Responsabile ANGRISANO Antonio
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20224JXA8_003 CUP J53D23015580001
Contributo MUR € 64.424,00 - Importo Totale € 64.424,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto di ricerca si concentra sulla progettazione e sullo sviluppo di un sistema di posizionamento a basso costo per il monitoraggio degli ambienti sottomarini. Il sistema si basa su boe equipaggiate con: un ricevitore GNSS per determinare con precisione la posizione della boa stessa e definire una scala temporale stabile; e un idrofono omnidirezionale impiegato per ascoltare e registrare suoni sottomarini. Un'analisi sui segnali audio acquisiti consentirà di riconoscere la sorgente sonora ricevuta da più boe e quindi di calcolare la posizione della sorgente tramite l'approccio Time Differences Of Arrival (TDOA). Saranno impiegate tecniche di Machine and Deep Learning per elaborare segnali acustici, per classificare i suoni sottomarini e per abbinare lo stesso suono dalle diverse tracce acquisite. Il sistema sarà in grado di funzionare con target cooperativi e non cooperativi, come ROV, pescatori di frodo o mammiferi marini.
Gli obiettivi principali della ricerca sono:
- sviluppo di una tecnica di posizionamento accurata basata sul Point Precise Positioning utilizzando ricevitori GNSS a basso costo e nuovi servizi forniti da Galileo;
- addestramento di algoritmi di apprendimento automatico per riconoscere e classificare lo stesso suono raccolto da diversi idrofoni;
- determinazione delle coordinate geografiche di una sorgente sonora specifica, impiegando l'approccio TDOA.
I principali risultati attesi della ricerca sono:
- raggiungimento di 5 dm di accuratezza per il posizionamento delle boe;
- raggiungimento di un'accuratezza di classificazione dei pattern sonori superiore al 90% quando le condizioni di acquisizione sono favorevoli e dopo la rimozione del rumore;
- rilascio di un algoritmo in grado di fornire accuratezza metrica nel posizionamento subacqueo.
Description of the project, aims and expected results
The research project focuses on the design and development of a low-cost positioning system for monitoring underwater environments. The system is based on buoys equipped with: a GNSS receiver to accurately determine the buoy position and to track a stable time scale; and an omnidirectional hydrophone employed for listening and recording underwater sounds. An analysis on the acquired audio signals will allow to recognize the same source sound collected from different buoys and then to compute the source position by Time Differences Of Arrival (TDOA) approach. Machine and Deep Learning techniques will be employed to process acoustic signals for classifying the underwater sounds and to match the same sound from the different tracks acquired. The system should be able to work with cooperative and non-cooperative targets, such as ROVs, poachers of date mussels, or marine mammals.
The main aims of the research are:
- developing of an accurate positioning technique based on Point Precise Positioning using low-cost GNSS receivers and new services provided by Galileo;
- training automatic learning algorithms to recognize and to classify the same sound collected from different hydrophones;
- determining the geographical coordinates of a specific source sound, employing the TDOA approach.
The main expected results of the research are:
- reaching 5 dm of accuracy for the buoys positioning;
- achieving a classification accuracy of the sound patterns above 90% when the acquisition conditions are favorable and after the noise is removed;
- releasing of an algorithm capable of metric accuracy in underwater positioning.
Responsabile ARENA Katia
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022CAJHW_002 CUP J53D23014550001
Contributo MUR € 107.201,00 - Importo Totale € 107.201,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto vuole essere un “AMICO” alleato e fidato alla lotta della commercializzazione illegale di prodotti alimentari oggetto di frode in modo da tutelare il consumatore. Nello specifico, lo scopo del progetto sarà quello di sviluppare e validare approcci analitico a due livelli, utilizzando tecniche analitiche avanzate, per caratterizzare e verificare l'autenticità delle erbe aromatiche e spezie e l'individuazione di manipolazioni pericolose.
Finalità:
Il progetto di ricerca si concentrerà sulla caratterizzazione del profilo chimico di diverse erbe e spezie
made in Italy e sull’identificazione di possibili adulterazioni mediante metodi analitici green.
Il progetto FRIENDLY integra pienamente strategie volte sia alla valorizzazione delle risorse naturali del made in Italy che alla loro salvaguardia.
La caratterizzazione e la valutazione dell'adulterazione dei prodotti potrebbe contribuire sia ad aumentarne il valore commerciale dei prodotti made in Italy che allo sviluppo di nuovi sistemi di controllo qualità più rapidi e sicuri da utilizzare nel settore industriale.
Risultati attesi:
Le potenzialità applicative del progetto vertono ad approfondire i possibili benefici per il controllo della qualità degli alimenti, in particolare per l'adulterazione di erbe e spezie.
FRIENDLY implementerà le conoscenze sul profilo chimico di erbe e spezie, garantendone la salvaguardia per la loro autenticità.
I metodi analitici proposti in questo progetto risponderanno anche ad una delle principali priorità del PNRR 2021-2027, ovvero la sviluppo di metodi basati sulle tecnologie verdi. Inoltre, i metodi sviluppati possono essere facilmente trasferibili su scala industriale, richiedendo un intervento umano minimo.
Description of the project, aims and expected results
The project aims to be an allied and trusted “FRIENDLY” in the fight of illegal marketing of fraudulent food products so as to safeguard the consumer. Specifically, the purpose of the project will be to develop and validate two-level analytical approaches, using advanced analytical techniques, to characterize and verify the authenticity of herbs and spices and the detection of dangerous manipulations.
Purpose:
The research project will focus on characterizing the chemical profile of different herbs and spices made in Italy and the identification of possible adulteration using green analytical methods.
The FRIENDLY project fully integrates strategies aimed at both the enhancement of made-in-Italy natural resources and their preservation.
Characterization and evaluation of product adulteration could contribute both to increasing the commercial value of Made in Italy products and to the development of new, faster and safer quality control systems for use in the industrial sector.
Expected Results:
The application potential of the project relates to investigating the possible benefits for food quality control, particularly for adulteration of herbs and spices.
FRIENDLY will implement knowledge on the chemical profile of herbs and spices, ensuring their safeguard for authenticity.
The analytical methods proposed in this project will also meet one of the main priorities of the PNRR 2021-2027 which is the development of methods based on green technologies. In addition, the methods developed can be easily transferred to an industrial scale, requiring minimal human intervention.
Responsabile BIONDI Giovanni
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20224R4XL_002 CUP J53D23015590001
Contributo MUR € 119.559,00 - Importo Totale € 119.559,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto di ricerca ha come oggetto i fenomeni franosi, di media profondità, di velocità da moderata a lenta, frequenti nelle regioni collinari dell'Appennino Italiano. Il progetto si pone l’obiettivo principale di individuare i meccanismi e di fornire strumenti per previsioni accurate dei campi di accelerazione e di spostamento indotti da eventi sismici (che influenzano il comportamento delle strutture esposte) attraverso l'uso combinato di indagini e monitoraggio, modellazione teorica e uso di metodi numerici avanzati. Per la complessità del contesto geo-idro-meccanico, tali obiettivi rappresentano una sfida di grande rilievo che comporta: la costruzione di un accurato modello geotecnico 3D del pendio che tenga conto del suo assetto geologico e idraulico, descrivendo i fenomeni idro-meccanici accoppiati che si verificano durante e dopo l'azione sismica; cogliere la risposta meccanica ciclica dei terreni, creando una piattaforma computazionale integrata per la previsione di classe A dei fenomeni di amplificazione in corrispondenza dei movimenti superficiali e dei relativi pendii. Le attività di ricerca verranno svolte con riferimento ad alcuni casi pilota. Verranno effettuate una serie di analisi numeriche utilizzando metodi di diverso livello di complessità, che vanno dalle analisi di risposta sismica ai modelli basati sull’analisi degli spostamenti sismo-indotti, alle simulazioni non lineari agli elementi finiti dell’interazione dinamica terreno-struttura, con l’obiettivo di prevedere l’evoluzione delle frane causate dal moto sismico, nonché l’impatto sull’ambiente costruito.
Description of the project, aims and expected results
The research project focuses on moderate-rate to slow, medium-depth to deep existing landslides, commonly found in the hilly regions of the Apennines in Italy, with the main goals of diagnosing the landslide mechanisms and achieving accurate predictions of the earthquake-induced acceleration and displacement fields impacting the exposed structures, through the combined use of ground investigation and monitoring, skilled conceptual modelling and advanced numerical methods. Due to the complexity of the geo-hydro-mechanical context, such goals represent a relevant challenge which entails: building an accurate 3D geotechnical model of the slope accounting for its geological and hydraulic set-up, describing the coupled hydro-mechanical phenomena occurring in the slope soils during and after the seismic action; capturing the history-dependent cyclic mechanical response of the soil, setting up an integrated computational platform for the class-A prediction of the amplification phenomena at surface and related slope movements. The research activities will be carried out with reference to pilot slopes. A suite of numerical analyses of the slopes will be carried out using methods of different level of complexity, ranging from ground response analyses to displacement-based models for the evaluation of earthquake-induced movements, to nonlinear finite element simulations of the dynamic soil-structure interaction, with the aim of predicting the evolution of landslides caused by the seismic motion, as well as the impact on the built environment.
Responsabile BONACCORSO Brunella
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022WMH7K_003 CUP J53D23019320001
Contributo MUR € 79.491,00 - Importo Totale € 79.491,00
Settore ERC PE10
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
I laghi artificiali sono fondamentali per l'approvvigionamento energetico, irriguo e di acqua potabile in molte regioni aride e semiaride del Mediterraneo. Questo approvvigionamento è fortemente vulnerabile alla diminuzione degli apporti idrici naturali causata dal cambiamento climatico, unita ad una distribuzione della risorsa idrica non sempre appropriata. Previsioni stagionali affidabili degli apporti meteorici possono aiutare a supportare le decisioni relative all’allocazione idrica fornendo stime migliori e più tempestive dell'acqua disponibile. A tal fine, l'obiettivo principale del progetto INFORES è lo sviluppo e la sperimentazione di uno schema di allocazione della risorsa idrica finalizzato al miglioramento della resilienza dei sistemi idrici multiuso, considerando scale temporali da stagionali a multi-decennali, integrando l'impatto idrologico delle previsioni stagionali e delle proiezioni climatiche con alternative di gestione mediante tecniche di simulazioni Monte Carlo. La metodologia sarà applicata a due aree studio strategiche nell'Italia meridionale, ovvero i sistemi Salso-Simeto (Sicilia) e Neto-Tacina (Calabria), che servono sia distretti irrigui e centrali idroelettriche.
Obiettivi del progetto
Saranno analizzati e confrontati due approcci di previsione dei deflussi stagionali: 1) un modello idrologico completamente distribuito guidato da previsioni meteorologiche stagionali estratte da Copernicus/ECMWF e 2) un modello statistico (basato sui dati) che sfrutta la relazione tra i fattori climatici su larga scala ed i processi idro-meteorologici locali. Inoltre, le previsioni stagionali per scenari futuri saranno riprodotte artificialmente e applicate per testare regole di gestione in un’ottica di cambiamento climatico.
Risultati attesi
• Promuovere la comprensione dei processi decisionali relativi ai sistemi di approvvigionamento idrico multiuso.
• Comprendere meglio l'affidabilità delle proiezioni climatiche nella riproduzione del clima attuale, con riferimento all'Italia Meridionale.
Description of the project, aims and expected results
Artificial reservoirs are central for energy, irrigation and drinking water supply in many arid and semiarid regions in the Mediterranean. This provision service is strongly challenged by the decrease in water inflow, caused by climate change, combined with inappropriate water allocation. Skillful and reliable seasonal forecasts of reservoir inflows can help to support water allocation decisions by providing better and earlier estimates of the available water. To this end, the main goal of the INFORES project is the development and testing of a comprehensive water allocation framework for enhancing multipurpose water systems’ resilience from seasonal to multi-decadal time scales, integrating hydrological impact of seasonal forecasts and climate projections with management alternatives for reservoir’s operations driven by Monte Carlo simulations. The methodology will be applied to two strategic test areas in southern Italy, i.e., the Salso-Simeto (Sicily) and the Neto-Tacina (Calabria) systems, where multipurpose systems serve both irrigation districts and hydropower plants.
Project objectives
Two seasonal streamflow forecasting approaches will be analyzed and compared: 1) a fully distributed hydrological model driven by seasonal meteorological forecasts retrieved by Copernicus/ECMWF, and 2) a statistical (data-based) model that leverage the relationship between large-scale climate drivers and local hydro-meteorological processes. In addition, seasonal forecasts for future scenarios will be artificially reproduced and applied to test informed reservoir operations under climate change scenarios.
Expected results
- To foster the understanding of decisional processes related to multipurpose-multiuse water supply systems.
- To better understand the reliability of climate projections in reproducing the current climate, with reference to southern Italy.
Responsabile BRUSCA Sebastian
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20223EBE3_002 CUP J53D23015540001
Contributo MUR € 72.200,00 - Importo Totale € 72.200,00
Settore ERC PE8
Responsabile CACCIOLA Francesco (PI)
Dipartimento SCIENZE BIOMEDICHE, ODONTOIATRICHE E DELLE IMMAGINI MORFOLOGICHE E FUNZIONALI
Codice P20224ZHA5_001 CUP J53D23014480001
Contributo MUR € 132.522,00 - Importo Totale € 132.522,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto di ricerca “REWARD-NUTRACOSMO” mira a valorizzare i composti lipofenolici bioattivi presenti nei prodotti di scarto di olii extravergini di oliva (EVOO) prodotti nel Sud Italia. In tale contesto il progetto di ricerca si propone di sostenere e perseguire gli obiettivi della “Sustainable Green Economy” e dell’ “Bio-Based Circular Economy”. Entrambi i modelli comprendono l’impiego di scarti alimentari e la loro conversione in prodotti nutraceutici e prodotti a base biologica attraverso tecnologie innovative ed efficienti.
L’olio d’oliva (Olea europaea L.) è la principale fonte di grassi nella dieta mediterranea e sicuramente può essere considerato un prodotto alimentare di pregio sia dal punto di vista nutrizionale che economico. Il suo valore nutrizionale, come anche gli effetti benefici per la salute, può essere ricondotto al contenuto in composti bioattivi, ad es. l’acido oleico, l'acido grasso più abbondante, la vitamina E e i composti fenolici. Per quanto concerne questi ultimi, di grande interesse sono i lipofenoli (chiamati anche fenolipidi), composti fenolici in cui una delle funzioni fenoliche o alcoliche è acilata da un grasso acido (saturo, mono o polinsaturo).
L’obiettivo del progetto è quello di realizzare una piattaforma multi-analitica per l’analisi dei lipofenoli presenti nei prodotti di scarto di olii extravergini di oliva prodotti nel Sud Italia. Dapprima verrà valutata la tecnica di estrazione più efficiente, seguita dall’analisi della componente lipofenolica mediante tecniche di cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa. Successivamente, i composti o le frazioni isolate mediante saranno testate per valutarne le proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e rigenerative della pelle; inoltre, un portfolio di linee cellulari sarà valutato al fine di fornire nuove soluzioni per le sfide analitiche nell’ambito della sostenibilità e della protezione delle risorse naturali.
Description of the project, aims and expected results
The research project “REWARD-NUTRACOSMO” aims to valorize the bioactive lipophenolic compounds present in waste products of extra virgin olive oils (EVOO) produced in Southern Italy. In this context, the research project aims to support and pursue the objectives of the “Sustainable Green Economy” and the “Bio-Based Circular Economy”. Both models include the use of food waste and its conversion into nutraceuticals and bio-based products through innovative and efficient technologies.
Olive oil (Olea europaea L.) is the main source of fat in the Mediterranean diet and can certainly be considered a valuable food product from both a nutritional and economic point of view. Its nutritional value, as well as its beneficial effects on health, can be traced back to the content of bioactive compounds, e.g. oleic acid, the most abundant fatty acid, vitamin E and phenolic compounds. Of great interest among the latter are lipophenols (also called phenolipids), phenolic compounds in which one of the phenolic or alcoholic functions is acylated by a fatty acid (saturated, mono- or polyunsaturated).
The aim of the project is to create a multi-analytical platform for the analysis of lipophenols present in waste products of extra virgin olive oils produced in Southern Italy. First, the most efficient extraction technique will be evaluated, followed by the analysis of the lipophenolic component by liquid chromatography coupled to mass spectrometry techniques. Subsequently, the compounds or fractions isolated by will be tested for their antioxidant, anti-inflammatory and skin regenerative properties; furthermore, a portfolio of cell lines will be evaluated in order to provide new solutions for analytical challenges in the field of sustainability and protection of natural resources.
Responsabile CALABRESE Luigi
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022LKKLB_003 CUP J53D23015910001
Contributo MUR € 77.743,00 - Importo Totale € 77.743,00
Settore ERC PE11
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto 3D-Circle (3D Printing TeCnology for Innovative Recyclable natural Composites with high LifetimE) si pone come obiettivo lo sviluppo e caratterizzazione di componenti compositi riciclabili ottenuti per stampa 3D ad elevata durabilità in ambienti aggressivi. Per il conseguimento di tale obiettivo si svilupperanno delle resine termoindurenti che abbiano una completa riciclabilità. Le resine saranno sintetizzate selezionando monomeri reattivi ottenuti da materie prime bio-based rinnovabili. Parallelamente verranno studiati specifici trattamenti superficiali greeen per ottimizzare l'interazione fibra-matrice al fine di migliorare la stabilità del composito in condizioni ambientali critiche. Aspetto non secondario che sarà attenzionato sarà valutare il disassemblaggio ed il riuso a fine ciclo vita del manufatto. Infatti le scelte di progetto saranno ponderate al fine di proporre strategie di riuso ed economia circolare dei materiali compositi invecchiati verso una vera transizione ecologica.
Description of the project, aims and expected results
The 3D-Circle (3D Printing TeCnology for Innovative Recyclable natural Composites with high Lifetime) project aims at the development and characterization of recyclable composite components obtained by 3D printing characterized by high durability in severe environmental conditions. To achieve this objective, thermoset resins with full recyclability will be developed . The resins will be synthesized by selecting reactive monomers obtained from renewable bio-based raw materials. In parallel, specific green surface treatments will be studied to optimize the fiber-matrix interaction in order to improve the composite stability in critical environmental conditions. A non-secondary aspect that will be paid attention will be to evaluate the disassembly and reuse at the end of the product's life cycle. In fact, the design choices will be weighted in order to tailor reuse and circular economy strategies of aged composite materials towards a true ecological transition.
Responsabile CARIDI Francesco (PI)
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022CPA2K_001 CUP J53D23014560001
Contributo MUR € 68.707,00 - Importo Totale € 68.707,00
Settore ERC PE4
Descrizione Progetto
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto ATHENA è finalizzato alla definizione di un nuovo protocollo per la caratterizzazione sistematica e completa di materiali da costruzione largamente impiegati per la realizzazione di edifici di particolare interesse storico-artistico, in primo luogo in termini di tasso di esalazione del gas radon. Le misure sperimentali saranno eseguite su campioni prelevati da cave storiche sotterranee dell'Italia meridionale e il metodo della camera chiusa, ampiamente utilizzato, sarà applicato per misurare il tasso di esalazione del radon. Verrà inoltre effettuato un confronto dell'esalazione prima e dopo particolari trattamenti dei materiali in laboratorio, ossia invecchiamento accelerato seguito dal consolidamento con prodotti selezionati disponibili in commercio, con l'obiettivo di chiarire il ruolo svolto dai parametri di inquinamento e climatici (singolarmente o in combinazione) nei processi di rilascio del radon, e di valutare i possibili benefici dei diversi consolidanti selezionati in termini di riduzione del tasso di esalazione di tale gas. In questo senso, l'obiettivo del progetto ATHENA sarà l'identificazione del prodotto consolidante più efficace a lunga stabilità che minimizzi il tasso di esalazione del radon mantenendo un'elevata compatibilità con il substrato.
Inoltre, per valutare ogni possibile rischio radiologico per la salute della popolazione, verranno calcolati appositi parametri di esposizione esterna per ogni campione analizzato, a partire dal contenuto di radioattività naturale ottenuto attraverso misure di spettrometria gamma al germanio iperpuro (HPGe).
Infine, verranno eseguite analisi qualitative e quantitative della composizione strutturale a diverse scale, per correlare correttamente le proprietà fondamentali delle pietre da costruzione analizzate con i tassi di esalazione del radon calcolati.
Description of the project, aims and expected results
The ATHENA project is devoted to define a novel protocol for the systematic comprehensive characterization of different construction materials, largely employed for building historical monuments of interest in the field of cultural heritage, firstly in terms of radon exhalation rate. Experimental measurements will be performed on samples collected from historical underground quarries of southern Italy and the widely used closed chamber method will be applied for measurement of radon exhalation rates. A comparison of the radon exhalation before and after laboratory processing methods, i.e. accelerated aging tests followed by treatment with selected commercially available consolidants, will also be carried out with the aim to clarify the role played by the pollution and climate parameters (which can occur individually or in combination) in the radon release processes, and to assess possible benefits of the different selected consolidants in terms of reduction of the radon exhalation rate. In this sense, aim of the ATHENA project will be the identification of the most effective long-stable consolidating product which minimize the radon exhalation rate while maintaining high compatibility with the substrate.
Moreover, in order to assess any possible radiological health risk for the population, external hazard indexes will be calculated for each investigated sample, starting from the natural radioactivity content, as assessed through High Purity Germanium (HPGe) gamma-ray spectrometry measurements.
Finally, qualitative and quantitative textural compositional analyses at different scales will be also accounted with the aim to properly correlate the fundamental properties of the investigated building stones with the calculated radon exhalation rates.
Responsabile CONSOLO Giancarlo
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022WC2ZZ_003 CUP J53D23015990001
Contributo MUR € 97.028,00 - Importo Totale € 97.028,00
Settore ERC PE1
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Ricercatori stanno adoperando diversi approcci multidisciplinari con l’obiettivo di cercare soluzioni in grado di fornire vantaggi economici migliorando al tempo stesso la nostra vita e proteggendo l’ambiente. A tal riguardo, è noto che gli ecosistemi delle zone aride possono essere gravemente influenzati da variazioni nella frequenza e nell’intensità delle precipitazioni. Pertanto, la valutazione degli effetti dei cambiamenti climatici sui sistemi ecologici e, nello specifico, l'identificazione dei complessi meccanismi che portano alla desertificazione di una determinata area, potrà essere realizzata attraverso una migliore comprensione dei fenomeni che governano la formazione e l'evoluzione di pattern di vegetazione. Questo è lo scenario in cui si inquadra il progetto.
Finalità
L'obiettivo principale è quello di costruire un framework multidisciplinare che, sfruttando il know-how acquisito nei campi della matematica applicata, analisi numerica, informatica ed ecologia, miri a comprendere e prevedere in modo più approfondito le transizioni naturali, oltre a fornire una misura qualitativa e quantitativa della resilienza degli ecosistemi ai cambiamenti climatici.
Risultati attesi
1) analisi spazio-temporale di immagini di pattern di vegetazione;
2) sviluppo di algoritmi atti a identificare i valori dei parametri dei modelli matematici;
3) sviluppo di strumenti utili ad individuare le correlazioni tra i fenomeni che si verificano a livello di ecosistema e quelli a livello di popolazione/organismo;
4) implementazione di modelli avanzati di modelli di vegetazione volti a suggerire adeguate strategie per la mitigazione e l'adattamento climatico;
5) simulazione di diversi scenari ecologici per predire il verificarsi di eventi catastrofici legati a brusche dinamiche di vegetazione.
Description of the project, aims and expected results
Researchers are turning to multidisciplinary approaches with the goal of looking for solutions that can deliver economic benefits while improving our lives and protecting the environment. About this latter topic it is known that dryland ecosystems may be severely impacted by variations in rainfall frequency and intensity under a changing climate. Therefore, assessing the effects of climate change on ecological systems and, specifically, identifying the complex mechanisms leading to the desertification of a given area, will be made easier by understanding how climate changes influence the formation and the evolution of vegetation patterns. This is the scenario where the project is framed.
Aims
The key objective is to build up a multidisciplinary framework which, by exploiting the know-how acquired in the fields of applied mathematics, numerical analysis, computer science and ecology, aims at comprehending and predicting natural transitions more thoroughly as well as providing a qualitative and quantitative measure of the ecosystem resilience under climate change.
Expected results
1) analysis of vegetation pattern images in space and time;
2) development of reliable algorithms to identify, from spatio-temporal data, the parameter values of the mathematical models;
3) use/development of tools to gain a better understanding on the correlations between phenomena occurring at ecosystem level and those taking place at population/organism level;
4) implementation of advanced vegetation pattern models aimed at suggesting appropriate restoration strategies for climate mitigation and adaptation;
5) simulation of different ecological scenarios to predict the occurrence of catastrophic shift conditions of vegetation dynamics.
Responsabile CORIGLIANO Pasqualino (PI)
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022Y3PBY_001 CUP J53D23015830001
Contributo MUR € 95.890,00 - Importo Totale € 95.890,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto di ricerca si concentra sullo sviluppo del toolbox MADELEINE per la valutazione in tempo reale delle condizioni del mare, basato su misurazioni a bordo dei movimenti della nave in mare aperto, attraverso l’impiego di diversi sensori.
La valutazione dei parametri dello stato del mare, partendo dalla misurazione e analisi dei movimenti della nave, rimane un argomento di ricerca ancora complesso.
Dopo le misurazioni a bordo, gli spettri dei movimenti della nave nel dominio delle frequenze sono utilizzati per la valutazione della robustezza strutturale delle navi in servizio, con riferimento alla valutazione dei carichi ciclici globali, degli stress della carena e per la previsione della vita a fatica di specifici elementi strutturali. Il programma di ricerca comprende attività teoriche e sperimentali, le prime dedicate allo sviluppo del toolbox MADELEINE, basato sulle misurazioni dei movimenti della nave. La seconda attività è rivolta alla validazione dei principali risultati teorici mediante attività di test di laboratorio e ulteriori indagini in condizioni reali di mare.
L'impiego di queste informazioni in un quadro più ampio, dedicato alla valutazione dei carichi globali sullo scafo, della vita a fatica della nave e alla rilevazione di possibili instabilità dinamiche in mare, è un fattore chiave per migliorare la valutazione della solidità strutturale delle navi in servizio e aumentare la sicurezza della navigazione. I risultati attesi permetteranno di fornire uno strumento quasi in tempo reale che migliora la sicurezza delle navi e della navigazione.
Description of the project, aims and expected results
The main objective of the project is the development of the toolbox MADELEINE (Sea state Monitoring by Advanced Real-Time onboard motion measurements to enhance the safety of Ship and navigation) for the real-time assessment of sea spectra, based on the measurement and analysis of ship motions, integrated with sea state monitoring by an on-board photogrammetric devices and tropospheric monitoring by GNSS.
The assessment of sea state parameters, starting from the measurement and analysis of ship motions, is a still challenging research topic.
After on-board measurements, the ship motion spectra in the frequency domain are used for the assessment of the structural robustness of ships in service, with reference to the evaluation of global cyclic loads, hull stresses and for the prediction of the fatigue life of specific structural elements. The research program includes theoretical and experimental activities, the first one dedicated to the development of the MADELEINE toolbox, based on ship motion measurements. The second activity is aimed at the validation of the main theoretical results by means of laboratory testing activities and further investigations in real sea conditions.
The employment of this information in a wide framework, devoted to the assessment of the hull girder global loads and the ship fatigue life, and the detection of possible dynamic instabilities in a seaway, is a key-factor to improve the structural soundness assessment of in-service ships and increase the safety of navigation. The expected results enable to provide an almost real-time tool that enhances the safety of ships and navigation.
Responsabile CUCINOTTA Filippo
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022M9CFC_002 CUP J53D23015740001
Contributo MUR € 99.800,00 - Importo Totale € 99.800,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto SUMMER (Smart low-impact bUoys for Monitoring Marine EnviRonments) mira a progettare, sviluppare e testare una boa marina intelligente e innovativa per il monitoraggio degli ambienti marini. A differenza delle boe tradizionali, queste boe intelligenti hanno un basso impatto ambientale grazie alle loro dimensioni compatte e all’assenza di sistemi di ancoraggio. Normalmente, l'installazione di boe di monitoraggio richiede navi di supporto e pesanti attrezzature di ancoraggio, causando significative emissioni di CO2 e l’introduzione di materiali artificiali nell’ambiente marino. Per ridurre questi impatti, il progetto punta a creare una boa intelligente di piccole dimensioni, autonoma, autopropulsa, subacquea e auto-stabilizzante per il monitoraggio della qualità dell'acqua in aree costiere fortemente influenzate da attività umane come impianti di trattamento delle acque, porti, aree urbane e foci dei fiumi. La boa avrà un sistema di propulsione motorizzato e tecnologia di posizionamento per la navigazione autonoma e il mantenimento di specifiche posizioni. Sarà esplorata la possibilità di immersione tramite una camera a zavorra variabile, consentendo movimenti lungo la colonna d’acqua e potenzialmente fino a 50 metri di profondità. Pannelli solari garantiranno autonomia e comunicazione di posizione per un recupero sicuro in caso di esaurimento dell’energia. Dotata di sensori fisico-chimici per parametri come ossigeno disciolto, clorofilla e pH, la boa permetterà il monitoraggio e il campionamento in acque costiere. La sua versatilità potrà estendersi anche all'assistenza a imbarcazioni in difficoltà o al rilevamento di subacquei, sfruttando le sue caratteristiche geometriche, funzionali e tecnologiche.
Description of the project, aims and expected results
The SUMMER (Smart low-impact bUoys for Monitoring Marine EnviRonments) project aims to design, develop, and test an innovative smart sea buoy for monitoring marine environments. Unlike traditional buoys, these smart buoys boast low-impact capabilities due to their compact size and lack of mooring systems. Conventionally, deploying monitoring buoys necessitates support vessels and heavy mooring equipment, resulting in significant CO2 emissions and the introduction of artificial materials into the marine environment. To mitigate these impacts, the project endeavors to create a small-sized, self-propelled, autonomous, submersible, and auto-stabilizing smart buoy for monitoring water quality in coastal areas heavily impacted by human activities such as sewage treatment systems, ports, urban areas, and river mouths. The buoy will feature a motorized propulsion system and positioning technology for autonomous navigation and maintenance of specific locations. Research will explore submersibility via a variable ballast chamber, enabling movement along the water column and potential exploration of depths up to 50 meters. Design considerations prioritize weight and size minimization for stability in challenging wave conditions. Solar panels will enhance autonomy and facilitate position communication for safe recovery in case of power depletion or propulsion failure. Equipped with various physical-chemical sensors measuring parameters like dissolved oxygen, chlorophyll, and pH, the buoy will enable monitoring and sampling in inshore and coastal waters most impacted by human activities. Additionally, its versatility may extend to assisting vessels in distress or aiding diver location, leveraging its geometric, functional, and technological attributes for broader applications beyond marine environmental monitoring.
Responsabile D'ANGELO Giovanna (PI)
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P20223JN27_001 CUP J53D23016150001
Contributo MUR € 153.766,00 - Importo Totale € 153.766,00
Settore ERC PE3
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
I termoelettrici sono una classe di materiali in cui è possibile realizzare la conversione diretta del calore in energia termica e viceversa. L’ impiego diffuso di tali materiali renderebbe possibile la produzione di una grande quantità di energia elettrica dalla conversione del calore di risulta degli impianti industriali.
Termoelettrici ad alte prestazioni devono essere caratterizzati da un elevato fattore di merito zT, ovvero da una bassa conducibilità termica ed un elevato coefficiente di Seebeck.
Recentemente le perovskiti ad alogenuri metallici (MHPs) hanno mostrato un potenziale di applicazione come termoelettrici, essendo caratterizzate da una conducibilità termica ultrabassa combinata con un elevato coefficiente di Seebeck. La comprensione dei meccanismi fisico chimici che origina questa promettente perfetta combinazione potrebbe portare ad un ulteriore miglioramento delle loro prestazioni e alla progettazione di nuovi materiali per applicazioni termoelettriche.
In questo progetto verranno studiate con metodi sperimentali e metodologie teoriche ab initio le proprietà termiche e fononiche delle MHPs singole e doppie, allo scopo di comprendere quali siano le specifiche caratteristiche strutturali e chimiche che influenzano la propagazione fononica e conferiscono a questi sistemi cristallini una bassa conducibilità termica reticolare. In particolare, verranno investigati i meccanismi fisico-chimici che limitano il trasporto termico indotti da: gerarchia di legami intermolecolari, modi di rattling associati a ioni debolmente legati, presenza di coppie di elettroni solitari stereochimicamente attive.
L’obiettivo del progetto è l’identificazione di nuove perovskiti ecosostenibili per applicazioni termoelettriche, attraverso la rivalutazione di strategie consolidate che possono migliorare il fattore zT riducendo la conducibilità termica.
Description of the project, aims and expected results
Thermoelectric are an emerging class of material in which the direct conversion of heat into thermal energy and vice versa can be realised. The widespread use of such materials would make it possible to produce a large amount of electricity from the conversion of waste heat from industrial plants.
High-performance thermoelectrics must be characterised by a high zT merit factor, i.e. low thermal conductivity and a high Seebeck coefficient.
Recently, metal halide perovskites (MHPs) have shown potential for application as thermoelectric, since they feature ultra-low thermal conductivity combined with high Seebeck coefficient. Understanding the physico-chemical mechanism that give rise to this promising and perfect combination could lead to further improvement of their efficiency and the design of novel materials for thermoelectric applications.
In this project, thermal and phononic properties of single and double MHPs will be investigated by experimental and theoretical ab initio methods, in order to understand the specific structural and chemical characteristics that influence the phonon transport and give to these crystalline systems an ultra-low lattice thermal conductivity. In particular, physico-chemical mechanisms limiting thermal transport induced by intermolecular bonding hierarchy, rattling modes associated with loosely bonded ions and the presence of stereochemical active lone electron pairs will be investigated.
The aim of the project is to identify novel eco-friendly perovskites for thermoelectric applications, by the revaluation of well-proven strategies that can improve the zT factor by reducing the thermal conductivity.
Responsabile DE MARCHIS Cristiano (PI)
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20223L22R_001 CUP J53D23013940001
Contributo MUR € 123.484,00 - Importo Totale € 123.484,00
Settore ERC PE7
Description of the project, aims and expected results
Physical training is a fundamental element for maintaining physical performance and developing skills in various contexts. Traditional training programs are usually time consuming, expensive, not personalized and can lead to a lack of motivation. Among the new technological advancements, augmented/mixed reality (AR/MR) environments, available as head mounted displays (HMD), have gained increasing popularity for improving human performance in different fields, thanks to their ability to motivate and engage the users. In AR/MR applications, the user directly interacts with the real world through virtual elements superimposed to the real scene, inducing more embodiment. However, training with this technology can be affected by the individual ability to interact with AR/MR scenarios or in executing specific tasks, leading to different levels of perceived mental workload and stress during use. A personalization of the training programs is needed to make AR/MR training more effective. The recent advances in wearable sensor technology make it possible to monitor a variety of physiological signals, allowing a seamless extraction of multi-modal information from the human body. Among these, inertial measurement units, electrodermal activity sensors and wearable heart rate sensors constitute inexpensive and reliable candidates for monitoring the subject status in many conditions. The integration of AR/MR technologies with wireless and compact wearable sensors allows for the development of personalized training programs in real time, developing a closed loop between AR/MR training scenario and user’s state. The TrainAR project aims at developing a platform that combines and processes signals collected from wearable sensors for adjusting in real time a physical training program delivered through an AR/MR head-mounted display and designed for improving motor performance in challenging daily life activities, such as sport, wellness, and work-related motor tasks. To reach this, the project aims at 1) the development of a wearable multi-sensor platform combining in real time multimodal information to assess the subject motor performance and physiological status, through a set of quantitative metrics and 2) the development of physical training programs in AR environments that are tuned during use and tailored on the subject physiological status and motor performance. The integrated system, consisting of the closed loop between the data from the wearable sensors and the physical training program delivered in AR, will be validated on selected use case scenarios. The present project proposal encompasses different technological advances and will constitute the first attempt to integrate biomechanical and physiological user data in a closed loop with an AR/MR scenario. We envision that the impact of the technology developed within the project will not be limited to the studied use case scenarios, but is extended to other contexts, including clinical settings.
Responsabile DI BELLA Guido
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022ANETK_002 CUP J53D23015670001
Contributo MUR € 99.253,00 - Importo Totale € 99.253,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto “ProMEA" mira a rivoluzionare la produzione di componenti per gli elettrolizzatori PEM, notoriamente utilizzati per produrre idrogeno verde.
L'obiettivo principale è implementare un processo di produzione automatizzato per i MEA (membrane electrode assembly), che rappresentano il cuore di questa tecnologia. I MEA sono composti da una membrana polimerica sottilissima e trasparente sulla quale vengono depositati i catalizzatori delle reazioni. Attualmente, le tecniche di produzione impiegano metodi manuali o la spruzzatura automatica, ma entrambi presentano sfide legate all’omogeneità di distribuzione e ai tempi di produzione prolungati.
La nuova tecnica produttiva sarà basata su una testa di estrusione in grado di depositare e spalmare il catalizzatore direttamente sulla membrana polimerica ispirandosi alle tecniche di stampa 3D che garantiscono stratificazioni omogenee, rapide, automatizzate e facilmente scalabili. Una siringa garantirà il corretto dosaggio del materiale mentre una piastra sottovuoto contribuirà a mantenere la membrana stabile durante il processo e a ridurre i fenomeni di deformazione. La piastra sottovuoto sarà riscaldata per migliorare l'interfaccia di contatto tra il catalizzatore e la membrana. Dopo il rilascio e l’asciugatura del primo strato di catalizzatore, la membrana sarà pronta per il successivo passaggio di deposizione.
Lo sviluppo del processo includerà studi sulla viscosità dei catalizzatori che si presentano sotto forma di un inchiostro, sull’interazione inchiostro-membrana e sulle prestazioni elettrochimiche del MEA realizzato. I risultati saranno confrontati sperimentalmente con un processo di produzione tradizionale.
Risultati attesi includono un’efficienza di cella superiore all'80% e la dimostrazione della praticità del processo per la produzione su larga scala.
Description of the project, aims and expected results
The "ProMEA" project aims to revolutionize the production of components for PEM electrolyzers, which are widely used to produce green hydrogen. The primary goal is to implement an automated manufacturing process for MEAs (membrane electrode assemblies), the core of this technology. MEAs consist of an ultra-thin, transparent polymer membrane on which reaction catalysts are deposited. Currently, manufacturing techniques involve manual methods or automated spraying, both of which face challenges related to distribution uniformity and extended production times.
The new production technique will be based on an extrusion head capable of depositing and spreading the catalyst directly onto the polymer membrane, inspired by 3D printing technologies. These technologies ensure uniform, rapid, automated, and easily scalable layering. A syringe will ensure precise material dosing, while a vacuum plate will stabilize the membrane during the process, helping to reduce deformation. The vacuum plate will also be heated to improve the contact interface between the catalyst and the membrane. After the first layer of catalyst is deposited and dried, the membrane will be ready for the next deposition phase.
Process development will include studies on the viscosity of the catalyst, which is in the form of an ink, the ink-membrane interaction, and the electrochemical performance of the resulting MEA. The results will be experimentally compared with traditional manufacturing processes. Expected outcomes include cell efficiency greater than 80% and the demonstration of the process's feasibility for large-scale production.
Responsabile DISTEFANO Salvatore
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022S4TTP_002 CUP J53D23015040001
Contributo MUR € 77.500,00 - Importo Totale € 77.500,00
Settore ERC PE6
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto RESILIENT propone un framework innovativo per migliorare la salute ed il benessere fisico e mentale. Nonostante l’aumento dei dispositivi intelligenti in tali ambiti, le tecniche attuali difettano nello sfruttamento dei dati multimodali, non garantiscono adeguata sicurezza, non consentono di fornire indicatori di salute personalizzati e spesso trascurano il benessere mentale. Queste tematiche vengono affrontate nel progetto RESILIENT adottando un approccio Cyber-Human System (CHS) che implementa il concetto di Digital Twin Umano (HDT) per rappresentare gli aspetti sensoriali, percettivi, cognitivi e comportamentali degli utenti.
In tal modo verrà sviluppata un'infrastruttura sensoriale per dispositivi eterogenei, creando una rappresentazione dei dati sicura e unificata attraverso tecnologie distribuite (distributed ledger technologies - DLT), realizzando modelli di valutazione del benessere che evitano la necessità di etichettatura manuale dei dati attraverso rappresentazioni della conoscenza (tassonomia/ontologia) e tecniche di Machine learning. La metodologia adottata in RESILIENT apllicherà le linee guida mediche per correggere comportamenti non salutari, con un caso di studio iniziale incentrato su anziani con condizioni croniche.
Questo progetto ha il potenziale per apportare sostanziali benefici sociali agli utenti prevenendo disturbi della salute e affrontando lo stress mentale, la fatica e la depressione, ponendo le basi per un nuovo paradigma tecnologico nella valutazione della salute e del benessere basato sul gemello digitale umano (HDT).
Description of the project, aims and expected results
The RESILIENT project introduces an innovative framework for enhancing physical and mental health and well-being. Despite the rise of smart health devices, existing methods lack secure multi-modal data exploitation, personalized health indicators, and often neglect mental well-being. Addressing these gaps, we present a Cyber-Human System (CHS) approach, integrating the concept of a Human Digital Twin (HDT) to represent sensory, perceptual, cognitive, and behavioral aspects of individuals.
We aim to push research boundaries by developing a sensory infrastructure for diverse devices, creating a secure and unified data representation using Distributed Ledger Technologies (DLT), and crafting well-being assessment models that bypass the need for manual data labeling through knowledge representations and weak/self-supervision techniques. Our methodology will align with medical guidelines to correct unhealthy behaviors, with an initial case study focusing on elderly individuals with chronic conditions.
This project holds the potential for substantial social benefits by preventing health disorders and addressing mental stress, fatigue, and depression, setting the stage for a novel technological paradigm in health and well-being assessment.
Responsabile DUGO Paola (PI)
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P20224B5BE_001 CUP J53D23014460001
Contributo MUR € 101.545,00 - Importo Totale € 101.545,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
L’obiettivo principale di SPICE è la valorizzazione del potenziale nutraceutico-antidiabetico dei frutti e delle foglie di sommacco (Rhus coriaria), arbusto spontaneo diffuso nel bacino del mediterraneo e in particolare in Sicilia.
Una dettagliata caratterizzazione fitochimica verrà associata a specifici meccanismi biologici coinvolti nella modulazione della regolazione glicemica, per identificare classi specifiche di composti fenolici responsabili di tali attività.
La preparazione e l'analisi dei campioni, saranno eseguite in linea con i principi della Green Analytical Chemistry, sviluppando soluzioni innovative e sostenibili.
La valutazione dell'attività antidiabetica degli estratti coinvolgerà diversi tipi di test: test in vitro non cellulari e cellulari in modo da definire precisi meccanismi d'azione degli estratti, che potrebbero anche concorrere in sinergia all'effetto desiderato.
Finalità:
L'obiettivo della caratterizzazione del sommacco è la determinazione dei metaboliti con potenziale attività biologica attraverso lo sviluppo di tecniche analitiche innovative al fine di ridurre l’impatto ambientale.
Il progetto SPICE integra pienamente le strategie rivolte sia alla valorizzazione delle risorse naturali sia alla promozione della salute umana, attraverso uno studio globale che coinvolge diverse aree di ricerca.
Risultati attesi:
SPICE potrebbe contribuire a gettare le basi per lo sviluppo di nuove fonti alternative naturali e sostenibili per il trattamento e la prevenzione del diabete.
Oltretutto considerando che la R. coriaria è una pianta selvatica attualmente sottoutilizzata, la sua rivalutazione come nutraceutico affronterebbe anche aspetti di conservazione della biodiversità puntando ad un uso sostenibile delle fonti naturali per la salute, la nutrizione e il benessere umano.
Description of the project, aims and expected results
The main objective of SPICE is the valorization of the nutraceutical-antidiabetic potential of the fruits and leaves of sumac (Rhus coriaria), a wild shrub widespread in the Mediterranean basin and particularly in Sicily.
Detailed phytochemical characterization will be coupled with specific biological mechanisms involved in modulating glycemic regulation to identify specific classes of phenolic compounds responsible for these activities.
Sample preparation and analysis, will be performed in line with the principles of Green Analytical Chemistry, developing sustainable and novel solutions.
The evaluation of the antidiabetic activity of the extracts will involve different types of tests: in vitro noncellular and cellular tests so as to define precise mechanisms of action of the extracts, which could also contribute synergistically to the desired effect.
Purpose:
The objective of the characterization of sumac is the determination of metabolites with potential biological activity through the development of innovative analytical techniques in order to reduce environmental impact.
The SPICE project fully integrates strategies aimed at enhancing natural resources and promoting human health through a comprehensive study involving several research areas.
Expected Results:
SPICE could contribute to laying the groundwork for the development of new natural and sustainable alternative sources for the treatment and prevention of diabetes.
Moreover, considering that R. coriaria is a currently underutilized wild plant, its revaluation as a nutraceutical would also address biodiversity conservation aspects by aiming for sustainable use of natural sources for health, nutrition and human well-being.
Responsabile ETTARI Roberta
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022KCW3L_002 CUP J53D23014810001
Contributo MUR € 76.480,00 - Importo Totale € 76.480,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Nel nostro progetto, ci focalizzeremo sulla cruzaina del Trypanosoma Cruzi e sulle proteasi NS2B/NS3 dei virus Dengue (DENV) e Zika (ZIKV), proteasi attualmente considerate validi bersagli rispettivamente per il trattamento della malattia di Chagas e della febbre Dengue o Zika. La malattia di Chagas è una malattia tropicale negletta (NTD), diffusa tra le popolazioni povere dell’America Latina continentale, con circa 6-7 milioni di persone infette e 10.000 decessi ogni anno. Altre due NTDs irrisolte sono quelle causate da DENV e ZIKV, che si stanno diffondendo in tutto il mondo, aprendo la strada alla trasmissione di nuove epidemie.
Sulla base della nostra esperienza sulle NTDs, abbiamo pianificato la sintesi di nuovi inibitori della cruzaina per il trattamento della malattia di Chagas, mentre per l'inibizione delle proteasi NS2B/NS3 di DENV e ZIKV procederemo attraverso due approcci paralleli. Prima sintetizzeremo peptidomimetici che potrebbero inibire allostericamente la serino proteasi virale mediante sintesi in batch e poi, mediante sintesi in fase solida, sintetizzeremo degli inibitori ortosterici.
In questo progetto, miriamo a selezionare alcune molecole che mostrino attività antiparassitaria o antivirale con una EC50 submicromolare e un indice di selettività > 100, quindi considerate idonee per uno sviluppo pre-clinico, da sottoporre ad un processo di ottimizzazione focalizzato sul miglioramento della proprietà farmacocinetiche. Il ventaglio di potenziali farmaci sviluppato nell’ambito del progetto avrà un impatto sociale diretto, aprendo la strada allo sviluppo di farmaci sicuri, efficaci per le NTDs o per il trattamento della febbre Dengue o Zika.
Description of the project, aims and expected results
In our project, we will focus on Cruzain of Trypanosoma Cruzi and NS2B/NS3 protease of Dengue (DENV) and Zika (ZIKV) viruses, that are currently considered validated targets for the treatment of Chagas disease and Dengue or Zika fever, respectively. Chagas disease is a Neglected Tropical Disease (NTD) prevalent among poor populations of continental Latin America, with approximately 6-7 million people infected and 10.000 deaths, every year. Two other unresolved NTDs are those caused by DENV and ZIKV, which are spreading worldwide, paving the way to DENV and ZIKV transmission and the occurrence of new epidemics.
Based on our experience about NTDs, we planned the synthesis of novel cruzain inhibitors for the treatment of Chagas disease, while for the inhibition of the DENV and ZIKV NS2B/NS3 protease, we will proceed through two parallel approaches. We will first synthesize peptidomimetics that could allosterically inhibit the viral serine protease by batch synthesis and then by solid phase synthesis we will synthesize orthosteric inhibitors.
In this project, we aim to select some molecules displaying antiparasitic or antiviral activity with a submicromolar EC50 and a selectivity index > 100, thus considered suitable for a pre-clinical development, to be submitted to an optimization process focused on the improvement of the pharmacokinetic properties. The portfolio of potential drugs created within the project will have direct societal impact by paving the way to the development of safe, effective and affordable drugs for NTDs or for the treatment of Dengue or Zika fever.
Responsabile GALLETTA Antonino (PI)
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022TTW7L_001 CUP J53D23015050001
Contributo MUR € 114.861,00 - Importo Totale € 114.861,00
Settore ERC PE6
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Secondo una previsione di Ericsson, il 45% dei 40 ZB di dati Internet globali sarà generato da dispositivi IoT nel 2024. Pertanto, trasmettere enormi di dati al Cloud è impossibile, poiché potrebbe portare a un eccessivo congestionamento della rete. L'Edge intelligence è un argomento di ricerca emergente che consente di raccogliere dati e prendere decisioni vicino alla sorgente dei dati. Questo approccio innovativo, attualmente, è l'unico in grado di gestire la grande quantità di dati prodotti. Tuttavia, i dispositivi Edge per analizzare i dati devono essere addestrati. Per addestrare ogni singolo dispositivo con lo stesso algoritmo di Machine Learning (ML) è necessaria una grande quantità di energia. Una possibile soluzione a questo problema è distribuire un modello pre addestrato utilizzando l'approccio del Transfer Learning (TL). Sebbene il TL possa rappresentare una soluzione sostenibile, è vulnerabile agli attacchi di avvelenamento (poisoning attack).
Obiettivi
STRUDEL mira ad affrontare queste problematiche proponendo una piattaforma di TL innovativa e sostenibile a supporto dell'Edge Intelligence. In particolare, considerando sia le risorse Edge che quelle Cloud, svilupperemo un sistema affidabile che consentirà il trasferimento sicuro di modelli ML pre addestrati.
Ricerca
STRUDEL si concentrerà su due principali attività di ricerca relative alla sostenibilità e alla cybersecurity. Con riferimento alla sostenibilità, le attività di ricerca si focalizzeranno sullo sviluppo di un modello di sostenibilità e sulla sua validazione; invece, con riferimento alla cybersecurity, gli sforzi di ricerca di STRUDEL si concentreranno sullo sviluppo di soluzioni resistenti agli attacchi di avvelenamento e agli attacchi Man-In-The-Middle.
Risultati e impatto
Il successo di STRUDEL consentirà una soluzione più efficace integrando Edge Intelligence e sostenibilità. STRUDEL fornirà una piattaforma europea che ridurrà la dipendenza da framework americani e/o cinesi e incoraggerà la creazione di imprese da parte delle PMI europee.
Description of the project, aims and expected results
According to a prediction by Ericsson, 45% of the 40-ZB global Internet data will be generated by IoT devices in 2024. Therefore, transmitting such huge amounts of data to the Cloud is impossible because it can lead to excessive network congestion. Edge intelligence is an emerging research topic that allows us to collect data and make decisions close to the data source. This innovative approach, currently, is the only one able to handle the large amount of data produced. However, Edge devices to analyze data need to be trained. In order to train any single device with the same Machine Learning (ML) algorithm, a huge amount of energy is required. A possible solution to solve such an issue is to distribute a pre-trained model by using the Transfer Learning (TL) approach. Although TL could represent a sustainable solution, it suffers from poisoning attacks.
Objectives
STRUDEL aims to address these issues by proposing an innovative and sustainable TL platform for enabling Edge Intelligence. In particular, considering both Edge and Cloud resources, we will develop a trustworthy system that will allow the secure transfer of pre-trained ML models.
Research
STRUDEL will focus on two main research activities related to sustainability and cybersecurity. With reference to sustainability, the research activities will focus on developing a sustainability model and its validation; instead, with reference to cybersecurity STRUDEL research efforts will focus on developing solutions resistant to poisoning attacks and Man-In-The-Middle attacks.
Outcomes and impact
The success of STRUDEL will enable a more effective solution integrating Edge Intelligence and sustainability. STRUDEL will provide a European platform that reduces the dependence on American and/or Chinese frameworks and encourages business creation from European SMEs.
Responsabile GATTUSO Giuseppe
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022YJZ5F_004 CUP J53D23014880001
Contributo MUR € 54.500,00 - Importo Totale € 54.500,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Le piante mediterranee rappresentano una preziosa fonte di metaboliti secondari bioattivi con varie attività farmacologiche. Grazie alle loro proprietà peculiari, le sostanze fitochimiche sono ampiamente utilizzate come farmaci o come scaffold per la progettazione di nuove molecole per il trattamento di diverse patologie. In questo contesto, il progetto SMALL mira alla scoperta di nuovi fitochimici antitumorali da estratti di piante mediterranee e alle loro modifiche chimiche o enzimatiche e all'incapsulamento in nanomateriali innovativi basati su minerali argillosi per migliorare il trasporto e l'internalizzazione nelle cellule bersaglio. Le sostanze fitochimiche e i loro derivati saranno esaminati per la loro capacità di legare il DNA G-quadruplex (G4) nelle cellule tumorali e interferire con le loro importanti funzioni regolatrici, inducendo così citotossicità e/o apoptosi delle cellule tumorali.
Lo screening dei metaboliti secondari estratti dalle piante in grado di legare i G4 selezionerà ligandi naturali che potrebbero legarsi direttamente alle sequenze ricche di G/C di geni responsabili della resistenza ai farmaci, bypassando così la resistenza multifarmaco alla chemioterapia in diversi modelli tumorali. Per migliorare la scarsa farmacocinetica comune a molti ligandi G4, il loro assorbimento cellulare, raggiungere livelli terapeutici stabili e limitare gli effetti collaterali nei pazienti, i fitochimici selezionati verranno modificati (chimicamente o enzimaticamente), veicolati (mediante sistemi supramolecolari) o legati a minerali argillosi (halloysite o ectorite) per scopi di somministrazione di farmaci.
L'unità di ricerca UniME si occuperà dell'isolamento di composti bioattivi da Citrus spp., della preparazione di derivati semisintetici e di recettori molecolari per il delivery dei composti isolati.
Description of the project, aims and expected results
Mediterranean plants represent a precious source of bioactive secondary metabolites with various pharmacological activities. Due to their peculiar properties, phytochemicals are widely used as drugs or as scaffolds for designing new molecules to treat different disorders. In this context, the SMALL project aims at the discovery of new anticancer phytochemicals from Mediterranean plant extracts and at their chemical or enzymatic modifications and encapsulation into innovative nanomaterials based on clay minerals to improve delivery and internalization in target cells. The phytochemicals and their derivatives will be screened for their ability to bind the G-quadruplex (G4)-folded DNA in cancer cells and interfere with their important regulatory functions on tumor-related gene regulation thus inducing cancer cells cytotoxicity and/or apoptosis.
The screening of secondary metabolites extracted from plants able to bind G4s will be exploited for innovative cancer treatment. These natural ligands could directly bind to G/C-rich sequences of genes responsible for drug resistance thus bypassing multidrug resistance to chemotherapy in different tumor models. To improve the poor pharmacokinetics common to many G4 ligands, their cellular uptake, achieve stable therapeutic levels and limit side effects in patients, the selected phytochemicals will be modified (chemically or enzymatically), delivered (by supramulecular systems) or grafted with clay minerals (halloysite or hectorite) for drug delivery purposes.
The UniME research unit will deal with the isolation of bioactive compounds from Citrus spp., preparation of semi-synthetic derivatives and of molecular receptors for the delivery of the isolated compounds.
Responsabile GIOFRE' Salvatore Vincenzo (PI)
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P20224MN78_001 CUP J53D23014690001
Contributo MUR € 191.023,00 - Importo Totale € 191.023,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Lo scopo del progetto è la sintesi green di nuovi dispositivi di rilevamento avanzati per il monitoraggio di metalli pesanti (HM) nelle acque contaminate, in risposta alla sempre crescente domanda globale di acqua purificata e alle gravi preoccupazioni legate all’impatto negativo sull’ambiente e sugli effetti a valle sulla salute umana e sull’economia causati dalle attività umane. Il materiale sensibile proposto per il rilevamento degli HM deriverà da scarti agricoli e, in particolare, dalle bucce d'arancia (OP) come fonte rinnovabile per la sintesi di nanomateriali a base di carbonio con struttura grafenica. Questo nuovo nanomateriale ecologico sarà sintetizzato dall'OP mediante carbonizzazione idrotermale (HTC) che consente la grafitizzazione della matrice di carbonio. Il biochar (BC) così sintetizzato sarà sottoposto a trattamento idrotermale assistito da microonde per ottenere, il materiale di dimensioni nanometriche nanobiochar (NBC). La capacità chelante degli HM sarà ottenuta attraverso strategie di modificazione superficiale degli NBC con arginina, cisteina, tirosina, istidina (AA) mediante classica reazione di accoppiamento tra le funzionalità carbossiliche esposte sulla superficie dei nanomateriali e le funzionalità nucleofile presenti sugli AA. Queste reazioni verranno condotte in un sistema a microonde utilizzando una serie di solventi eutettici profondi naturali (NADES) in condizioni rispettose dell'ambiente. Lo sviluppo di sensori selettivi per metalli pesanti a basso costo si inserirà in un contesto di innovazione tecnologica, poiché tali sensori potrebbero essere integrati in sistemi di monitoraggio ambientale in tempo reale controllati da remoto, con monitoraggio costante delle acque domestiche, industriali e agroalimentari, apportando benefici in termini di qualità della vita e dell’ambiente.
Description of the project, aims and expected results
Aim of this project is the green synthesis of new advanced sensing devices for the detection of heavy metals (HM) in contaminated waters, in response to the ever-increasing global demands of purified water and to the serious concerns related to the negative impact on the environment and downstream effects on human health and economy caused by human activities. The proposed sensing material for HM detection will derive from agricultural wastes and, in particular, from orange peels (OP) as renewable source for the synthesis of carbon-based nanomaterials with graphene structure. This eco-friendly new nanomaterial will be synthesized from of OP by hydrothermal carbonization (HTC) which allows the graphitization of carbon matrix. The so synthesized biochar (BC) will be subjected to microwave-assisted hydrothermal treatment to obtain, the nano-sized material nanobiochar (NBC). The chelation capacity of HMs will be obtained through surface modification strategies of NBC with arginine, cysteine, tyrosine, histidine (AA) by classical coupling reaction between the carboxyl functionalities exposed on the surface of nanomaterials and the nucleophilic functionalities present on the AA. These reactions will be carried out in microwave system using a set of natural deep eutectic solvents (NADES) in environmentally friendly conditions. The development of low-cost, selective sensors for heavy metals would fit into the context of technological innovation, as these sensors could be integrated into remotely controlled real-time environmental monitoring systems, with constant monitoring of domestic water, industrial and agri-food, bringing benefits in terms of quality of life and the environment.
Responsabile GIUSI Gino
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20227A8K2_003 CUP J53D23016160001
Contributo MUR € 55.000,00 - Importo Totale € 55.000,00
Settore ERC PE3
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto si propone di sviluppare un prototipo per un sistema di trasmissione dati utilizzando la banda della luce visibile. L'aspetto innovativo consiste nel proporre lo sviluppo di un ricevitore di segnale costituito da un transistor FET a film sottile in cui l'elemento attivo è un semiconduttore organico su substrato flessibile. E’ importante sottolineare che esistono molto pochi esempi di sistemi di comunicazione che sfruttano la luce visibile utilizzando FET organici e nessuno di essi è stato sviluppato in Italia.
Il circuito ricevitore sarà costituito da un fototransistor organico (OPT) cresciuto su un foglio di PEN, più sottile di un normale foglio di carta. Il trasmettitore sarà costituito invece da un OLED commerciale. L'elettronica di controllo del trasmettitore e del ricevitore sarà progettata e sviluppata nell'ambito del progetto e dovrà avere caratteristiche di basso rumore ed in grado di modulare il segnale emesso e demodulare quello dell'OPT ricevente.
Il progetto prevede, nella prima fase, lo studio e l'ottimizzazione di diverse tipologie di OPT al fine di selezionare il dispositivo più idoneo allo scopo. Lo studio del dispositivo riguarderà l'analisi delle crescite di film sottili, delle interfacce tra semiconduttore e dielettrico, della loro risposta elettrica ed ottica. L'obiettivo finale della seconda fase è la realizzazione del prototipo e del suo test. In questa fase si prevede di progettare, costruire ed ottimizzare l'elettronica di controllo del trasmettitore e del ricevitore e di realizzarne una completa caratterizzazione del prototipo.
Description of the project, aims and expected results
The project aims to develop a prototype for a data transmission system using the visible light band. The innovative aspect consists in proposing the development of a signal receiver consisting of a thin-film FET transistor in which the active element is an organic semiconductor on a flexible substrate. It is important to underline that there are very few examples of communication systems that exploit visible light using organic FETs and none of them have been developed in Italy.
The receiver circuit will consist of an organic phototransistor (OPT) grown on a PEN sheet, thinner than a normal sheet of paper. The transmitter will consist of a commercial OLED. The control electronics of the transmitter and receiver will be designed and developed within the project and must have low noise characteristics and be able to modulate the emitted signal and demodulate that of the receiving OPT.
The project includes, in the first phase, the study and optimization of different types of OPT in order to select the most suitable device for the purpose. The study of the device will concern the analysis of thin film growths, of the interfaces between semiconductor and dielectric, of their electrical and optical response. The final goal of the second phase is the realization of the prototype and its test. In this phase it is planned to design, build and optimize the control electronics of the transmitter and receiver and to realize a complete characterization of the prototype.
Responsabile CRUPI Vincenzo
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022SXTA4_002 CUP J53D23015810001
Contributo MUR € 120.000,00 - Importo Totale € 120.000,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
La presente proposta progettuale riguarda un protocollo di qualificazione per materiali green e componenti strutturali collegati da giunzioni ibride e con materiali dissimili. L’obiettivo è lo sviluppo di una progettazione orientata all’economia verde e circolare di componenti aerospaziali e marini basata su tecnologie emergenti come l’additive manufacturing (AM).
Con l'obiettivo di superare le sfide derivanti dai diversi processi di giunzione per integrare parti metalliche AM in componenti più grandi e dalle tecniche di giunzione ibride per realizzare giunzioni metallo-composito più sostenibili, in particolare applicazioni aerospaziali e marine, l'idea di base è quella di fornire al progettista strumenti utili per la progettazione di componenti con collegamenti ibridi orientati all’economia circolare. In questo modo, i componenti strutturali possono diventare “circolari” e la loro introduzione nel ciclo di vita del prodotto più sostenibile.
Description of the project, aims and expected results
The present project proposal deals with a rapid qualification protocol of sustainable materials and large-scale hybrid and dissimilar joined components for the development of a green and circular economy-oriented design of aerospace and marine components based on the use of metals from emerging technologies such as additive manufacturing (AM) .
With the aim of overpassing the challenges resulting from the dissimilar joining processes to integrate metal AM parts into larger assemblies and from the hybrid joining process to make more sustainable metal-to-composite joints , especially aerospace and marine applications, the basic idea is to provide the designer with useful tools for the design of circular economy-oriented joined components. In this way, structural components can become ‘circular’ and their introduction in the product life-cycle more sustainable.
Responsabile IUPPA Claudio (PI)
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022S2WJZ_001 CUP J53D23019300001
Contributo MUR € 70.934,00 - Importo Totale € 70.934,00
Settore ERC PE10
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il trasporto e l'accumulo di rifiuti plastici negli ambienti acquatici è un processo complesso, influenzato principalmente dalle proprietà fisiche delle plastiche e dai processi idro-morfodinamici. Le attività di ricerca finora svolte mostrano che le analisi della dinamica delle plastiche nei fiumi e nelle zone costiere sono ancora in una fase iniziale e, solo in casi limitati, i modelli numerici sono stati confrontati con dati di laboratorio o di campo.
Con l'obiettivo di ridurre l'attuale gap di conoscenze, il progetto MINOSSE si propone di indagare il comportamento dei detriti plastici e il loro accumulo attraverso l'implementazione di modelli numerici applicabili sia per i fiumi che nelle aree costiere. Lo sviluppo di questi modelli sarà supportato da campagne sperimentali che permetteranno sia di studiare i principali processi relativi al trasporto dei detriti plastici che la calibrazione dei modelli numerici. Per verificare l'affidabilità dei modelli sviluppati, essi saranno applicati a tre casi di studio specifici in Italia.
Il raggiungimento degli obiettivi del progetto consentirà un significativo avanzamento delle conoscenze attuali sul comportamento delle plastiche nelle aree fluviali e costiere e garantirà lo sviluppo di strumenti che potranno sia aiutare la definizione di attività di mitigazione che supportare la progettazione e l'installazione di interventi per la rimozione della plastica.
Description of the project, aims and expected results
Transport and accumulation of plastic litter in aquatic environments is a complex process and it is mostly affected by the physical properties of the plastics as well as the morphology and hydrodynamics of the system. The current state of research shows that analyses of the dynamics of plastics in the rivers and coastal zones are still at an early stage and only in limited cases the numerical models were compared with laboratory or field data.
Aiming at reducing the current gap of knowledge, the project MINOSSE will address the plastic debris pathways and their accumulation through the implementation of numerical models that can be applied to simulate the behaviour of plastics in rivers and coastal areas. The development of these models will be supported by experimental campaigns that will allow studying both the main processes related to plastic debris transport and the calibration of numerical models. To verify the reliability of the implemented numerical models, they will be applied to three specific case studies in Italy. Field data obtained for such case studies will come not only from field surveys carried out by research team components but also from citizen-science activities.
The achievement of the project goals will allow a significant advancement of the current knowledge on plastic behaviours in the river and coastal areas and will ensure the development of tools that can help define proper mitigation measures, but also to support the design and installation of plastic removal countermeasures.
Responsabile LANZAFAME Paola
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P202253ANE_003 CUP J53D23014490001
Contributo MUR € 58.500,00 - Importo Totale € 58.500,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
La conversione della CO2 indotta dalla luce in sostanze chimiche o combustibili di alto valore è fondamentale per uno scenario energetico sostenibile. Tuttavia l’implementazione su larga scala di efficienti tecnologie per la fotoriduzione della CO2 presenta ancora diverse sfide. Le limitazioni degli attuali dispositivi sono rappresentate dagli alti potenziali, basse densità di corrente ed efficienze faradiche insoddisfacenti. BOMBCAT esplorerà concetti innovativi per superare queste limitazioni attraverso (i) un fotocatodo con nuovo design multistrato e (ii) una nuova configurazione del fotoreattore operante in assenza di elettrolita liquido, responsabile della disattivazione per fotocorrosione e dell’insufficiente copertura di CO2 sulla superficie elettrocatalica.
Finalità
BOMBCAT mira a sviluppare un nuovo approccio ai dispositivi a foglia artificiale in grado di superare i limiti delle tecnologie che combinano unità fotovoltaiche (PV) esterne con un'unità elettrocatalitica (EC) a CO2. Le principali ragioni del divario tra l’efficienza solare ed elettrica dell’unità fotovoltaica (>20%) e la conversione da solare a combustibile in unità EC a CO2 (<5-6%) sono: (i) l'elevata resistenza dovuta all'accoppiamento di unità PV ed EC e (ii) l'elevato sovrapotenziale per la conversione di CO2 a elevate densità di corrente. Questi problemi possono essere minimizzati attraverso una stretta integrazione tra le unità PV ed EC ed un incremento della velocità di trasferimento elettroni alla CO2 e della copertura di CO2 sulla superficie elettrocatalitica.
Risultati attesi
Un team multidisciplinare di ricercatori del Sud Italia (UniNa, UniME, PoliBA e CNR-ISASI) svilupperà conoscenze scientifiche fondamentali sulla riduzione della CO2 e offrirà progressi rivoluzionari nella realizzazione di dispositivi a forma di foglia artificiale, considerati ancora una sfida per la sostenibilità.
Description of the project, aims and expected results
The light-driven conversion of CO2 into valuable chemicals and fuels is a key step toward a sustainable energy future. However, large-scale implementation of efficient CO2 photoreduction remains challenging due to high energy requirements, low current densities, and unsatisfactory faradaic efficiencies. BOMBCAT aims to address these challenges by introducing two groundbreaking innovations: (i) a novel multilayer photocathode design and (ii) a new photoreactor configuration that operates without a liquid electrolyte.
This approach tackles key issues such as photocorrosion and insufficient CO2 coverage on the catalytic surface, paving the way for more efficient and long-lasting CO2 reduction systems. By eliminating these obstacles, BOMBCAT's innovations promise to enhance both the performance and durability of CO2 photoreduction technologies.
Project's aim
BOMBCAT aims to pioneer a novel approach to artificial leaf devices that addresses the limitations of current systems combining external photovoltaic (PV) units with CO2 electrocatalytic (EC) units. The efficiency gap between the solar-to-electric conversion in PV units (>20%) and the solar-to-fuel conversion in EC units for CO2 (<5-6%) is primarily due to: (i) high resistance from the PV-EC unit coupling and (ii) the significant overpotential required for CO2 conversion at high current densities. BOMBCAT aims to bridge this gap by tightly integrating PV and EC units, enhancing electron transfer rates, and improving CO2 coverage on the electrocatalytic surface.
Expected Results
A multidisciplinary team of researchers from Southern Italy (UniNa, UniME, PoliBA, and CNR-ISASI) will generate groundbreaking scientific insights into CO2 reduction. Their work is expected to deliver transformative advancements in the development of artificial leaf devices, which remain a key challenge for achieving sustainable energy solutions. Through their collaborative efforts, this project aims to push the boundaries of current technology and contribute to a more sustainable future.
Responsabile MASTRONARDO Emanuela
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022EERT9_002 CUP J53D23015700001
Contributo MUR € 48.730,00 - Importo Totale € 58.500,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Una parte significativa del consumo globale di energia primaria è attribuita al riscaldamento e al raffreddamento degli edifici, che si basa principalmente sui combustibili fossili. L'energia solare rappresenta un'alternativa promettente, ma il suo potenziale rimane largamente inespresso a causa del disallineamento tra domanda energetica e radiazione solare, in particolare a livello stagionale. Il progetto LObSTER affronta tale questione promuovendo la tecnologia di stoccaggio di energia termica (TES) nelle applicazioni di riscaldamento degli edifici, in particolare per gli Edifici a Energia Quasi Zero (nZEB).
Il progetto coinvolge un team dinamico specializzato in ingegneria termica, scienza dei materiali e simulazioni multi-scala. Si concentra su quattro aree principali: ottimizzazione dei componenti TES in configurazioni sia chiuse che aperte, sviluppo di un metodo assistito da computer per la selezione e l'ottimizzazione di compositi assorbenti per applicazioni stagionali, sintesi di nuovi materiali compositi per migliorare la capacità di stoccaggio e la durabilità, e conduzione di analisi dettagliate tecnico-economiche e di ciclo di vita (LCA) delle configurazioni di sistema ottimali.
I sistemi chiusi utilizzeranno serbatoi isolati e scambiatori di calore per un'efficiente accumulo di energia con un'interazione ambientale minima, mentre i sistemi aperti si baseranno sulle condizioni dell'aria e sui materiali di adsorbimento. L'accesso a materiali compositi avanzati sarà fondamentale, supportato da metodi di sintesi innovativi e modelli di materiali efficienti. Il progetto valuterà anche i costi, la tossicità e la sostenibilità dei materiali coinvolti, mirano a stabilire una soluzione pronta per il mercato per migliorare l'integrazione delle energie rinnovabili nel settore edilizio.
Description of the project, aims and expected results
A significant portion of global primary energy consumption is attributed to building heating and cooling, primarily relying on fossil fuels, which negatively impacts the environment and public health. Solar energy presents a promising alternative, yet its potential remains largely unexploited due to the mismatch between energy demand and solar radiation, particularly seasonally. The LObSTER project addresses this by promoting thermal energy storage (TES) technology in building heating applications, particularly for nearly Zero Energy Buildings (nZEB), which have lower energy demands.
The project involves a collaborative research effort from a dynamic team specialized in thermal engineering, material science, and multi-scale simulations. It focuses on four main areas: optimizing TES components in both closed and open configurations, developing a computer-assisted method for selecting and optimizing composite sorbents for seasonal applications, synthesizing new composite materials to enhance storage capacity and durability, and conducting detailed techno-economic and life cycle assessments (LCA) of optimal system configurations.
Closed systems will use insulated tanks and heat exchangers for efficient energy storage with minimal environmental interaction, while open systems will rely on air conditions and sorption materials. Access to advanced composite sorbents will be key, supported by innovative synthesis methods and efficient material modeling. The project will also evaluate the cost, toxicity, and sustainability of materials involved, aiming to establish a market-ready solution for enhancing renewable energy integration in the building sector.
Responsabile MILEA Demetrio
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P20222ALWS_002 CUP J53D23014430001
Contributo MUR € 68.000,00 - Importo Totale € 68.000,00
Settore ERC PE4
Responsabile MONDELLO Luigi
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022PTYWP_004 CUP J53D23014590001
Contributo MUR € 64.000,00 - Importo Totale € 64.000,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
L’obiettivo principale del progetto di ricerca DreaWEED è la valorizzazione dei composti bioattivi nelle alghe marine che infestano il Mar Mediterraneo. Le alghe marine sono alghe macrofite che rappresentano risorse marine capaci di sostenere e perseguire gli obiettivi previsti dalla Sustainable Blue Economy e della Bio-Based Circular Economy.
È noto che le alghe commestibili sono ricche di composti bioattivi come fibre alimentari solubili, proteine, peptidi, minerali, vitamine, acidi grassi polinsaturi Omega-3 e antiossidanti. Tuttavia, poche informazioni sono oggi disponibili sulle alghe infestanti, uno spreco considerando che in Italia sono stati identificate oltre 800 specie di macroalghe. L’obiettivo del progetto è quindi la caratterizzazione completa e valorizzazione delle alghe infestanti al fine di massimizzare il loro potenziale nutraceutico e farmaceutico. Gli obiettivi realizzativi del progetto saranno perseguiti tramite l’impiego di una vasta gamma di strumenti analitici innovativi utile per la determinazione, isolamento e purificazione di composti bioattivi quali composti fenolici, carotenoidi, vitamine, lipidi, polisaccaridi, peptidi e metalli pesanti con lo scopo di espandere il commercio di alghe marine infestanti. Infine, le molecole bioattive isolate saranno testate con opportuni saggi in-vivo e cellulari per valutarne le attività antiossidanti, antinfiammatorie, ipoglicemiche, ipotensive e ipocolesterolemiche.
Description of the project, aims and expected results
The main objective of the DreaWEED research project is to exploit bioactive compounds in marine algae infesting the Mediterranean Sea. Seaweed is a macrophyte algae that represents marine resources capable of supporting and pursuing the objectives set by the Sustainable Blue Economy and the Bio-Based Circular Economy.
Edible algae are known to be rich in bioactive compounds such as soluble dietary fiber, protein, peptides, minerals, vitamins, omega-3 polyunsaturated fatty acids and antioxidants. However, little information is currently available on infesting algae, a waste considering that more than 800 species of macroalgae have been identified in Italy. The aim of the project is therefore to fully characterize and exploit infesting algae in order to maximize their nutraceutical and pharmaceutical potential. The project’s objectives will be pursued through the use of a wide range of innovative analytical tools useful for the determination, isolation and purification of bioactive compounds such as phenolic compounds, carotenoids, vitamins, lipids, polysaccharides, Peptides and heavy metals to expand the trade in marine weeds. Finally, the isolated bioactive molecules will be tested with appropriate in-vivo and cellular tests to assess their antioxidant, anti-inflammatory, hypoglycemic, hypotensive and hypocholesterolemic activities.
Responsabile MUSSUMECI Giuseppe
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022CK8F9_002 CUP J53D23019270001
Contributo MUR € 48.445,00 - Importo Totale € 48.445,00
Settore ERC PE10
Responsabile NERI Giulia
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P20227NJBK_002 CUP J53D23014730001
Contributo MUR € 99.716,00 - Importo Totale € 99.716,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Le emissioni di gas insieme al riscaldamento globale sono due delle principali sfide che la società odierna deve affrontare e risolvere tramite lo studio di risorse rinnovabili e metodi per catturare e rimuovere la CO2 dall’atmosfera.
Molte delle attuali tecnologie di stoccaggio e carbon capture (CCS) comportano rischi elevati per l’ambiente e la salute umana, a causa dell’impiego di sostanze chimiche tossiche (ammine), processi ad alta pressione (adsorbimento a pressione modulata), ecc.
Con queste premesse, il progetto CHARYBDIS promuove lo sviluppo di materiali innovativi a base di grafene, caratterizzati da elevata selettività ed efficienza nella cattura di CO2 da miscele di gas come syngas, gas di combustione e biogas in condizioni P/T blande; insieme all’impiego di materiali di partenza a basso rischio, con ciclo di vita ipotizzabile infinito, sostenibili dal punto di vista ambientale ed economico.
Il grafene verrà funzionalizzato con opportune molecole e materiali polimerici capaci di aumentare l'affinità del materiale verso la CO2. I sistemi ottenuti verranno sottoposti ad elettrofilatura o trattamenti di ossidazione (ottenendo materiali nanoporosi), per aumentare la superficie di interazione con i gas.
Verranno effettuate diverse caratterizzazioni, inclusa la caratterizzazione fisico-chimica prima e dopo l'adsorbimento di CO2, test sulla capacità di adsorbimento a diverse temperature e pressioni, ecocompatibilità ed impatto sull'ecosistema.
La modellizzazione teorica aiuterà a decifrare il meccanismo di interazione e le caratteristiche energetiche.
Questi sistemi nanoibridi, grazie all’elevata selettività verso l'adsorbimento di CO2, potrebbero portare ad elevati tassi di purificazione delle miscele di gas, mentre il gas adsorbito potrebbe essere immagazzinato e riciclato.
Description of the project, aims and expected results
Gas emissions and global warming represent two of the main challenges that the today’s society must face and address by exploiting renewable resources and methods to capture and remove CO2 from the atmosphere.
Several of current adopted carbon capture and storage technologies (CCS) pose high risks to the environment and human health, due to the employment of toxic chemicals (amine scrubbing), high-pressure processes (tuned pressure adsorption), etc.
With these premises, the CHARYBDIS project promotes the development of innovative solid sorbents-based on graphene materials, characterized by highly selective and efficient towards CO2 capture in gas mixtures like syngas, flue gas and biogas in mild P/T conditions; together with intrinsically low-risk, virtual infinite life cycle, environmentally sustainable and cheap starting materials.
Graphene surface will be derivatized with suitable small molecules and with polymeric materials able to enhance the affinity of the carbon platform towards the CO2. Physical modifications of the synthesized materials, capable of improving the interaction surface area with the gases, will also be implemented through electrospinning or oxidation treatment to reach nanoporous materials.
A set of different characterizations will be performed including physical-chemical characterization before and after CO2 adsorption, tests on adsorption capacity at different temperatures and pressures, eco-compatibility, and impact on the ecosystem.
Moreover, theoretical modelling will aid in deciphering the interaction mechanism and energy features.
The newly developed nanohybrid systems, being highly selective toward the adsorption of CO2, could lead to high purification rates of gas mixtures, while the gas adsorbed could be stored and recycled.
Responsabile NOSTRO Antonia
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P20229ZLSA_002 CUP J53D23014760001
Contributo MUR € 46.728,00 - Importo Totale € 46.728,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
L’antimicrobico-resistenza è una delle principali problematiche di salute pubblica a livello globale, con un forte impatto sia in ambito clinico che economico. I microrganismi multi-farmaco resistenti, in grado di aderire alle superfici e formare biofilm sono causa di malattie difficili da trattare. Nanocarrier e dispositivi medici per il rilascio di composti bioattivi rappresentano una valida strategia per migliorare l'efficacia dei trattamenti convenzionali. Il progetto BIONANOF è finalizzato allo sviluppo di nuovi “smart Drug Delivery Systems” basati su nanocostrutti ad azione antimicrobica/antiossidante/antinfiammatoria incorporati in film polimerici per un trattamento locale più efficace delle infezioni delle ferite causate da patogeni antibiotico-resistenti. A tal fine, saranno selezionate molecole naturali ad elevata idrofobicità, con attività antimicrobica, antiossidante e antinfiammatoria, quali terpeni (es. carvacrolo, eugenolo) e polifenoli (es. curcumina, quercetina), e antibiotici lipofili quali fluorochinoloni (es. ciprofloxacina). Le molecole verranno caricate singolarmente o in combinazione in nanocarrier quali “thermal-responsive carbon-dots” e “macrocyle-based micelles” per sviluppare nanocostrutti finalizzati a trattamenti ad azione combinata. Le interazioni tra i nanocarrier e i composti bioattivi saranno studiate mediante simulazioni di dinamica molecolare. Saranno, quindi, valutate le caratteristiche morfo-strutturali e le proprietà fisico-chimiche, antimicrobiche, antibiofilm, antiossidanti e antinfiammatorie dei nuovi nanocostrutti. I sistemi più efficaci saranno inclusi in film polimerici biocompatibili e/o biodegradabili caratterizzati per le loro proprietà meccaniche e chimico-fisiche. Si prevede di ottenere nuovi “Drug Delivery Systems” che consentiranno di migliorare la solubilità e la stabilità dei principi attivi, il rilascio multi-farmaco locale e l'uptake microbico, accelerando, quindi, il processo di guarigione delle ferite infette.
Description of the project, aims and expected results
Antimicrobial-resistance is a global emergency related to public health due to its epidemiological and economic impact. Increasingly multi-drug-resistant microorganisms also able to adhere to surfaces and produce biofilm cause severe illness and infections difficult to treat. Nanoconstructs and medical devices for delivery/co-delivery of bioactives represent a valid strategy to improve the therapeutic efficacy of conventional treatments. The BIONANOF innovation deals with the development of novel “smart Drug Delivery Systems” based on antimicrobial/anti-inflammatory/antioxidant nanoconstructs embedded into polymeric films for a local multidrug treatment of wound infections.
The bioactive molecules to be explored will be natural antimicrobial, antioxidant and anti-inflammatory molecules with high hydrophobicity as terpenes (e.g., carvacrol, eugenol), polyphenols (e.g., curcumin, quercetin) and antibiotics with lipophilic behaviour as fluoroquinolones (e.g., ciprofloxacin). The selected molecules will be loaded into the nanocarriers such as thermal-responsive carbon-dots or macrocyle-based micelles to develop novel nanoconstructs in the view of a combined multidrug treatment. Dynamic simulations will investigate the interactions between the nanocarriers and the drugs for their effective loading and release. The morphology and physico-chemical, antimicrobial, antibiofilm, antioxidant and anti-inflammatory properties of the new nanoconstructs will be evaluated. The more effective drug-loaded nanostructures will be embedded into biocompatible and/or biodegradable polymer thin films. It is expected to obtain new "Drug Delivery Systems" that will allow to improve the solubility and stability of the bioactives, the local multi-drug release and microbial uptake, thus accelerating the healing process of infected wounds.
Responsabile NOTTI Anna
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022NKKBR_005 CUP J53D23014820001
Contributo MUR € 42.945,00 - Importo Totale € 42.945,00
Settore ERC PE5
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Lo scopo del progetto BioVaNaMaDes è quello di valorizzare le biomasse in modo circolare attraverso lo sviluppo di tecnologie innovative che consentano di trasformare i rifiuti in prodotti chimici ad alto valore aggiunto. L’idea di base è quella di utilizzare le biomasse come fonte di sostanze chimiche per preparare una nuova generazione di solventi eutettici profondi naturali (NADES, NAturally derived Deep Eutectic Solvents) “supramolecolari, ovvero sistemi binari, con caratteristiche tipiche dei solventi eutettici profondi (DES), contenenti composti macrociclici di derivazione naturale (NAMADES, NAturally-derived MAcrocyclic Deep Eutectic Solvents) in grado di combinare le proprietà di riconoscimento molecolare dei macrocicli con i vantaggi di eco-compatibilità dei DES. L’obiettivo finale prevede di utilizzare i NaMaDES, in alternativa ai solventi organici tradizionali, per l'estrazione di sostanze chimiche ad alto valore aggiunto da prodotti di scarto alimentari, agricoli o rifiuti industriali. Il progetto è articolato in cinque fasi: 1) estrazione di composti aromatici da biomasse; 2) sintesi di macrocicli (NaMa, Naturally derived Macrocycles) a partire dai composti precedentemente isolati; 3) progettazione dei nuovi NaMaDES coadiuvata dall’utilizzo di metodi computazionali; 4) derivatizzazione dei macrocicli (NaMa) per la preparazione di componenti donatori (NaMa-HBD) o accettori (NaMa-HBA) di legami idrogeno; 5) preparazione, caratterizzazione e applicazione dei nuovi NaMaDES.
Considerata l’interdisciplinarità del progetto (sviluppo di metodi estrattivi, metodologie sintetiche ecosostenibili, progettazione computazionale, caratterizzazione chimico-fisica) e le problematiche legate alla gestione/valorizzazione delle biomasse, si prevede che il progetto BioVaNaMaDES possa avere un considerevole impatto sia dal punto di vista scientifico che economico/sociale.
Description of the project, aims and expected results
The BioVaNaMaDes project aims to develop innovative technologies that will allow waste (biomass) to be transformed into high added-value chemicals. The basic idea is to use biomass as a source of chemical substances to produce a new generation of "supramolecular" natural deep eutectic solvents (NADES, NAturally derived Deep Eutectic Solvents). That is, binary systems, with deep eutectic solvent (DES) properties, containing naturally-sourced macrocyclic compounds (NaMaDES, NAturally-derived MAcrocyclic Deep Eutectic Solvents) capable of combining the molecular recognition properties of macrocycles with the advantages of eco-compatibility of DES. The ultimate goal is to use NaMaDES, alternatively to traditional organic solvents, for the extraction of high value-added chemicals from food, agricultural or industrial waste products. The project features five different phases: 1) the extraction of aromatic compounds from biomass; 2) the synthesis of macrocycles (NaMa, Naturally derived Macrocycles) starting from previously isolated compounds; 3) the in silico design of new NaMaDES; 4) the derivatization of macrocycles (NaMa) for the preparation of hydrogen bond donor (NaMa-HBD) or acceptor (NaMa-HBA) components; 5) preparation, characterization and application of the new NaMaDES.
Given the interdisciplinary nature of the project (development of extraction methods, eco-sustainable synthetic methodologies, computational design, chemical-physical characterization) and the problems related to the management/enhancement of biomass, it is expected that the BioVaNaMaDES project may have a considerable impact both from the scientific and economic/social point of view.
Responsabile OLIVERI Francesco
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P20222B5P9_004 CUP J53D23015930001
Contributo MUR € 50.000,00 - Importo Totale € 50.000,00
Settore ERC PE1
Responsabile OTERI Giacomo
Dipartimento SCIENZE BIOMEDICHE, ODONTOIATRICHE E DELLE IMMAGINI MORFOLOGICHE E FUNZIONALI
Codice P202299ZNW_002 CUP J53D23014950001
Contributo MUR € 86.250,00 - Importo Totale € 86.250,00
Settore ERC PE6
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Una cartella clinica ele+ronica (HER) è la raccolta sistema5zzata di informazioni sanitarie archiviate ele+ronicamente in un formato digitale Le Linee Guida italiane (LG) per l'HER (luglio 2022) definiscono la cartella clinica ele+ronica come un ecosistema di da5 e servizi che soddisfi le esigenze degli operatori sanitari non solo per la ricerca e la consultazione dei da5 clinici dei pazien5 ma anche per supportare decisioni cliniche, per la formulazione di diagnosi e piani di cura personalizza5 e riduzione dei tempi di raccolta dell'anamnesi. Inoltre, l’HER deve fornire da5 per supportare le decisioni dei policymaker e rappresentare strumento informa5vo per is5tuzioni sanitarie, allo scopo di analizzare i da5 clinici e migliorare l’assistenza sanitaria. I servizi di Advanced Analy5cs (AI e ML) consentono di sfru+are il potenziale dei da5 sanitari a supporto della ricerca in campo medico. Per quanto riguarda i dizionari e i sistemi di codifica dei documen5, le LG prevedono l'adozione del sistema SNOMED-CT, che prevede descrizioni testuali di Concept Codes. La presenza di da5 testuali, se non supporta5 da strumen5 di analisi opportunamente proge+a5, non consente di estrarre tu+e le informazioni u5li in essi contenute. L’applicazione di tecniche di data e text mining nelle scienze mediche è una tendenza emergente. Questo proge+o mira a implementare tecniche di elaborazione del linguaggio naturale (NLP) per registrare cartelle cliniche a testo libero nell'ambito della medicina orale e dell'odontoiatria. Il risultato auspicato di questo proge+o è una pia+aforma digitale che trasformi le informazioni sparse su base empirica in conoscenza, avendo come punto di forza l’interoperabilità e l'intercambiabilità di da5 e informazioni.
Responsabile PIPEROPOULOS Elpida (PI)
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022CRXAM_001 CUP J53D23015690001
Contributo MUR € 114.904,00 - Importo Totale € 114.904,00
Settore ERC PE8
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto INSTINCT mira allo sviluppo congiunto di materiali, componenti e processi adsorbenti innovativi per migliorare l'efficienza complessiva di un sistema energetico. Concentrandosi su materiali MOF (Metal Organic Frameworks), il progetto punta ad ottimizzare la sintesi e la caratterizzazione di questi materiali per l'estrazione dell'acqua dall'aria e lo stoccaggio di energia termica. L'obiettivo è creare materiali ottimizzati attraverso un approfondito studio dei metodi di sintesi e una rigorosa caratterizzazione, incluso l'analisi delle prestazioni dei materiali sintetizzati. Successivamente, il progetto si concentra sul design di un rivestimento performante per l'implementazione su larga scala, utilizzando modelli numerici per definire scambiatori di calore e di massa innovativi. L'integrazione di questi componenti attraverso una piattaforma di simulazione dedicata è un'altra priorità del progetto. INSTINCT mira a realizzare due prototipi su scala ridotta, testati e validati a livello di laboratorio per confermare le tecnologie a livello di TRL 4. L'obiettivo è rendere queste tecnologie compatibili con sistemi energetici rinnovabili a basso costo, come i collettori solari termici, per una possibile implementazione su larga scala. Il progetto si completa con un'analisi ambientale ed economica delle innovazioni proposte per valutarne il ciclo di vita. In linea con il Piano Strategico per Horizon Europe, le tecnologie proposte da INSTINCT per lo stoccaggio di energia termica e la fornitura di acqua dolce si allineano con la necessità di un uso più efficiente e sostenibile dell'energia e si concentrano sulla fornitura di acqua dolce per tutti.
Nei primi mesi di progetto, l’attenzione è stata concentrata sullo studio delle metodologie di sintesi per la preparazione dei MOF assorbenti e la loro caratterizzazione, dopo un’attenta e accurata indagine di letteratura con la conseguente definizione di un database e delle condizioni al contorno del processo, indispensabili per la fase applicativa.
Description of the project, aims and expected results
The INSTINCT project aims at the joint development of innovative adsorbent materials, components, and processes to improve the overall efficiency of an energy system. Focusing on Metal Organic Frameworks (MOFs), the project aims to optimize the synthesis and characterization of these materials for water harvesting from air and thermal energy storage. The objective is to create optimized materials through an in-depth study of synthesis methods and rigorous characterization, including the analysis of the performance of the synthesized materials. Subsequently, the project focuses on the design of a high-performance coating for large-scale implementation, using numerical models to define innovative heat and mass exchangers. The integration of these components through a dedicated simulation platform is another priority of the project. INSTINCT aims to realize two reduced-scale prototypes, tested and validated at the laboratory level to confirm the technologies at TRL 4. The goal is to make these technologies compatible with low-cost renewable energy systems, such as solar thermal collectors, for potential large-scale implementation. The project is completed with an environmental and economic analysis of the proposed innovations to evaluate their life cycle. In line with the Strategic Plan for Horizon Europe, the technologies proposed by INSTINCT for thermal energy storage and freshwater supply align with the need for more efficient and sustainable use of energy and focus on providing freshwater for everyone.
In the first months of the project, attention has been focused on the study of synthesis methodologies for the preparation of adsorbent MOFs and their characterization, after a careful and accurate literature review with the consequent definition of a database and the boundary conditions of the process, essential for the application phase.
Responsabile PUNTORIERO Fausto
Dipartimento SCIENZE CHIMICHE, BIOLOGICHE, FARMACEUTICHE ED AMBIENTALI
Codice P2022FY5NK_003 CUP J53D23016200001
Contributo MUR € 51.925,00 - Importo Totale € 51.925,00
Settore ERC PE3
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
È possibile sfruttare il principio di autoassemblaggio che governa la biologia molecolare e i sistemi nanostrutturati per costruire componenti elettronici su scala nanometrica?
HY-GOLD-NUCLEO-CHIP si concentra sulla realizzazione di un film monostrato (MF) di nanoparticelle d'oro (AuNPs) interconnesse da stringhe di DNA a doppio filamento (dsDNA) con l'obiettivo di utilizzarlo come componente all'interno di un microcircuito (MC). Verranno utilizzate diverse sequenze nucleotidiche per correlare le proprietà del MF di nanoparticelle d'oro a tali sequenze. È noto che le nanoparticelle mostrano effetti plasmonici se vengono illuminate con luce di lunghezza d'onda appropriata. Sfruttando questi effetti, studieremo come l'irradiazione luminosa possa modificare le proprietà del MF di nanoparticelle d'oro. Le AuNPs saranno anche funzionalizzate con opportuni sistemi di antenna (LHS), cioè funzionalità molecolari in grado di promuovere plasmoni a lunghezze d'onda diverse dalla risonanza plasmonica.
Il risultato sarà lo sviluppo di una metodologia che permetta, a partire dalla stessa cassetta degli attrezzi (costituita da AuNPs e DNA), la preparazione di film monostrato la cui conducibilità possa essere modulata da quella di semiconduttore a quella di isolante. A tal fine, utilizzeremo la tecnologia del DNA palindromico, che si basa sull'ibridazione di due stringhe di DNA a singolo filamento (ssDNA) (ciascuna opportunamente funzionalizzata per essere legata a un singolo AuNP) con una sequenza di oligonucleotidi complementari in grado di collegare le due sequenze di ssDNA per formare una stringa di dsDNA.
L'obiettivo è sviluppare un proof-of-concept di un microchip basato sull'architettura nanostrutturata di componenti ibridi bio-organici/inorganici a basso costo.
Description of the project, aims and expected results
Is it possible to exploit the self-assembly principle that governs molecular biology and nanostructured systems to build electronic components on the nanometric scale?
HY-GOLD-NUCLEO-CHIP focuses on making monolayered film (MF) of gold nanoparticles (AuNPs) interconnected by double-stranded DNA strings (dsDNA) with the aim of using it as component inside a microcircuit (MC). Different nucleotide sequences will be used to correlate the properties of MF of gold nanoparticles to these sequences. It is well known that the nanoparticles show plasmonic effects if they are illuminated with light at the proper wavelength. Exploiting these effects, we will study how the light irradiation can change the properties of the MF of gold nanoparticles. The AuNPs will be also functionalized with suitable antenna systems (LHS), i.e., molecular functionalities able to promote plasmons at wavelengths different from the plasmonic resonance.
The result will be the development of a methodology that allows, starting from the same toolbox (consisting of AuNPs and DNA), the preparation of monolayered films whose conductivity can be modulated from that of a semiconductor to that of an insulator. To achieve this, we will use palindromic DNA technology, which is based on the hybridization of two single-stranded DNA (ssDNA) strings (each suitably functionalized to be bonded to a single AuNP) with a complementary oligonucleotides sequence able to connect the two ssDNA moieties to form a dsDNA string.
The goal is to develop a proof-of-concept of a microchip based on the nanostructured architecture of low-cost bio-organic/inorganic hybrid components.
Responsabile SCARPA Marco Lucio (PI)
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P20227W8ZC_001 CUP J53D23014930001
Contributo MUR € 119.250,00 - Importo Totale € 119.250,00
Settore ERC PE6
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
La tecnologia Blockchain fornisce una soluzione consolidata per implementare database condivisi di transazioni ordinate nel tempo mediante un registro distribuito. Questa soluzione garantisce l'immodificabilità dei dati salvati, l'affidabilità grazie ai meccanismi automatici di replica e compensazione, la fiducia grazie al consenso sugli aggiornamenti, l'accessibilità dei dati, la tolleranza agli errori, la delega o condivisione di responsabilità e la possibilità di avere un insieme di partecipanti controllato ma dinamico. Le caratteristiche della tecnologia blockchain la rendono una piattaforma interessante per implementare sistemi informativi di partner con responsabilità e doveri individuali come nel caso dei servizi della Pubblica Amministrazione.
Purtroppo alcune caratteristiche delle blockchain sono in contrasto con il Regolamento generale sulla protezione dei dati (GDPR) dell’UE. Poiché la conformità al GDPR è obbligatoria, la nozione di "privacy” deve essere applicata in fase di progettazione dei sistemi che gestiscono dati personali. Sia la letteratura scientifica informatica che quella giuridica ospitano attualmente un vivace dibattito sulle soluzioni che conciliano i vantaggi della blockchain con i vincoli del GDPR, dimostrando l’importanza di questa tecnologia come elemento fondante di sistemi federati.
Questo progetto mira a definire un'architettura di riferimento per l'implementazione di sistemi rispettosi della privacy, sicuri, affidabili e adatti alle esigenze dei consorzi che trattano dati personali. Il progetto si basa su precedenti risultati di ricerca preliminare su problemi legati all’applicazione della blockchain alla gestione delle strade intelligenti e dei dati amministrativi veicolari in una collaborazione di soggetti pubblici/privati, e svilupperà su questi un caso di studio per generalizzarne i risultati.
Description of the project, aims and expected results
Blockchain technology provides a well-established solution for implementing shared databases of time-ordered transactions through a distributed ledger. This solution ensures the immutability of saved data, reliability through automatic replication and recovery mechanisms, trust via consensus on updates, data accessibility, fault tolerance, delegation or sharing of responsibility, and the ability to have a controlled but dynamic set of participants. The features of blockchain technology make it an attractive platform for implementing information systems among partners with individual responsibilities and duties, such as in the case of public administration services.
Unfortunately, some characteristics of blockchain are in conflict with the European Union's General Data Protection Regulation (GDPR). Since GDPR compliance is mandatory, the notion of "privacy by design" must be applied when designing systems that handle personal data. Both computer science and legal literature currently host a lively debate on solutions that reconcile the advantages of blockchain with the constraints of GDPR, highlighting the importance of this technology as a foundational element of federated systems.
This project aims to define a reference architecture for the implementation of privacy-compliant, secure, reliable systems that meet the needs of consortia dealing with personal data. The project builds on previous preliminary research results on issues related to the application of blockchain to the management of smart roads and vehicular administrative data in a collaboration between public/private entities, and it will develop a case study based on these results to generalize the findings.
Responsabile TESTA Antonio
Dipartimento INGEGNERIA
Codice P2022A3R8N_002 CUP J53D23013970001
Contributo MUR € 72.642,00 - Importo Totale € 72.642,00
Settore ERC PE7
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
La previsione dello stato di salute (SOH) e della vita utile residua (RUL) di dispositivi di accumulo elettrochimico dell'energia è un tema di crescente interesse, volto a migliorare la sicurezza e a ridurre i costi di sistemi di importanza crescente. Il progetto mira a sviluppare nuovi modelli matematici e metodologie di identificazione parametrica per caratterizzare l'invecchiamento di batterie agli ioni di litio. Questi modelli saranno specificamente sviluppati per determinare lo stato di salute reale dei dispositivi e prevederne la vita utile in funzione della specifica applicazione. Si utilizzerà un approccio basato su modelli semi-empirici, che appare particolarmente promettente per ottenere modelli di invecchiamento robusti e affidabili, supportati da misurazioni sul campo. L'intelligenza artificiale, in particolare il machine learning, potrà facilitare l'automazione del processo di costruzione e tuning del modello. Poiché è cruciale quantificare le differenze di invecchiamento tra le diverse celle componenti una batteria al litio, sarà sviluppato anche un nuovo sistema di gestione delle batterie intelligente (SBMS) per garantire un funzionamento sicuro in ogni condizione operativa. Sarà sviluppato un prototipo di SBMS, dotato di un sistema di sensori adeguato, in grado di distinguere il comportamento delle celle che compongono una batteria. Questo prototipo verrà testato, inizialmente attraverso tecniche Hardware-in-the-loop e successivamente su un banco di prova reale, per dimostrare le sue funzionalità e l’efficacia del modello di invecchiamento sviluppato.
Description of the project, aims and expected results
Prediction of the state of health (SOH) and remaining useful life (RUL) of electrochemical energy devices is a central research topic to be investigated for improving safety and reducing cost. The project aims to develop new methodologies and model extraction methods for ageing characterization, able to determine the real state of health of lithium-ion batteries, to predict the useful life with reference to the specific application. A semi-empirical modelling approach will be investigated in deep, because it seems the most promising to achieve robust and reliable ageing models based on field measurements. Artificial intelligence techniques such as machine learning techniques can provide a good choice to automate the process of model building and tuning. Lastly, since it is fundamental to quantify the difference in terms of ageing between cells inside a lithium battery, a novel smart battery management (SBMS) system will be developed to achieve a safe operation as a whole. For this purpose, a first of a kind SBMS prototype will be realized, equipped with a suitable set of sensors and able to discriminate the behavior among cells within a battery. The prototype will be used to demonstrate, first through Hardware-in-the-loop techniques and then through a real testbench, both its functionalities and the consistence of the developed ageing model.
Responsabile TORRISI Lorenzo
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022M33MS_002 CUP J53D23016220001
Contributo MUR € 61.534,00 - Importo Totale € 61.534,00
Settore ERC PE3
Responsabile VILLARI Massimo
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022YNBHP_002 CUP J53D23015080001
Contributo MUR € 105.000,00 - Importo Totale € 105.000,00
Settore ERC PE6
Responsabile ZOCCALI Mariosimone (PI)
Dipartimento SCIENZE MATEMATICHE E INFORMATICHE, SCIENZE FISICHE E SCIENZE DELLA TERRA
Codice P2022842MJ_001 CUP J53D23014520001
Contributo MUR € 115.610,00 - Importo Totale € 115.610,00
Settore ERC PE4
Descrizione del progetto, delle finalità e dei risultati attesi
Il progetto “RELIABLE” mira a sviluppare metodi analitici sostenibili basati sull’utilizzo di tecniche cromatografiche avanzate accoppiate alla spettrometria di massa, integrati con sensori elettrochimici “food grade”, per ottenere una piattaforma veloce, selettiva, sensibile e affidabile per la determinazione di contaminanti quali gli idrocarburi policiclici aromatici in olio extra vergine d’oliva, utilizzabili anche dal produttore o dal consumatore tramite immersione nell’olio.
L’olio d’oliva è un prodotto alimentare consumato in tutto il mondo nonché un componente essenziale della dieta mediterranea. In particolare, l’olio extravergine di oliva rappresenta un prodotto di elevata qualità nutrizionale, con un elevato impatto sull’economia dei paesi produttori. La sicurezza e la qualità alimentare sono aspetti fondamentali per la garanzia del consumatore: il principale obiettivo del progetto di ricerca “RELIABLE” consiste proprio nello sviluppo di “Metodi analitici sostenibili” per la determinazione degli idrocarburi policiclici aromatici in EVOO di alta qualità.
Il progetto soddisfa pienamente gli obiettivi del programma NextGenerationEU (PNRR) in termini di innovazione e meccanizzazione nel settore agricolo e alimentare attuata dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali Politiche. In questo quadro, la lavorazione, conservazione e il confezionamento degli alimenti svolgono un ruolo chiave nella transizione (evoluzione) dell’industria agroalimentare.
In particolare, il lavoro di ricerca dell’Università di Messina, sarà focalizzato sulla caratterizzazione dei campioni di olio con particolare attenzione verso i contaminanti (idrocarburi policiclici aromatici) utilizzando tecniche di separazione cromatografiche innovative e metodi di preparazione dei campioni rapidi, innovativi e rispettosi verso l’ambiente.
Description of the project, aims and expected results
The "RELIABLE" project aims to develop sustainable analytical methods based on the use of advanced chromatographic techniques coupled with mass spectrometry, integrated with "food grade" electrochemical sensors, to create a fast, selective, sensitive, and reliable platform for the detection of contaminants such as polycyclic aromatic hydrocarbons in extra virgin olive oil, which can also be used by producers or consumers through oil immersion.
Olive oil is a food product consumed worldwide and an essential component of the Mediterranean diet. In particular, extra virgin olive oil represents a product of high nutritional quality, with a significant impact on the economies of producing countries. Food safety and quality are fundamental aspects to ensure consumer protection: the main objective of the "RELIABLE" research project is precisely to develop "Sustainable analytical methods" for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in high-quality EVOO.
The project fully meets the goals of the NextGenerationEU program (PNRR) in terms of innovation and mechanization in the agricultural and food sector implemented by the Ministry of Agricultural, Food, and Forestry Policies. In this context, food processing, preservation, and packaging play a key role in the transition (evolution) of the agri-food industry.
In particular, the research work of the University of Messina will focus on the characterization of oil samples with special attention to contaminants (polycyclic aromatic hydrocarbons) using innovative chromatographic separation techniques and rapid, innovative, and environmentally friendly sample preparation methods.