Linea di ricerca 1. Studiare la dinamica del
C organico nei suoli ammendati con biomasse di origine diversa come
possibile riutilizzo delle biomasse per il recupero ed il reintegro
della componente organica nei suoli coltivati. Particolare
attenzione sarà rivolta alla formazione delle sostanze umo-simili
nei processi di compostaggio in quanto indicatori di qualità e
stabilità del compost.
Linea di ricerca 2. Il progetto si prefigge di
ottimizzare i processi di fermentazione anaerobica per
la produzione di biometano utilizzando come
substrato i rifiuti urbani e agroalimentari.
Linea di ricerca 3. La ricerca in oggetto è rivolta a
studiare la struttura delle molecole umiche, separate in diverse
frazioni molecolari, mediante l'applicazione della spettroscopia
Raman confocale e gli effetti biologici prodotti, a livello
molecolare, nelle piante di interesse agrario.
Linea di ricerca 1. Il
contenuto in sostanza organica del suolo (SOM) è capace
d'influenzare fortemente la fertilità attraverso le proprietà
chimico-fisiche e biologiche e il flusso degli elementi nutritivi
verso le radici. Le pratiche agronomiche intensive sono tra i
principali fattori che influiscono sulle caratteristiche della SOM
provocando, di norma, una significativa perdita di C organico,
rispetto alle colture estensive e in rotazione. L'apporto di nuova
SO al suolo a scopo fertilizzante (reflui zootecnici, etc.) e
l'adozione d'idonee rotazioni colturali, sono attualmente le
pratiche agronomiche, maggiormente in uso, per incrementare il
contenuto in C organico (Francioso e al.,2000; 2005; Corrado et
al., 2008; Ferrari et al., 2011; Del Ferro et al., 2012). Gli
effetti di differenti pratiche agronomiche sulla SOM sono stati
analizzati valutando le caratteristiche del C organico, attraverso
stime del C e dell'N organico e del grado di umificazione (
Francioso et al., 2007). Nonostante la validità di queste tecniche,
le informazioni sulla struttura e sulle proprietà chimiche e
biologiche del SOM restano ancora inadeguate. La
spettroscopia vibrazionale infrarossa (IR) ed FT-Raman sono
tecniche d'indagine molecolare applicate anche per lo studio delle
variazioni strutturali della SOM prodotte dalle pratiche agricole
(Francioso et al., 2000; 2005, 2007; Corrado et al, 2008; Ertani et
al, 2013). Lo studio delle modificazioni strutturali della SOM nei
suoli trattati con biomasse di origine diversa, il cui riutilizzo
come ammendante del suolo, rappresenta una razionale
soluzione ed un corretto reintegro di sostanza organica nei suoli
coltivati.
Linea di ricerca
2.
Il progetto si prefigge di
ottimizzare i processi di fermentazione anaerobica per
la produzione di biometano e l'eventuale riutilizzo delle biomasse
agro-industriali [Francioso et al, 2010; Francioso et al., 2011).
L'innovazione tecnologica del progetto riguarda la combinazione
della digestione anaerobica bifasica (DAB) con l'iniezione di
CO2 nella fase acida, allo scopo di migliorare la
conversione del materiale organico, particolato e solubile, nel
trattamento dei fanghi di depurazione ( Salomoni et al. 2010). Ha
inoltre sviluppato processi di pre-trattamento di biomasse lignocellulosiche con
diversi ceppi di funghi riunendo un gruppo di ricercatori
(Bit4Energy). Tale pre-trattamento valorizza biomasse con alto
contenuto di lignina, lignina che è difficilmente biodegradabile;
ad oggi la degradazione della lignina in processi industriali
avviene con acidi e basi forti con relativi problemi per gli
equilibrii biologici. Con biomasse pre-trattate in questo modo si
avranno sia un migliore smaltimento delle biomasse che una più
elevata produzione di biometano rispetto a quelli
tradizionali
Linea di ricerca 3. Le
sostanze umiche (SU) sono macromolecole coinvolte in diversi
processi chimici e biologici che sono correlati con la fertilità
del suolo. Per poter meglio comprendere le dinamiche di queste
interazioni chimiche, è importante conoscere la struttura
molecolare delle SU. Differenti tecniche spettroscopiche (1H, 13C,
31P NMR,HRMAS-NMR, FT-IR, Raman e fluorescenza),
spettrometriche (CF-IRMS), e termogravimetriche (TG) e termico
differenziale (DTA) (Francioso et al.,1996, 1998; 2001, 2003;
2005-2009; Corrado et al., 2008; Carletti et al., 2010) hanno
messo in evidenza come le differenze strutturali sono strettamente
lega te alla massa molecolare delle SU. Le frazioni ad alta
massa molecolare (300-50 KDa) sono paragonabili a strutture
supramolecolari arricchite in composti aromatici
policiclici (Francioso et al.,1996; 2001). Al contrario, le
frazioni a bassa massa molecolare (<10 KDa) sono dominate da
strutture molecolare simili ad acidi benzoici sostituiti (Francioso
et al.1998). Queste frazioni hanno mostrato diversa attività
biologica sia in alcune piante di interesse agrario (Zea
mais, Daucus carota, Actinidia deliziosa e
Arabidobips) (Quaggiotti et al.,2004; Muscolo e coll. 2007;
Marino et al., 2008; Trevisan et al., 2010; Schiavon et al., 2010;
Ertani et al., 2011) che in quelle forestali (Pinus
nigra) (Muscolo e at., 2007). Il meccanismo d'azione è
complesso ma è assimilabile a quello delle auxine: migliora la
crescita della pianta e l'assimilazione dei micronutrienti.
La frazione a minore massa molecolare è stata quella che ha
interagito con i recettori di membrana (Muscolo et al., 2007)
e ha indotto nel mais un effetto diretto
sull'espressione dei geni putativi ZmNrt2.1 e ZmNrT1.1 e dei geni
Mha1 e Mh2il coinvolti nel processo di assorbimento dei
nitrati (Quaggiotti et al.,2004). L'apparato radicale della
pianta sembra essere il principale sito d'interazione con le
sostanze umiche per tanto le modificazioni strutturali e molecolari
saranno valutate mediante l'applicazione della spettroscopia Raman
confocale.
