Mad for Science

 

 

Extremophiles for Future: Il Liceo Segrè vince la Mad for Science Challenge 2022

Hot Enzymes vs Global Warming

Celebrazione di un Traguardo d'Eccellenza

È con profondo orgoglio istituzionale che il Liceo Statale Emilio Segrè annuncia la vittoria del primo premio alla  Mad for Science Challenge , svoltasi il 26 maggio 2022. Il prestigioso riconoscimento è stato assegnato alla nostra  Sede di Mugnano  per il progetto  "Extremophiles for Future: Hot Enzymes vs Global Warming" , un’iniziativa che testimonia l’eccellenza del nostro Istituto nella ricerca scientifica e nella formazione di giovani talenti pronti a guidare il progresso tecnologico.SOURCE_IMAGE_15

Visione Strategica: Sostenibilità e Agenda 2030

Il progetto si fonda su una solida visione etica e normativa, allineandosi alla  Direttiva sulla Promozione delle Energie Rinnovabili (RED – 2009/28/CE) , che fissa al 20% la quota minima di energia da fonti rinnovabili nell'Unione Europea. Rispondendo alle sfide dell' Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile , il Liceo Segrè si pone in prima linea nella transizione energetica e nell'economia circolare.Il fulcro strategico è la riduzione della dipendenza dai combustibili fossili attraverso l'uso di materie prime rinnovabili. Nello specifico, il progetto valorizza le  biomasse lignocellulosiche  — scarti non destinati all'alimentazione — per la produzione di energia pulita, garantendo una drastica riduzione delle emissioni di gas serra e promuovendo una gestione responsabile delle risorse del pianeta.

Obiettivi Scientifici: Bioetanolo di Seconda Generazione

L'attività di ricerca mira alla produzione di  bioetanolo di seconda generazione  mediante processi avanzati di biocatalisi. A differenza della prima generazione, questo biofuel non entra in competizione con la filiera alimentare. Il processo tecnico segue una rigorosa sequenza biochimica volta a trasformare la complessità della biomassa in energia utilizzabile:

• Pre-trattamento fisico e chimico:  Preparazione della biomassa lignocellulosica per rendere accessibili i polimeri.

• Idrolisi enzimatica:  Utilizzo di enzimi specifici per la degradazione di lignina, cellulosa ed emicellulosa.

• Rilascio di Glucosio:  Fase intermedia cruciale in cui la scomposizione enzimatica libera gli zuccheri semplici.

• Fermentazione:  Trasformazione del glucosio in etanolo attraverso l'azione mirata dei lieviti.

• Distillazione:  Recupero del bioetanolo puro pronto per l'impiego come biofuel.

Il Cuore della Ricerca: Gli Enzimi Termofili di S. solfataricus

L'elemento di maggiore innovazione risiede nel legame tra eccellenza scientifica e identità territoriale. Il protagonista della ricerca è il  Sulfolobus solfataricus , un microrganismo estremofilo estratto direttamente dalla  Solfatara di Pozzuoli .Questa risorsa locale ci permette di affrontare un problema globale: il riscaldamento del pianeta. Il microrganismo produce i cosiddetti  "Hot Enzymes" (enzimi termofili) , biocatalizzatori straordinariamente resistenti, capaci di operare a temperature e livelli di acidità estremi. La ricerca si focalizza sull'identificazione dei geni di  S. solfataricus  preposti alla codifica di questi enzimi, ottimizzando la degradazione delle biomasse in condizioni industriali proibitive per gli enzimi convenzionali.

Eccellenza e Collaborazioni: La Rete Scientifica

Il successo di "Extremophiles for Future" nasce da una sinergia d'eccellenza con i vertici della ricerca accademica nazionale. Il Liceo Segrè collabora attivamente con:

• CNR IBBR-NA:  Istituto di Bioscienze e BioRisorse del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

• Università degli Studi di Napoli Federico II:  Dipartimento di Biologia.Gli studenti hanno il privilegio di confrontarsi con gruppi di ricerca leader nel settore, guidati dalla  Dott.ssa Beatrice Cobucci Ponzano  e dal  Prof. Marco Moracci , i cui studi sugli enzimi estremofili sono riconosciuti a livello internazionale per il loro impatto sulla bioeconomia.

Il Nuovo Biolaboratorio "Extremophiles Lab"

La vittoria della Mad for Science Challenge ha permesso la creazione dell' Extremophiles Lab , un ambiente di ricerca professionale dove gli studenti non sono semplici osservatori, ma operatori attivi in protocolli scientifici di alto livello. Il laboratorio è dotato di strumentazione d'avanguardia:

• Sistemi di protezione e sterilità:  Una cappa a flusso laminare  Alpina  e una cappa chimica  MOMOLINE EcoAir 2006  SOURCE_IMAGE_21.

• Analisi molecolare:  Celle elettroforetiche per la separazione del DNA e centrifughe da laboratorio ad alta velocità SOURCE_IMAGE_24.

• Colture e pesata:  Incubatori termostatici  ARGO LAB SKI 4  e bilance analitiche di precisione  XS .

• Precisione volumetrica:  Set completo di micropipette e vesteria tecnica per operare in sicurezza.

Percorso PCTO: La Timeline dell'Esperienza Studentesca

L'integrazione del progetto nei percorsi per le  Competenze Trasversali e per l'Orientamento (PCTO)  offre agli studenti dell'ultimo triennio con vocazione STEM un'esperienza formativa senza precedenti. Le attività, svolte in orario extracurricolare, prevedono lezioni teoriche preparatorie tenute dai ricercatori del CNR e della Federico II, seguite da sessioni sperimentali pratiche.La progressione didattica è strutturata su un ciclo quinquennale per garantire la padronanza completa delle tecniche di laboratorio:| Anno Scolastico | Timeline degli Esperimenti di Laboratorio: || I Anno | Esperimento I - Esperimento II || II Anno | Esperimento III - Esperimento IV || III Anno | Esperimento IV - Esperimento V || IV Anno | Esperimento II - Esperimento III || V Anno | Esperimento I - Esperimento II (Consolidamento V-I*) |

*Nota: Il quinto anno prevede il completamento del ciclo sperimentale e il consolidamento delle competenze avanzate di microbiologia e genetica.

Conclusione e Prospettive Future

"Extremophiles for Future" rappresenta un modello educativo d'avanguardia che fonde microbiologia, biologia molecolare e bioinformatica. Attraverso l' Extremophiles Lab , il Liceo Segrè non solo vince una sfida scientifica, ma forma una nuova generazione di ricercatori consapevoli, capaci di trasformare una risorsa del territorio in una soluzione per il futuro del pianeta. Invitiamo l'intera comunità scolastica e i nostri stakeholder a seguire con entusiasmo i prossimi traguardi della nostra ricerca.

Presentazione Power Point del Progetto