietà migliorate. L’allevamento delle mutazioni vegetali non comporta quindi la trasformazione genetica, ma piuttosto utilizza le risorse genetiche proprie di una pianta e imita il naturale processo di mutazione spontanea, il motore dell’evoluzione. Usando le radiazioni, gli scienziati possono ridurre significativamente il tempo necessario per allevare varietà vegetali nuove e migliorate. Questa tecnica si concentra sull’uso delle radiazioni in combinazione con le biotecnologie per sviluppare tratti colturali favorevoli. Nuove varietà di piante vengono allevate per prosperare in condizioni difficili (come il caldo e la siccità) o per migliorare il loro valore nutrizionale, resistere a malattie o parassiti, crescere in terreni salini o utilizzare acqua e sostanze nutritive in modo più efficiente.

Sì, ma perché dovrebbe interessarmi quello che fanno gli agricoltori in Africa?

Il fine dello sviluppo di questa tecnologia nucleare non può essere inteso fine a sé stesso: una volta sviluppata, la tecnologia potrebbe essere riutilizzata per affrontare problemi simili e ancor più vicini a noi.

FAQ Articolo 3

Cos’è la dengue?

La dengue è un’infezione virale trasmessa dalle zanzare, trasmessa principalmente dalle zanzare tigre, che in genere si riproducono in contenitori d’acqua. La malattia provoca sintomi simil-influenzali debilitanti e alcuni ceppi del virus possono portare a complicazioni potenzialmente letali. Il Bangladesh, un Paese di circa 160 milioni di persone, sta affrontando il peggior focolaio di dengue dalla sua prima epidemia registrata nel 2000. La nazione dell’Asia meridionale ha visto il numero di casi salire a oltre 38.000 da gennaio 2019, con l’ammissione giornaliera di oltre 1.500 nuovi pazienti dengue negli ospedali nelle ultime settimane. L’epidemia ha anche causato oltre 40 morti dall’inizio dell’anno.

REFERENZE

[1] https://www.iaea.org/

[2] https://it.wikipedia.org/wiki/Agenzia_internazionale_per_l%27energia_atomica

[3] https://www.iaea.org/newscenter/news/preserving-the-past-nuclear-techniques-support-the-conservation-of-cultural-heritage-around-the-world

[4] https://www.iaea.org/newscenter/news/nuclear-techniques-help-develop-new-sorghum-lines-resistant-to-the-parasitic-weed-striga

[5] https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/iaea-advises-bangladesh-on-potential-use-of-nuclear-technique-to-fight-dengue-mosquitoes[6] https://it.wikipedia.org/wiki/Sorghum_vulgare