Il monitoraggio ambientale è essenziale per proteggere la salute pubblica e l'ecosistema. In quest'ambito, i ricercatori del gruppo MP4MNP si distinguono per lo studio e la realizzazione di sensori custom dedicati alla rilevazione in-situ di inquinanti e lo sviluppo di biosensori a base MFC che fungono da sistemi di allarme precoce per la valutazione della tossicità dell'acqua.
I sensori per la rilevazione di inquinanti sfruttano i principi elettrochimici della voltammetria, che misura la corrente in funzione del potenziale applicato, per determinare gli ioni di metalli pesanti, come l'Arsenico, in acque marine, di falda e potabili. Questa tecnica è estremamente sensibile, rilevando concentrazioni di inquinanti fino a livelli di ppb (µg/L), e selettiva, distinguendo tra diversi stati di ossidazione delle specie elettro-attive. Per il monitoraggio di altri metalli pesanti, come Cromo (VI), in concentrazioni elevate di grammi per litro (g/L), la sensoristica può essere anche configurata secondo metodologie colorimetriche di spettrofotometria UV-Vis ed implementata con diversi sistemi per l’individuazione di parametri chimico-fisici di base (temperatura, pH, conducibilità, potenziale ORP etc..). Infine, grazie allo sviluppo di piattaforme sensoristiche avanzate, come gli Autonomous Underwater Vehicles (AUV), che integrano sinergicamente i sensori descritti, è possibile effettuare una rilevazione completa della qualità dell'acqua.
Le MFC utilizzano microrganismi elettrogeni in grado di trasdurre direttamente energia chimica, contenuta all’interno di specie organiche (fuel) in energia elettrica. Tali batteri, in grado di proliferare sull’elettrodo anodico, infatti, svolgono la funzione di catalizzatori della reazione di ossidazione del fuel, rilasciando all’elettrodo stesso gli elettroni prodotti, integrando tra loro il rilevamento e la trasduzione del segnale, senza l’ausilio di trasduttori esterni o fonti di alimentazione. Gli elettroni fluiscono nel comparto catodico dove l’ossigeno è l’accettore di elettroni (TEA) per la reazione di riduzione catodica. Le MFCs, pertanto, garantiscono la produzione di bioelettricità che può essere correlata al monitoraggio di parametri ambientali potendo correlare la variazione del potenziale in uscita con la presenza di agenti tossici in grado di alterare il metabolismo microbico.
La ricerca e l’innovazione di questi sistemi consente una visione globale dello stato di salute delle acque, fornendo dati cruciali per interventi tempestivi e mirati.
