Settori d'intervento

P01: Cambiamenti Globali e relativi impatti

Scopo generale del Progetto "Cambiamenti Globali e relativi impatti" è di "valutare, tramite modelli e misure sperimentali, le variazioni antiche e recenti nel Sistema Terra, dovute a cause naturali ed antropiche, al fine di prevederne gli effetti sull'ambiente, il clima e gli ecosistemi terrestri, marini ed acquatici".
Il Progetto si articola operativamente in quattro linee di ricerca i cui obiettivi sono qui brevemente riassunti.
Linea 1: ci si propone di valutare gli impatti della variabilità climatica sugli ecosistemi incluse le aree polari, la relazione fra circolazione dell'oceano ed il clima, gli effetti dei cambiamenti climatici sull'innalzamento del livello del mare e le fasce costiere, la ricostruzione del clima sia alla scala storica che paleoclimatica, gli effetti delle nubi sul clima e le variazioni del ciclo idrologico a scala regionale e globale.
Linea 2: ci si propone di valutare le proprietà chimico-fisiche dell'atmosfera e la loro variabilità spazio-temporale, i processi naturali ed antropici che concorrono a modificare la composizione dell'atmosfera e gli impatti sull'uomo e gli ecosistemi, inclusi gli ecosistemi polari, la relazione fra qualità dell'aria e clima.
Linea 3: ci si propone di studiare i principali cicli biogeochimici negli ecosistemi terrestri con particolare riguardo ai cicli del carbonio e dell'azoto e alle loro interconnessioni, gli scambi biosfera-atmosfera, le risposte funzionali degli ecosistemi terrestri alle dinamiche climatiche e stagionali, la biodiversità negli ecosistemi antropizzati e naturali, incluse le aree polari.
Linea 4: ci si propone di studiare i principali cicli biogeochimici negli ecosistemi acquatici e marini con particolare riguardo ai cicli del carbonio e dell'azoto ed alle loro interconnessioni, gli scambi atmosfera-idrosfera, l'acidificazione dell'oceano e le risposte delle singole specie e degli ecosistemi marini, la biodiversità, il funzionamento, l'organizzazione, la connettività e la resilienza degli ecosistemi acquatici e marini.

Gli obiettivi del Progetto hanno un'importante valenza scientifica, in quanto molte ricerche si pongono alla frontiera dell'attuale conoscenza sul funzionamento del Sistema Terra e costituiscono punti di eccellenza delle attività del CNR in ambito internazionale. Dal punto di vista applicativo, i risultati derivanti dalle ricerche svolte nell'ambito del Progetto si pongono quale supporto alle decisioni degli Organi nazionali deputati alla tutela dell'ambiente e del clima. Detto ciò, va comunque segnalato che alcune delle attività sperimentali che vengono svolte nell'ambito del Progetto si svolgono in collaborazione con Imprese interessate allo sviluppo a fini produttivi di strumentazioni, dispositivi e nuovi prodotti sviluppati dagli Istituti del CNR.

P02: Gestione sostenibile delle risorse

Questo Progetto comprende ricerche rivolte allo studio delle pressioni ambientali derivanti dal consumo delle risorse naturali e alla messa a punto di strumenti di diagnosi e di strategie di conservazione della qualità e quantità degli ecosistemi. Le ricerche comprese in questa Linea sono finalizzate alla valutazione degli impatti antropici sull'ambiente marino e della sostenibilità del prelievo delle sue risorse. Comprendono gli studi finalizzati alla realizzazione di acquacoltura, maricoltura e pesca sostenibili, anche mediante la messa a punto di specifiche tecniche di allevamento eco-compatibili, all'osservazione e conservazione degli ecosistemi e della biodiversità, anche mediante gli strumenti delle aree marine protette e delle piattaforme oceanografiche, alla protezione ed al recupero delle zone costiere e degli ambienti di transizione. Nell'ambito della gestione e valorizzazione delle biomasse marine sono comprese anche le ricerche finalizzate allo sviluppo di nuovo biomateriali e all'impiego di composti bioattivi in farmaceutica, dietetica, mangimistica e agricoltura.


Le future attività porteranno sia a un accrescimento delle conoscenze scientifiche che alla realizzazione di una serie di prodotti trasferiti agli Enti Locali. Le applicazioni territoriali riguarderanno la realizzazione di sistemi integrati di gestione delle informazioni utilizzati ai fini della pianificazione dei controlli ambientali. Importanti risultati potranno essere raggiunti nella formalizzazione degli aspetti acquisiti nel corso di attività di controllo del territorio, utilizzando logiche che consentono di riprodurre e ripercorrere i ragionamenti umani, con la possibilità di considerare un numero estremamente più ampio di dati georeferenziati ed informazioni alfanumeriche con i rigori di regole precedentemente strutturate ottenendo utili risultati sia sul versante dell'analisi integrata delle informazioni e della predittività. Importante sarà il contributo per lo sviluppo di metodologie per la raccolta e strutturazione delle percezioni degli stakeholder.

P03: Rischi Naturali, Ambientali e Antropici

Il Progetto Rischi Naturali, Ambientali e Antropici coordina, sviluppa e promuove lo sviluppo di conoscenze per una migliore comprensione dei fenomeni naturali e delle attività antropiche che possono rappresentare un rischio per la popolazione, i beni individuali e collettivi, il patrimonio culturale, le reti infrastrutturali e l'ambiente. Le attività puntano a sviluppare nuovi metodi, modelli, tecnologie, strumenti, procedure e protocolli per l'identificazione, la caratterizzazione, il monitoraggio e la previsione dei rischi naturali, ambientali e antropici. Obiettivo del progetto è anche quello di fornire a un variegato insieme di utenti pubblici e privati, conoscenze, metodologie e strumenti per la corretta definizione e la misura del rischio, e per un'efficace prevenzione e mitigazione dei rischi. Le ricerche di base sulla geochimica e geologia della litosfera terrestre sono parte integrante delle tematiche riguardanti il rischio sismico.

Nel corso del 2010, il Progetto è stato ridisegnato e si articola in 20 Commesse, di cui 12 sono la continuazione di Commesse esistenti e 8 sono nuove proposte. La ristrutturazione ha portato a un migliore utilizzo delle risorse e delle competenze, anche attraverso l'individuazione di nuovi responsabili. Nel complesso, e con importanti sinergie, le Commesse coordinano attività di ricerca e sviluppo tecnologico sui rischi geologici, geo-idrologici, dell'ambiente marino e costiero, ambientali, e per lo sviluppo di strumenti e strategie di mitigazione.

I risultati del Progetto sono rilevanti da più punti di vista. L'avanzamento delle conoscenze sui fenomeni naturali, ambientali e antropici che possono porre rischi migliora la comprensione del sistema Terra. Lo sviluppo e l'applicazione di nuove tecnologie per il monitoraggio e l'esplorazione diretta o remota dell'atmosfera, del mare, del suolo e del sottosuolo migliorano le nostre capacità di misura e l'efficacia di interventi di previsione e mitigazione dei rischi. Le competenze e i risultati scientifici e tecnologici sviluppati nell'ambito del Progetto sono sati applicati con successo nel corso di emergenze di protezione civile, nazionali e internazionali. Risultati significativi sono venuti da progetti di natura industriale caratterizzati da una forte componente di ricerca e innovazione tecnologica, quali i progetti di osservazione della Terra per la previsione e alla mitigazione dei rischi finanziati dall'Agenzia Spaziale Italiana e dal Dipartimento della Protezione Civile.

P04: Osservazioni della Terra

Obiettivo generale del progetto "Osservazioni della Terra" è sviluppare tecnologie innovative di osservazione della Terra (OT) con tecniche in-situ e di telerilevamento dal suolo, aereo, pallone stratosferico e satellite; rafforzare il sistema infrastrutturale di OT (reti di monitoraggio e piattaforme osservative). Sviluppare di modelli del sistema Terra che facciano uso sinergico dei dati di OT e che contribuiscano alla migliore conoscenza dei processi fisico-chimici a tutte le scale. Il progetto si propone inoltre di offrire al sistema industriale opportunità di innovazione tecnologica e favorire la creazione della filiera ricerca-impresa-utenti finali.

Obiettivi specifici che saranno perseguiti all'interno delle linee strategiche di riferimento sono:
a) Coordinamento e promozione delle attività relative allo sviluppo di strumenti e metodologie per l'osservazione dell'atmosfera e del mare. Le attività prevedono sia la progettazione, realizzazione, prove sul campo, aggiornamenti e utilizzo degli strumenti per l'osservazione che la realizzazione delle procedure per il processamento dei dati, l'attività di calibrazione e validazione, la fusione dei dati, lo sviluppo di modelli dei processi osservati, l'assimilazione dei dati nei modelli e l'utilizzo dei modelli per applicazioni e previsioni. Le attività osservative e sperimentali dovranno contribuire a migliorare la comprensione e la previsione dei fenomeni meteorologici.
b) Coordinamento e promozione delle attività relative alla filiera dello sviluppo di strumenti e metodologie per l'osservazione del territorio (superficie, vegetazione ed acque interne) e per l'osservazione del suolo e sottosuolo. La filiera prevede da una parte la progettazione, realizzazione, prove sul campo, aggiornamenti e utilizzo degli strumenti che fanno l'osservazione e dall'altra la realizzazione delle procedure per il processamento dei dati e delle immagini, attività di calibrazione e validazione, la fusione dei dati, lo sviluppo di mappe tematiche e la generazione di parametri di livello superiore per la gestione del territorio e del suolo e sottosuolo.
c) Coordinamento e promozione delle attività relative allo sviluppo di strumenti, metodologie e campagne di misura per il monitoraggio della neve e del ghiaccio in considerazione del crescente interesse del CNR per le attività in Antartide (base di Dome Concordia e stazione "Mario Zucchelli"), nelle isole Svalbard (base "Dirigibile Italia" a Ny-Ålesund) e sul monte Everest (stazione "Piramide" del progetto EvK2CNR).
d) Coordinamento e sviluppo delle infrastrutture per la misura di parametri in-situ con reti di strumenti, fissi o semi-mobili, collocati sulla superficie terrestre, sulla superficie del mare e in profondità. Le attività comprendono da una parte la progettazione, realizzazione, prove sul campo, aggiornamenti e utilizzo degli strumenti che fanno l'osservazione e dall'altra la realizzazione delle infrastrutture necessarie per l'acquisizione, il processamento dei dati, la calibrazione e validazione, la fusione dei dati, la distribuzione dei dati e il coordinamento con le iniziative internazionali.
e) Sviluppo di capacità osservative di OT con osservatori mobili aviotrasportati, come estensione di quelle a terra e quali propedeutici a quelle future dallo spazio. Si intende realizzare nel CNR una infrastruttura che sia capace di utilizzare il contributo sinergico di tutti gli Istituti e di interfacciarsi costruttivamente con le simili iniziative a livello nazionale ed internazionale.
f) Coordinamento e promozione delle attività relative all'utilizzo dello spazio per le osservazioni della Terra con attività proattive di proposta, studio e partecipazione ai Mission Advisory Panels (MAP) di nuovi sensori spaziali, attività operative di sviluppo procedure. partecipazione ai Quality Working Groups (QWG), a campagne di calibrazione e validazione per la generazione dei dati dei sensori attivi ed, infine, attività di sviluppo di prodotti ed applicazioni con l'utilizzo dei dati stessi.

P05: Tecnologie e processi per l'ambiente

Sviluppare tecnologie e metodi innovativi di contenimento e di abbattimento dell'inquinamento con riferimento alle matrici ambientali acqua, aria e suolo, di recupero dell'ambiente, con specifico riferimento ai siti contaminati, e di valorizzazione delle risorse. Offrire al sistema industriale opportunità d'innovazione tecnologica e favorire la creazione della filiera ricerca - imprese - utenti finali.

Applicazione dei prodotti della ricerca
Nel settore delle bonifiche dei siti contaminati, l'asportazione delle matrici contaminate, siano esse suolo o acqua, con conseguente trattamento/smaltimento fuori sito è tuttora la soluzione più comune di bonifica e/o di messa in sicurezza, ma certamente con molte controindicazioni dal punto di vista ambientale e con costi spesso proibitivi. Perciò la ricerca è stata indirizzata sui processi da adottare, nelle condizioni sito specifiche, direttamente in situ, cioè senza alcuna movimentazione ma semplicemente utilizzando fenomeni naturali, basati sull'assorbimento da parte di piante selezionate, sulla bio-augmentation (introduzione o stimolo dell'attività di ceppi batterici attivi per l'abbattimento del/i contaminante/i di riferimento), sul passaggio forzato dell'acquifero attraverso una barriera permeabile dove possano avvenire le reazioni di abbattimento o, infine, mediante tecniche di water jet per la rimozione controllata e specifica di hot spot di contaminazione.

Nel settore dei rifiuti le attività condotte hanno prodotto risultati direttamente utilizzati dalle imprese per la commercializzazione di prototipi di impianti (THOR, HYSTEEL) utilizzati per la gestione di rifiuti urbani o di quelli dell'industria siderurgica di Piombino. Molte altre attività di consulenza alle imprese hanno riguardato specifici settori produttivi ai fini di un loro miglioramento ambientale complessivo (minimizzazione della produzione di rifiuti, classificazione dei rifiuti prodotti, gestione dei rifiuti in procedura semplificata).

Nel settore della depurazione delle acque sono state messe a punto tecniche di trattamento in scala pilota basate sull'uso di reattori compatti con prestazioni di notevole interesse (SBBGR). Tale reattore si presta al trattamento di reflui urbani o industriali, eventualmente integrato con trattamenti chimici di ossidazione, con produzione di fanghi di supero trascurabile. Di grande interesse è anche lo sviluppo di un'applicazione di reattore bifasico, dove la presenza di una fase solida con specifica affinità per i microinquinanti organici, consente di intrappolare gli inquinanti presenti nello scarico cedendoli gradualmente nella fase acquosa per il tradizionale trattamento biologico. Questo processo consentirebbe di risolvere l'annoso problema dei carichi tossici che giungono periodicamente agli impianti di depurazione determinando una disattivazione totale o parziale della biomassa.

Nel settore del trattamento delle emissioni gassose di rilievo è la possibile applicazione dell'iniezione di urea ai fini dell'abbattimento di diossine/furani presenti negli effluenti prodotti nel settore di agglomerazione dell'Ilva di Taranto. Gli studi fatti su questo sito hanno evidenziato che per questi inquinanti, tristemente noti dalla vicenda di Seveso, le emissioni di maggior rilievo sono oggi dovute ai settori produttivi delle acciaierie a forno elettrico e degli impianti di alluminio di seconda fusione piuttosto che agli inceneritori/termovalorizzatori dei rifiuti urbani.
Nel settore dello sviluppo di materiali ecocompatibili gli studi fatti nell'ambito dell'ambizioso progetto europeo KM3NeT, che prevede la realizzazione di un telescopio marino per la rilevazione di neutrini nel Mar Mediterraneo, sono stati valutati il comportamento alla corrosione in ambiente marino profondo di diversi materiali potenzialmente utilizzabili per la realizzazione della piattaforma.

P06: PIAS - Progetto Interdipartimentale Ambiente e Salute

Il progetto è attuato attraverso approfondimenti teorici, sviluppi metodologici ed applicazioni sul campo, utilizzando la rete scientifica dei soggetti partecipanti ed una rete di siti o aree sulle quali sono già state eseguite, o sono in corso, attività di studio. Le aree campione sono selezionate in relazione alle incidenze ambientali più rilevanti (i.e. aree urbane, rurali e industriali; zone in cui avviene il trattamento dei rifiuti oppure soggette a bonifica) per gli effetti sulla salute.
Il progetto è articolato in secondo criteri multidisciplinari e vede la partecipazione di ricercatori dei Dipartimenti "Medicina" e "Terra e Ambiente" e delle istituzioni con le quali sono state attivate collaborazioni quali OMS, ISS, ISPELS, ENEA, APAT, Università, Servizio Sanitario Nazionale, MATTM, le ARPA e Osservatori epidemiologici regionali.
L'obiettivo generale del PIAS è quindi promuovere la ricerca integrata i settori scientifici citati, al fine di sviluppare:
- conoscenze sui legami tra fonti di inquinamento ed effetti sulla salute,
- strumenti e metodi per l'analisi delle interazioni tra ambiente e salute,
- strumenti e metodi per la gestione in situazioni complesse.

Inoltre, in considerazione delle strategie e del piano d'azione della Comunita' Europea e dell'Organizzazione Mondiale della Sanità, delle indicazioni espresse nei documenti nazionali strategici, delle competenze presenti nel CNR e considerando la necessità di sviluppare un progetto operativamente sostenibile, il PIAS è stato strutturato allo scopo di:
o promuovere la collaborazione interdipartimentale all'interno del CNR;
o incrementare la partecipazione dei ricercatori CNR alle commissioni tecniche internazionali su ambiente e salute;
o sostenere la presentazione di progetti per il 7° Programma Quadro;
o sviluppare le competenze esistenti nel CNR.
o promuovere il trasferimento dei risultati della ricerca al sistema produttivo e ai decisori;
o promuovere la sperimentazione della Valutazione di Impatto Sanitario (VIS) nell'ambito degli strumenti di programmazione in corso (inclusa la Valutazione Ambientale Strategica, VAS) e la produzione di manuali metodologici;
o produrre risultati trasferibili ai sistemi per il controllo e monitoraggio dell'ambiente e della salute;
o sperimentare e validare gli indicatori ambiente-salute suggeriti da OMS e UE, supportati da adeguati sistemi informativi;
o sperimentare e validare l'uso degli strumenti di georeferenziazione (GIS) per la valutazione congiunta di dati sanitari e ambientali sul territorio;
o sperimentare e validare strumenti e metodi per la comunicazione dei rischi in diversi contesti e produrre le relative linee guida.

P07: GIIDA - Gestione integrata e interoperativa dei dati ambientali

Obiettivi del Progetto
- Cambiare l'approccio "tradizionalmente" centrato sui dati (data-centric approach) per utilizzare un più avanzato approccio centrato sui servizi (service-based approach) per il settore Ambientale e delle Scienze della Terra.
- Passare dai Dati alle Informazioni al fine di colmare il gap esistente tra la Scienza e la Società dell'Informazione.
- Sviluppare e mantenere la cyber(e)-Infrastructure dei dati Ambientali e di Osservazione della Terra del CNR.
- Essere interoperabili sia con analoghe iniziative a livello Nazionale (es. SinaNet) che Internazionale (INSPIRE, GEOSS).
- Utilizzare le soluzioni per l'interoperabilità multidisciplinary basate sugli Standard Internazionali (es. ISO, OGC, CEN), nazionali (es.DigitPA) e sulle Community practices (es. netCDF/OPeNDAP).

I risultati del progetto hanno notevole valenza sia scientifica che di trasferimento tecnologico verso il mondo produttivo.
Valenza scientifica - La cyber(e)-Infrastructure multidisciplinare per le risorse (non solo dati ma acnhe modelli e servizi) Ambientali e di Osservazione della Terra del CNR è uno strumento scientifico essenziale per lo studio del Sistema Terra e quindi per affrontare le nuove sfide scientifiche e tecnologiche poste dai Cambiamenti Globali che stanno interessando il nostro pianeta. Questo strumento permetterà al CNR di contribuire a importanti iniziative Scientifiche quali: GEO/GEOSS (Global Earth Observation System of Suystems), la direttiva Europea INSPIRE (la European Spatial Data Infrastructure), GMES (Global Monitoring of Environmnet and Security), l'iniziativa Europea SEIS (Shared Environment Informaton System).
Trasferimento verso il mondo Produttivo - Le sfide scientifiche e tecnologiche affrontate in questo progetto sono direttamente trasferibile al mondo produttivo che opera nel settore dell'Information Technology, dell'Earth Observation, dell'e-Goverment, e della e-Environment. Queste sfide includono: l'interoperabilità multi-disciplinare e cross-disciplinare, la citizenship science, l'Internet of Services per l'ambiente.