Le linee di ricerca attivate includono sia quelle proprie e specifiche del CIABC che di ciascuno dei suoi afferenti. Di seguito sono riportate le principali linee di ricerche attive nell’ultimo triennio 2019-2022 organizzate per gruppi di ricerca.

Georisorse e applicazioni mineralogico-petrografiche per l’ambiente e i beni culturali

• Prof.ssa Caterina De Vito
• Prof.ssa Laura Medeghini
• Prof. Silvano Mignardi

L’attività di ricerca si articola in tre linee principali:

1. Immobilizzazione/rimozione di metalli tossici da acque e suoli inquinati mediante l’applicazione di ammendanti fosfatici prodotti da rifiuti dell’industria alimentare come gusci d’uovo, gusci di molluschi, resti della macellazione, ecc.
2. Caratterizzazione archeometrica di geomateriali utilizzati nei beni culturali (lapidei naturali, malte, laterizi, ceramiche, vetri, metalli) al fine di definire la provenienza delle materie prime e le tecnologie di produzione.
3. Carbonatazione della CO2 mediante minerosintesi di carbonati idrati di Mg a partire da reflui industriali salini.

Diagnostica non distruttiva per lo studio di beni culturali

• Prof.ssa Anna Candida Felici

Attività di ricerca e conto terzi nell’ambito della diagnostica non distruttiva per lo studio di beni archeologici e culturali. Le principali line di ricerca posso essere così riassunte:

1. studio mediante tecniche non distruttive di manoscritti miniati;
2. caratterizzazione di manufatti in lega metallica;
3. studio di opere pittoriche da cavalletto e murali;
4. caratterizzazione di materiali per la conservazione;
5. diagnostica in situ a supporto di cantieri di restauro e scavi archeologici.

Il gruppo attualmente partecipa ai seguenti progetti:

1. “PAGES – Priscian’s Ars Grammatica in European Scriptoria”, ERC Grant 882588
2. “IMAGO – Imaging Multispettrale per l’Arte, Gamification e realtà Olografica”, DTC – Intervento TE1 – Centro di Eccellenza composto da Anagrafe delle Competenze e Polo di Innovazione Regionale, prot. n. 305- 2020-35551 del 20/05/2020, Determinazione n. G00471 del 21/01/2020

Ha inoltre partecipato al progetto ADAMO finanziato dalla Regione Lazio nell’ambito del Distretto Tecnologico Beni e Attività Culturali – Centro di Eccellenza DTC eseguendo delle riprese nel vicino infrarosso di una icona conservata presso la chiesa di Santa Maria in Cosmedin e delle riprese multispettrali degli affreschi dell’abside della chiesa di San Nicola in Carcere.

Ecologia delle comunità e del paesaggio

• Prof. Carlo Ricotta

Il gruppo svolge attività di ricerca in campo ecologico-vegetale, occupandosi prevalentemente di ecologia del fuoco, ecologia del paesaggio e controllo di specie esotiche.

1. Ecologia del fuoco
   La ricerca è volta principalmente a mettere in luce le relazioni tra passaggio del fuoco e struttura, composizione e grado di antropizzazione del paesaggio vegetale. Questi tre parametri influenzano infatti diversi aspetti del passaggio del fuoco; mentre in molte aree del pianeta le probabilità di innesco di un incendio sono direttamente proporzionali al grado di antropizzazione di un territorio, la composizione e la struttura del paesaggio vegetale controllano rispettivamente quantità e continuità del combustibile, influenzando intensità ed estensione degli incendi. L’analisi spaziale del combustibile viene inoltre affiancata dal monitoraggio sinfenologico della vegetazione mediante dati telerilevati, impiegato come indicatore complesso dei parametri che caratterizzano le condizioni bioclimatiche più favorevoli al passaggio del fuoco nell’Europa mediterranea e continentale.
2. Ecologia del paesaggio e satellite ecology
   Nell’ambito dell’ecologia del paesaggio, la ricerca è dedicata principalmente al monitoraggio del pattern spazio-temporale del paesaggio vegetale in risposta alle alterazioni antropiche e alla dinamica vegetazionale. Una seconda linea di ricerca è volta all’impiego di sistemi informativi territoriali ed immagini telerilevate per la massimizzazione dell’efficienza del censimento di specie vegetali.
3. Controllo di specie esotiche
   La ricerca è dedicata principalmente allo studio dell’impatto di specie esotiche sulla diversità floristica di ecosistemi urbani ad elevato grado di antropizzazione. In seguito ai recenti mutamenti socioeconomici che hanno fortemente favorito lo spostamento di uomini e merci a scala globale, le aree urbane hanno assunto il ruolo di principale porta d’ingresso per le specie aliene. Allo stesso tempo, grazie alle loro peculiari caratteristiche ambientali, le città rappresentano habitat ideali per la maggior parte di queste specie. La conservazione delle specie autoctone e la gestione della biodiversità degli ecosistemi urbani rappresenta dunque un requisito di primaria importanza per un efficace contenimento della diffusione di specie esotiche.

Studio di fossili vegetali in contesti naturali e antropici

• Prof.ssa Laura Sadori
• Dott.ssa Alessia Masi

Le sue principali linee di ricerca possono essere così riassunte:

1. Paleopalinologia del Quaternario;
2. Cambiamenti climatici olocenici e impatto umano sulla vegetazione;
3. Ricostruzione paleoambientale e paleoclimatica tramite analisi pollinica con particolare attenzione alla relazione con gli eventi storici;
4. Archeobotanica di siti archeologici e storici;
5. Studio di macrofossili vegetali tramite analisi di isotopi stabili per la ricostruzione paleoclimatica e delle pratiche agricole delle antiche popolazioni.

Microclimatologia e radiometria solare

• Prof.ssa Anna Maria Siani
• Dott.ssa Francesca Frasca

L’attività di ricerca del gruppo di ricerca con competenze in Fisica dell’Atmosfera si concentra sulle seguenti linee di ricerca:

1. Studio del microclima finalizzato alla valutazione del suo impatto su monumenti, edifici storici e beni in essi conservati. Gli studi includono attività osservativo-sperimentale e modellistico-predittiva delle condizioni climatiche ed ambientali dello spazio conservativo per conoscere e prevenire i danni clima-indotto di edifici storico-culturali e delle collezioni ivi contenute.
2. Spettrometria solare per la sorveglianza dei costituenti atmosferici e dell’irradianza solare ultravioletta. Tecniche spettrofotometriche per il monitoraggio dei gas in traccia, e studi sul contenuto colonnare di ozono e biossido di azoto e sull’irradianza UV. Tale attività iniziata nel 1992 procede regolarmente a tutt’oggi.

Soluzioni biotecnologiche per una protezione delle colture sostenibile e per la valorizzazione di biomasse di scarto agroalimentari

• Prof.ssa Giulia De Lorenzo
• Prof. Simone Ferrari
• Prof. Vincenzo Lionetti
• Dott.ssa Daniela Pontiggia
• Dott. Riccardo Lorrai

 

1. Resistenza delle piante alle malattie e suo miglioramento tramite approcci biotecnologici.
   1. Studio di enzimi e inibitori della parete cellulare vegetale coinvolti nella resistenza delle piante contro i patogeni microbici.
      L’ attività di questa ricerca è indirizzata allo studio di enzimi della componente pectica della parete cellulare vegetale ed inibitori proteici per comprenderne il ruolo nella resistenza della pianta nei confronti di patogeni fungini necrotrofi. Molti di questi patogeni producono ingenti danni alla produzione agricola e riduzione della qualità alimentare per la produzione di pericolose micotossine che si accumulano in prodotti vegetali edibili. In particolare, si studia l’attività della pectina metilesterasi (PME) e inibitori proteici (PMEI) indotti durante l’infezione della pianta. Approcci interdisciplinari e innovativi di biologia cellulare, glicomica e genomica funzionale sono utilizzati su piante modello per la comprensione del ruolo funzionale di queste macromolecole. Gli studi in oggetto sono indirizzati alla identificazione dei marcatori biochimici delle pareti cellulari utili per una selezione di cultivar di interesse agronomico migliorate nella resistenza ai patogeni e per il miglioramento della qualità del cibo.
   2. Studio dei meccanismi molecolari alla base del riconoscimento pianta-patogeno ed applicazioni biotecnologiche nella difesa delle piante.
      La ricerca mira alla comprensione del modo con cui le piante riconoscono elementi “non-self” per attivare meccanismi di difesa in grado di limitare le infezioni microbiche. Vengono in particolare studiati i meccanismi di percezione, trasduzione e omeostasi di elicitori derivanti dalla parete vegetale (oligogalatturonidi) e dalla parete dei funghi (chitina), e approcci biotecnologici per ingegnerizzare recettori di elicitori in grado di conferire aumentata resistenza alle malattie, riducendo così l’utilizzo di fitofarmaci. Vengono inoltre studiati gli effetti a lungo termine degli elicitori su crescita e resistenza ai patogeni in specie vegetali modello e di interesse agronomico.
2. Valorizzazione di biomasse di scarto per la produzione di energia e prodotti ad alto valore aggiunto da microalghe.
   L’obiettivo principale della ricerca consiste nella identificazione e sviluppo di tecnologie mirate alla produzione di biocarburanti e prodotti ad alto valore aggiunto da alghe unicellulari cresciute in condizioni mixotrofiche ed alimentati con zuccheri provenienti da biomasse di scarto da produzioni agroindustriali (scarti agricoli, scarti di industrie casearie ecc.). Infatti, un importante fattore limitante della produzione di olio ed alti prodotti (ad es. carotenoidi) da microalghe in colture autotrofe è la necessità di garantire una efficiente raccolta della luce da parte di tutte le cellule, richiedendo pertanto ampie superfici, sistemi di illuminazione artificiale e/o sistemi di rimescolamento efficiente. L’utilizzo di colture in condizioni di etero- o mixotrofia può ridurre notevolmente i costi associati all’utilizzo su scala industriale delle alghe. In particolare, la ricerca mira a identificare e migliorare sistemi enzimatici da microrganismi fitopatogeni per la saccarificazione di biomasse in zuccheri semplici e studiare il loro utilizzo nella crescita di alghe in condizioni mixotrofiche. In parallelo, viene studiato come differenti componenti strutturali della parete cellulare influenzano l’efficienza di conversione delle biomasse vegetali in zuccheri semplici e come intervenire su tali componenti, per via genetica tradizionale e tramite ingegneria genetica, per migliorare l’utilizzo delle biomasse senza effetti negativi sulla produzione di biomassa.
3. Tecnologie “green” per valorizzazione di scarti agroindustriali.
   L’attività di ricerca è volta alla valorizzazione di scarti dell’industria agroalimentare (paglia, scarti di processamento di agrumi e della produzione di olio, reflui di industrie casearie) per ottenere prodotti con proprietà di biopesticidi/fitoprotettori, per l’impiego in agricoltura. Tali prodotti possono contribuire a ridurre in maniera eco-sostenibile i danni determinati da perdite del raccolto dovute a fitopatogeni. Un obiettivo di queste ricerche consiste quindi nell’isolamento di residuo organico (phenol free) di reflui oleari arricchito in polisaccaridi della parete cellulare vegetale per produrre frazioni arricchite in oligosaccarine biologicamente attive ad azione fitoprotettiva. L’attività della ricerca include lo studio dell’effetto fisiologico e il meccanismo di azione molecolare delle potenziali oligosaccarine, in piante modello di controllo e trattate con patogeni batterici e fungini. Viene inoltre studiato l’uso di scarti agroindustriali come substrati per la crescita di funghi ligninolitici, i cui filtrati colturali possono essere utilizzati come induttori delle risposte immunitarie delle piante.

Sviluppo ed applicazione di metodi chemiometrici nel settore dei beni culturali

• Prof. Federico Marini

L’attività principale del gruppo riguardalo sviluppo e l’applicazione di metodi chemiometrici (strumenti matematico-statistici per l’elaborazione di dati di natura chimica) a diverse problematiche. In questo contesto, particolare attenzione è rivolta alla possibilità di accoppiare suddette tecniche chemiometriche a metodi spettroscopici di analisi al fine di sviluppare approcci analitici che siano quanto più possibile non-invasivi, non-distruttivi, rapidi ed economici e che non richiedano alcun pretrattamento della matrice in analisi, risultando spesso anche solvent-free. Nell’ambito specifico dei beni culturali, da alcuni anni il nostro gruppo di ricerca sta cercando di estendere l’approccio descritto per la caratterizzazione rapida e non-distruttiva di reperti di varia natura (ad esempio, frammenti ossei, pigmenti, marmi).

Ottimizzazione e applicazione di metodi analitici in campo ambientale e dei beni culturali

• Prof.ssa Silvia Canepari
• Dott.ssa Maria Luisa Astolfi

1. Sviluppo di nuove metodologie analitiche, sufficientemente rapide ed economiche da poter essere applicate a campagne intensive di monitoraggio, per la determinazione di traccianti selettivi di particolari sorgenti del particolato atmosferico;
2. Studio dell’evoluzione spazio-temporale degli inquinanti atmosferici primari e secondari, gassosi ed in fase particellare, in aree urbane, rurali, remote e confinate;
3. Studio dei processi di inquinamento negli ambienti negli ambienti interni;
4. Valutazione del contributo relativo delle diverse sorgenti alla concentrazione di materiale particellare nelle aree urbane, rurali, remote e confinate, con particolare riferimento all’apporto dovuto a sorgenti naturali (aerosol marino, componenti crustali) e alla valutazione delle immissioni da impianti industriali.

Processi chimici e biotecnologici per il trattamento e la valorizzazione di matrici di scarto

• Prof.ssa Marianna Villano
• Dott. Marco Zeppilli

L’attività di ricerca è volta allo studio e sviluppo di processi chimici e biologici per la salvaguardia ambientale, in particolare per la produzione di energia e/o chemicals da risorse rinnovabili, per il trattamento di acque di scarico e rifiuti e per il risanamento di acque sotterranee contaminate. In maggior dettaglio:

1. Produzione di energia da biomasse, rifiuti e acque di scarico:
   • processi bioelettrochimici per la produzione di bioconbustibili (biometano e bioidrogeno), potenziali applicazioni per la fissazione dell’anidride carbonica;
   • processi avanzati di digestione anaerobica per la produzione di biogas.
2. Produzione di polimeri biodegradabili da biomasse, rifiuti e acque di scarico, tramite colture microbiche miste selezionate mediante processi biologici non stazionari;
3. Risanamento di suoli e di acque di falda mediante innovative tecnologie in situ (processi bioelettrochimici, processi a lento rilascio).

Nanobiomateriali per l'ambiente e i beni culturali

• Prof.ssa Cleofe Palocci
• Dott.ssa Laura Chronopoulou

L’attività di ricerca si inserisce nell’ambito delle biotecnologie industriali i cui obiettivi riguardano lo studio e l’ottimizzazione di processi di bioconversione industriale per l’ottenimento di molecole biologicamente attive o per la bioproduzione di materiali biopolimerici impiegando approcci di biotrasformazione innovativi con metodologie green, nonché la messa a punto e l’applicazione di nuove metodologie microfluidiche per il controllo sia delle dimensioni che della morfologia di materiali polimerici. In maggior dettaglio:

1. Impiego di tecnologie microfluidiche per la nanofabbricazione di materiali innovativi per applicazioni ambientali e nell’ambito dei beni culturali:
   La ricerca ha come obiettivo la progettazione e realizzazione di materiali a base biopolimerica nano e microstrutturati con tecniche innovative di tipo microfluidico per applicazioni nell’immobilizzazione di enzimi industriali, per applicazioni in biomedicina (drug e gene delivery), in agricoltura (delivery di biopesticidi) o nel settore del restauro e consolidamento dei beni culturali per il delivery di sostanze bioattive.
2. “Green Solvents” (fluidi supercritici, liquidi ionici) per l’estrazione selettiva di molecole bioattive e biopolimeri da matrici vegetali, cellule microbiche e scarti industriali:
   In tale ambito vengono studiato processi estrattivi con fluidi supercritici come alternativa ecosostenibile per l'estrazione e la manipolazione di polimeri biodegradabili (nello specifico i poliidrossialcanoati, PHA), nonché per l’estrazione di sostanze ad elevato valore aggiunto quali molecole ad attività antiossidante da biomasse vegetali e colture algali.
3. Biofabbricazione di idrogeli peptidici nano e microstrutturati per applicazioni biotecnologiche:
   La ricerca ha come obiettivo l’uso di enzimi idrolitici per la sintesi in fase acquosa di idrogeli a base peptidica per applicazioni biomediche in tissue engineering, drug delivery e nel biorestauro di beni culturali.

Tecniche analitiche basate su cromatografia liquida ad alta risoluzione per l’analisi di matrici ambientali

• Prof.ssa Anna Laura Capriotti

L’attività di ricerca della prof.ssa Capriotti è da sempre basata su tecniche analitiche di frontiera basate sulla cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa ad alta e bassa risoluzione per la determinazione multianalita di sostanze naturali e di origine antropica in matrici di tipo ambientale, alimentare, vegetale e biologico. Particolare attenzione viene dedicata alle scienze omiche. L’attività scientifica può essere suddivisa in cinque principali linee di ricerca:

1. proteomica e peptidomica;
2. peptidomica di peptidi a catena corta;
3. lipidomica;
4. metabolomica;
5. analisi di piccole molecole in campo alimentare, ambientale e biologico.

Inoltre, in ambito della nanobiotecnologia la Prof.ssa Capriotti si occupa dello studio delle interazioni fra nano-materiali e fluidi biologici per applicazioni nel settore del drug/gene delivery. Sono state investigate, in particolare, le interazioni fra proteine plasmatiche e diversi materiali nanostrutturati quali: biopolimeri e polimeri sintetici biocompatibili per la veicolazione di molecole biologicamente attive; materiali multifunzionali; liposomi e lipoplessi.

Catalisi Ambientale

• Prof.ssa Daniela Pietrogiacomi
• Dott.ssa Maria Cristina Campa
• Dott.ssa Ida Pettiti
• Dott. Simone Morpurgo

Le attività di ricerca riguardano lo studio di catalizzatori solidi policristallini applicati in processi di catalisi eterogenea solido-gas di interesse per l’ambiente. In particolare le attività sono rivolte:

• all’abbattimento catalitico di NOx e N2O (inquinanti gassosi e gas serra) in condizioni reali (presenza di ossigeno e vapor d’acqua) mediante decomposizione o riduzione con idrocarburi;
• alla produzione di H2, vettore energetico del futuro, da reazioni di ossidazione parziale del metano o di reforming e reforming ossidativo del metano con CO2.

I catalizzatori considerati per questi studi sono costituiti da metalli di transizione, nobili e non, in forma ossidica o metallica, dispersi su supporti ossidici (puri o modificati con promotori acidi o basici) o scambiati in zeoliti. Al fine di comprendere le relazioni struttura-reattività catalitica, gli studi prevedono un approccio combinato mediante lo studio delle performance catalitiche e la caratterizzazione dei catalizzatori mediante tecniche chimico-fisiche per indagare proprietà di bulk e di superficie. E’ stata particolarmente sviluppata la spettroscopia FTIR applicata secondo due diverse metodologie:

1. in situ, sfruttando anche l’adsorbimento di molecole spia (CO, NO, CO2, NH3, piridina, nitrili), per la caratterizzazione dei siti esposti sulle superfici attivate;
2. in Operando (in flusso della miscela gassosa reagente al variare della temperatura o del tempo di contatto, e in combinazione con l’analisi Gas-Cromatografica dei reagenti e prodotti) per lo studio allo stato stazionario o in condizioni transienti delle specie di superficie potenziali intermedi di reazione.

Studio di funghi patogeni delle piante e deteriogeni dei beni culturali

• Prof. Luigi Faino
• Dot.ssa Giovanna Gramegna

Le attività del gruppo di ricerca si articolano su due filoni:

1. lo studio di funghi patogenici per le piante;
2. lo studio di comunità microbiche coinvolte nel deterioramento dei beni culturali.

Lo studio dei funghi patogeni prevede l’identificazione e caratterizzazione di effettori e la caratterizzazione del loro meccanismo di azione in modo da sviluppare strategie per aumentare la resistenza a tali patogeni. Inoltre, al fine di identificare nuove molecole da utilizzare in sostituzione dei pesticidi classici, ci occupiamo di caratterizzare nuovi composti naturali che agiscano come biostimolanti e induttori di resistenza, stimolando le risposte di difesa della pianta ai principali patogeni. Molti sforzi sono anche rivolti allo sviluppo di metodologie diagnostiche innovative per la rilevazione di funghi patogeni in matrici vegetali tramite approcci di biologia molecolare e bioinformatica. I patogeni studiati in laboratorio appartengono alla categoria dei “soil borne pathogen” di cui fanno parte Verticillium e Fusarium e non ultimo la peronospora della patata Phytophthora infestans. Negli ultimi anni, il gruppo di ricerca si sta occupando di caratterizzare le comunità microbiche che sono coinvolte nel deterioramento dei beni culturali. In particolare, si sta cercando di applicare tecniche non invasive per l’isolamento e la caratterizzazione dei microrganismi in modo da usare metodologie “ad hoc” per controllare, in modo più mirato, le comunità microbiche.

Studio della relazione tra biodiversità e funzionamento di ecosistemi acquatici e terrestri

• Prof.ssa Maria Letizia Costantini

In particolare le linee della ricerca riguardano:

1. le reti trofiche in habitat mediterranei e polari;
2. l'impatto delle specie aliene negli ecosistemi naturali e antropizzati;
3. l’uso di isotopi stabili per il monitoraggio ambientale.

ll ruolo delle divisioni asimmetriche nelle differenze inter- e intra-specifiche del patterning della radice delle piante

• Prof. Raffaele Dello Ioio

La linea di ricerca utilizza come sistema la radice di diverse piante modello e si articola in tre linee principali:

1. Individuazione dei meccanismi molecolari che portano alla formazione di differenze nel patterning della radice di piante di diverse specie.
2. Identificazione dei meccanismi molecolari che regolano le divisioni asimmetriche durante lo sviluppo della radice.
3. Utilizzo delle conoscenze acquisite nei punti 1 e 2 per produrre specie vegetali capaci di crescere su suoli degradati a causa di estrema compattezza, stress salino e presenza di metalli pesanti.