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Un chimico agli Stati Generali

In evidenza

Come Coordinatore di “Energia per l’Italia” VIncenzo Balzani aveva inviato al Presidente del Consiglio, Giuseppe Conte, un breve documento; è stato invitato alla giornata conclusiva degli Stati Generali, domenica e ci fa il seguente resoconto; in coda l’intervento che ha svolto.

Vincenzo Balzani.

Sono stato, come era previsto,  l’ultimo a parlare della mattinata. Prima di me avevano parlato, con inizio alle 9, ben dodici altre persone: dalla moda alle auto elettriche, dai polimeri degradabili alle industrie manifatturiere. Io ero stato convocato per le 12.  Erano presenti, oltre al presidente Conte, i ministri Gualtieri, Patuanelli, Manfredi e Speranza. Conte mi ha presentato in modo molto gentile e informato e mi dato la parola alle 12.55. In teoria si doveva finire alle 13, perché alle 14 Conte e i ministri dovevano ascoltare scrittori, architetti e altri.  Per ragioni di tempo ho pensato quindi di saltare l’introduzione e una parte della seconda pagina (i virus profughi, la citazione del libro di Wilson, l’enciclica del papa). Nel frattempo mi sono accorto che i ministri stavano attenti e, allora, ho deciso di andare avanti tagliando poco o nulla:  sostanzialmente ho detto tutto quanto mi ero ripromesso di dire. Quando ho finito, Conte mi ha ringraziato e ha detto che era d’accordo sulle rinnovabili, facendo notare però  che quando si prova a svilupparle si trovano sempre gruppi, spesso locali, di gente che protesta per i motivi più vari, e ha aggiunto che  l’Emilia ha fretta di ripartire (sottinteso: anche senza le rinnovabili). I ministri presenti hanno poi avuto 3 minuti ciascuno per un intervento su quello che avevano ascoltato durante tutta la mattinata. Patuanelli ha ripreso il mio discorso sul parco eolico in Adriatico meravigliandosi perché anche questo progetto trova opposizioni. Speranza, ha proposito dell’agire sulle persone anziché sulle “cose”, ha citato il libro La spinta gentile di Richard Thaler da cui avevo tratto i miei ragionamenti e che, però, nel mio intervento non avevo citato  espressamente. Questo mi ha fatto un’ottima impressione.

L’incontro è finito un po’ in fretta perché era tardi, ma sono riuscito a parlare un po’ con Speranza, che è molto favorevole alle nostre proposte,  poi a fermare Conte per il quale avevo preparato un pacchetto, che gli ho consegnato, contenente Energia per l’Astronave Terra, l’ultimo libro che ho fatto (Salvare il pianeta per salvare noi stessi) e una lampada fotovoltaica fatta in Cina e distribuita da SolarAid (associazione inglese) in Africa, così si ricorda meglio di noi. Conte poi mi ha ripetuto che è pronto a considerare documenti che gli giungano entro pochi giorni; poi chiuderà.

Con i miei colleghi di energiaperlitalia abbiamo pensato di inviargli entro domani sera: 1) il mio intervento scritto; 2) un breve documento separato che raccolga idee che io ho trascurato e, soprattutto, che descriva in modo più approfondito un numero maggiore di interventi urgenti/subito fattibili, descrivendoli meglio di come ho fatto io brevemente nel mio testo . 3) dopo quanto ha detto Conte nella conferenza stampa di ieri sera (utilizzo da parte di ENI del metodo CSS (Carbon Sequestration and Storage ) per sequestrare e immagazzinare CO2 nelle caverne lasciate libere dal metano estratto a Ravenna), ho anche  pensato di mandargli anche un breve documento riservato con qualche commento personale sulla politica di ENI.

Stati Generali 21 giugno 2020

Energia e ambiente

Intervento di Vincenzo Balzani (Università di Bologna)

 

In una famosa fotografia della NASA, scattata dalla sonda spaziale Cassini quando si trovava a una distanza di 1,5 miliardi di chilometri dalla Terra, il nostro pianeta appare come un puntino blu-pallido nel buio cosmico. Molto interessante e anche istruttivo guardare le foto della Terra prese da molto lontano, perché ci si rende conto di quale sia la nostra condizione: siamo passeggeri di una astronave che viaggia nell’infinità dell’Universo. Si tratta di  un’astronave del tutto speciale che non potrà mai atterrare da nessuna parte, non potrà mai attraccare a nessun porto per far rifornimento o scaricare rifiuti. E se qualcosa non funziona o si rompe dobbiamo ripararla da soli, senza neppure scendere. Penso che si dovrebbe mostrare questa foto in cui la Terra appare come un puntino e si dovrebbe commentare questo concetto della Terra come Astronave in tutte le scuole e, ancor più, nei corsi universitari che aprono alla carriera politica.

Ritorno alla normalità?

Recentemente sul nostro pianeta si è diffuso un virus, il coronavirus responsabile della malattia Covid-19, che ha provocato una crisi sanitaria dalla quale stiamo uscendo a fatica. Man mano che la crisi si attenua, si sente sempre più frequentemente auspicare un “ritorno alla normalità”, cioè alla situazione precedente allo sviluppo della pandemia.

Molti dimenticano che la cosiddetta normalità era caratterizzata da altre due crisi: la crisi ecologica e la crisi sociale. Due crisi certamente non meno gravi di quella sanitaria provocata dal virus, che ha causato circa 190 mila morti in Europa e 35 mila in Italia. Cifre che hanno impressionato l’opinione pubblica, almeno quella parte di opinione pubblica che non sa che l’inquinamento causa in Europa ogni anno circa 650 mila morti, quindi più di 3 volte quelli provocati dal virus. In Italia, le vittime della pandemia, circa 35 mila, sono state meno della metà di quelle, circa 80 mila, causate in media annualmente dall’inquinamento.

La pandemia certamente sta facendo anche molti danni sociali, ma ricordiamo che prima della pandemia, cioè nella situazione di normalità a cui molti dicono di voler tornare, in Italia c’erano 5 milioni di persone in povertà assoluta e altri 9 milioni in povertà relativa, e che l’1% più ricco possedeva quanto il 70% più povero.

Non ha senso, poi, tornare alla cosiddetta normalità anche perché è scientificamente accertato che sono proprio le due crisi ecologica e sociale che causano e propagano le pandemie. Secondo gli scienziati, infatti, il virus è passato da animali selvatici all’uomo a causa dei nostri errori nel rapporto con la Natura: degradazione dell’ambiente, cambiamento climatico, esagerata antropizzazione del suolo, perdita di biodiversità, abbattimento delle foreste, sproporzionato uso delle risorse, crescente consumo di prodotti animali, anche animali selvatici da parte dei più poveri.

I virus sono in qualche modo “profughi” della distruzione ambientale causata dalla progressiva occupazione dell’uomo di tutti gli ambienti naturali. Stavano bene nelle foreste e nei corpi di alcuni animali selvatici, li abbiamo costretti ad uscire dai loro habitat e hanno colto l’occasione per moltiplicarsi nei nostri corpi. Ricordo che in un suo recente libro un grande scienziato, Edward Wilson, propone provocatoriamente di lasciare metà della Terra alla Natura se vogliamo vivere bene in questo pianeta.

Tutto questo ci dice che dobbiamo cogliere l’uscita dalla pandemia come un’opportunità per cercare di rimediare alle crisi ecologica e sociale, per correggere cioè il nostro modello di sviluppo e per avviarci verso l’imprescindibile obiettivo della sostenibilità, ecologica e sociale.

Infatti, come ha scritto papa Francesco nell’enciclica Laudato si’: «Non ci sono due crisi separate, una ambientale e un’altra sociale, bensì una sola e complessa crisi socio-ambientale che va affrontata con una visione unitaria dei problemi ecologici ed economici».

Le tre necessarie transizioni

Per uscire dalla crisi ecologica e sociale dobbiamo compiere tre passi concreti in avanti, verso il futuro: come ci ricordano Greta e gli altri ragazzi di Fridays for Future, è un dovere che abbiamo nei confronti dei nostri giovani. I tre passi che dobbiamo fare sono tre transizioni volte a  correggere il nostro modello di sviluppo: la transizione energetica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili, la transizione economica dall’economia lineare alla economia circolare e infine, la transizione culturale dal consumismo alla sobrietà.

La transizione energetica

I  combustibili fossili sono molto comodi da usare, ma da più di 30 anni ci siamo accorti che il loro utilizzo causa due gravi problemi: l’inquinamento, a cui si è già accennato, e il cambiamento climatico.

Oggi nel mondo consumiamo, ogni secondo che passa, e i secondi passano in fretta, 250 tonnellate di carbone, 1000 barili di petrolio e 105.000 metri cubi di gas metano producendo, sempre ogni secondo, 1000 tonnellate di anidride carbonica, CO2. Questo gas, immesso nell’atmosfera, avvolge il globo terrestre come un mantello che permette ai raggi solari di raggiungere il suolo, ma poi impedisce al calore di uscire. L’accumulo di anidride carbonica attorno alla Terra provoca quindi un effetto serra che produce il cambiamento climatico.

Nel dicembre 2015, dopo 25 anni di discussioni, 196 Paesi riuniti sotto l’egida dell’ONU hanno elaborato un accordo, noto come Accordo di Parigi, con il quale si riconosce nel cambiamento climatico il pericolo più grave per l’umanità. Come è ben noto, il cambiamento climatico causa lo scioglimento dei ghiacci, l’innalzamento del livello dei mari, l’avanzamento della siccità in molte regioni del mondo, eventi metereologici violenti e, se non lo fermiamo, causerà danni irreversibili al pianeta nell’arco di pochissimi anni.

Sempre sotto l’egida dell’ONU si è  formato da tempo anche un panel di scienziati, il famoso IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), che studia l’andamento del cambiamento climatico e suggerisce ai politici cosa si dovrebbe fare per fermarlo. Nell’enciclica Laudato si’, scritta con la consulenza di molti bravi scienziati, papa Francesco afferma con forza che “I combustibili fossili devono essere sostituiti senza indugio, ma che la politica e l’industria rispondono con lentezza, lontane dall’essere all’altezza delle sfide

Abbandonare l’uso dei combustibili fossili, dai quali otteniamo gran parte (circa 80%) dell’energia che usiamo, può sembrare un problema che non ha soluzione; la soluzione, invece c’è: consiste nello sviluppare e utilizzare, al posto dei combustibili fossili, le energie rinnovabili fornite dal Sole, dal vento e dalla pioggia. Queste energie non producono CO2 e neppure inquinamento; per di più, forniscono direttamente energia elettrica, una forma di energia molto più efficiente del calore generato dai combustibili fossili e sono diffuse e distribuite equamente sul nostro pianeta. Gli scienziati hanno dimostrato che non solo questa transizione si può fare, ma anche che, oltre ad eliminare inquinamento e frenare il cambiamento climatico, è molto vantaggiosa per altri motivi. Stime concordi di molti economisti, fra i quali il premio Nobel J. Stiglitz, valutano infatti che le energie rinnovabili, a parità di capitale investito, creano 3 volte più occupati delle fonti fossili, per cui gli investimenti nelle energie rinnovabili sono anche i più efficaci per il rilancio dell’economia. Un gruppo della Università di Stanford ha svolto un’indagine dettagliata sui benefici che la transizione porterà in vari Paesi. Per quanto riguarda l’Italia, lo studio afferma che l’energia necessaria al nostro Paese si può ricavare essenzialmente da eolico, fotovoltaico e idroelettrico, con un piccolo contributo di geotermico. Ha anche valutato che per la costruzione degli impianti necessari si occuperà non più dello 0,26% del territorio e che si creeranno 138.000 posti di lavoro per la costruzione degli impianti e altri 140.000 per il funzionamento.

La transizione energetica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili è però fortemente ostacolata dalla lobby dei combustibili fossili (in Italia, da ENI). Per cui siamo in una strana situazione in cui il futuro, cioè le energie rinnovabili, è già presente, ma il passato, cioè i combustibili fossili, non vuole passare. Il passato non vuole passare perché ci sono in gioco enormi interessi, non solo economici. Poiché non c’è spazio per entrare nei dettagli, si ricorda solo che l’attuale AD di ENI, nelle numerose interviste rilasciate ai giornali anche nelle ultime settimane, insiste sul fatto che le energie rinnovabili non sono ancora mature, per cui, secondo lui, bisognerà andare avanti ancora per molti decenni con i combustibili fossili. Per smentire questa favola delle energie rinnovabili non mature, basta fare un semplice confronto: la fotosintesi naturale converte l’energia solare in energia chimica con un’efficienza energetica dello 0,2%, mentre il fotovoltaico converte l’energia solare in energia elettrica con un’efficienza del 20%, cioè 100 volte maggiore! A ciò si può aggiungere un altro numero: attualmente gli impianti fotovoltaici installati nel mondo generano una quantità di elettricità pari a quella generata da 170 centrali nucleari, senza produrre scorie radioattive e senza produrre anidride carbonica. Quindi, per favore, l’AD di Eni smetta di dire che le energie rinnovabili non sono mature; si renda conto, piuttosto, che il fotovoltaico è un formidabile successo dell’ingegno umano e un’innovazione veramente grande che contribuirà ad eliminare l’uso dei combustibili fossili.

Italia e Europa, prima della pandemia, non si sono mostrate particolarmente attive nel promuovere la transizione energetica. Il nostro gruppo energiaperlitalia ha pubblicamente criticato il PNIEC (Piano Nazionale Integrato Energia e Clima) perché, pur contenendo elementi positivi, è formulato in modo che i combustibili fossili rimarranno la fonte prevalente di energia in Italia non solo al 2030, ma anche fino al 2040. E’ evidente che nella stesura di questo piano energetico del Governo ci sono state forti pressioni della lobby dei combustibili fossili.

Ora le cose, almeno a livello europeo, sono cambiate. E’ stato lanciato un piano ben finanziato, il Green Deal europeo, che è una strategia articolata per azzerare le emissioni climalteranti entro il 2050, ridurre l’inquinamento, proteggere il pianeta e far sì che la transizione energetica sia socialmente giusta ed inclusiva. L’Italia non deve perdere questa occasione che, fra l’altro, può fare emergere le grandi potenzialità della nostra industria manifatturiera perché fotovoltaico, eolico, sistemi di accumulo dell’energia elettrica e tutto quello che riguarda le energie rinnovabili si basa proprio su questo tipo di industria, in cui noi siamo maestri.

Abbiamo visto con piacere in questi giorni che è stato presentato un progetto per la costruzione di un parco eolico nell’Adriatico al largo di Rimini: 59 pale alte 125 metri capace di generare 330 MW. Un ottimo progetto, al quale naturalmente si oppongono i conservatori che non sanno vedere la bellezza delle pale eoliche e ai quali, comunque, va detto che se non vogliono le energie rinnovabili dovranno tenersi i combustibili fossili con inquinamento e cambiamento climatico, oppure vivere al buio. A questo proposito ricordiamo che oggi l’eolico a livello mondiale fornisce al mondo una quantità di energia elettrica pari a quella che sarebbe generata da 270 centrali nucleari.

Quindi, il suggerimento di energiaperlitalia è questo: il Governo per rilanciare l’economia e aumentare i posti di lavoro deve favorire e sviluppare la produzione e l’uso delle energie rinnovabili. In Europa dovremo opporci, come dice il segretario dell’ONU, ad ogni tentativo che gli aiuti post corona-virus vadano alle industrie e alle attività che inquinano. Naturalmente, questo dovremo farlo anche noi in Italia. Ricordiamo che, secondo dati del Ministero dell’Ambiente, nel 2018 i sussidi e le agevolazioni a fonti energetiche con dannoso impatto ambientale (essenzialmente i combustibili fossili) ammontavano a 16,9 miliardi, mentre quelli a favore di fonti con impatto ambientale favorevole (cioè le energie rinnovabili) erano di 13,7 miliardi. Quindi siamo all’assurdo che i combustibili fossili, responsabili dei danni alla salute e del cambiamento climatico, sono addirittura maggiormente incentivati rispetto aelle energie rinnovabili che, invece, dovranno salvarci da queste sciagure. Riteniamo anche che nel Green Deal europeo l’Italia deve assumere un ruolo di leader, se non altro perché abbiamo molto più Sole di quello che hanno gli insopportabili “paesi frugali”.

La transizione economica

Dall’economia lineare all’economia circolare

Un altro punto da mettere all’ordine del giorno nel rilancio dell’economia post-virus è la transizione dall’economia lineare, caratterizzata dall’usa e getta, all’economia circolare. Non è possibile continuare con «l’usa e getta» perché è un sistema ecologicamente insostenibile: porta da una parte all’esaurimento delle risorse e dall’altra all’accumulo di quantità enormi di rifiuti, sempre dannosi. Senza soffermarsi su questo punto che dovrebbe essere stato discusso nei giorni scorsi, si vuole solo sottolineare due aspetti del problema. Il primo è che per il successo dell’economia circolare non è sufficiente la raccolta differenziata; è infatti necessario intervenire anche nella fase di progettazione affinché gli oggetti a fine uso siano facilmente disassemblabili, così da poter riciclare più facilmente gli elementi di ogni singolo componente. Il secondo aspetto, invece, è che la differenza fondamentale fra economia lineare e economia circolare riguarda l’energia: l’economia lineare è alimentata dai combustibili fossili, mentre l’economia circolare deve utilizzare l’energia solare e le altre fonti di energia (eolica, idrica) ad essa collegate. Ecco quindi che la seconda transizione, quella dall’economia lineare alla economia circolare, non può realizzarsi completamente se non si porta a termine la transizione dai combustibili fossili alle energie rinnovabili.

La crescita

Riguardo all’economia, c’è anche un problema più generale su cui facciamo solo una breve considerazione.

La situazione pre-virus era caratterizzata dalla parola crescita, collegata al PIL. Nei piani di rinascita si ricomincia a parlare di crescita in modo sempre più insistente. Tutto deve crescere perché tutto quello che cresce fa aumentare il PIL. Se consideriamo che il pianeta, l’unico luogo dove possiamo vivere, ha risorse limitate, non dovrebbe essere difficile capire che una crescita senza limite di tutte le produzioni è semplicemente impossibile.

Quindi, non bisogna tornare semplicemente alla crescita, ma ogni volta che qualcuno pronuncia la parola crescita bisogna interrogarsi: è necessaria? è possibile? che conseguenze comporta per la salute del pianeta? che conseguenze comporta per  la società? Se la crescita non rispetta l’ambiente e non riduce le disuguaglianze, che sono i due punti deboli della nostra società, quella crescita non è progresso e quindi non bisogna perseguirla. Esempi: la crescita del PIL connessa all’acquisto (es. aerei Tornado) o alla vendita (es. navi militari all’Egitto) di armi non va assolutamente perseguita, così come non si deve favorire l’estensione delle autostrade a scapito delle linee ferroviarie, perché l’energia rinnovabile sarà elettrica e quindi i trasporti, particolarmente delle merci, dovranno prevalentemente avvenire su ferrovia e non su strada.

La Terra come limite

C’è un altro concetto importante da chiarire quando si parla di energia. Le energie rinnovabili primarie, quelle del Sole, del vento e dell’acqua, per essere utili devono essere convertite in energie di uso finale, cioè elettricità. Per far questo è necessario costruire congegni e strutture materiali (pannelli fotovoltaici, pale eoliche, dighe, ecc.) usando le risorse minerali che ci può fornire la Terra. Ma nella Terra c’è quello che c’è, non quello che noi vorremmo ci fosse. Possiamo fare l’esempio del Neodimio, un elemento che forse molti non sanno cosa sia, ma che è importantissimo per il buon funzionamento delle pale eoliche. In Italia di Neodimio non ce n’è: è quasi tutto in Cina. Da questo fatto dobbiamo trarre la lezione che nessuno può fare da solo, sono importantissimi tutti gli scambi commerciali per giungere alla sostenibilità ecologica globale.

C’è poi un’altra lezione da imparare. Il nostro limite per le risorse è la Terra, la limitata disponibilità e la non uniforme distribuzione delle risorse materiali di cui abbiamo bisogno. Degradare il pianeta vuol dire ridurre le risorse disponibili.  Alla scarsità di materiali si potrà ovviare, in parte, con il riciclo (economia circolare). Ma è molto probabile che con le energie rinnovabili non sarà possibile produrre tutta l’energia che vorremmo, per poi sprecarla e, certamente, saremo ancora una volta di fronte al problema della disuguaglianza fra le varie nazioni, con tutto ciò che essa comporta.

Transizione culturale

Dal consumismo alla sobrietà

Nel tentativo di risolvere, o almeno attenuare i problemi della relativa scarsità di risorse materiali e delle disuguaglianze, possiamo porci una domanda limitandoci sempre al tema dell’energia, anche se il ragionamento può essere facilmente esteso ad altre risorse.

La domanda è: di quanta energia abbiamo effettivamente bisogno? Sappiamo bene che nei paesi ricchi gran parte dell’energia viene sprecata e d’altra parte indagini e statistiche rivelano che il benessere delle persone non è direttamente proporzionale all’energia che consumano. Vediamo allora qualche numero. Ogni cittadino americano impiega mediamente l’equivalente di 12.000 watt di potenza, il doppio di un cittadino europeo (6.000 watt). Indagini dimostrano che il benessere delle persone negli Stati Uniti non è maggiore di quello delle persone in Europa. Non solo, ma nel 1960 ai cittadini europei bastavano 2.000 watt pro-capite per vivere bene. Partendo da queste considerazioni scienziati svizzeri hanno stimato che 2000 W rappresentano una quantità sufficiente di energia per vivere in modo confortevole e il Governo svizzero ha quindi proposto una legge per ridurre a 2000 W il consumo di energia per persona entro il 2050. Tale legge è stata sottoposta a referendum e approvata dalla maggioranza dei cittadini svizzeri nel 2017. Quindi, si può star bene consumando meno energia.

A questo punto rimane un problema sottile. Come si può fare a ridurre il consumo di energia quando si è abituati a sprecarla? Chi studia questo problema indica due strategie: la prima è agire sulle cose, cioè aumentare l’efficienza energetica di tutte le apparecchiature che usiamo. Quindi: automobili e lampadine che consumano meno, infissi che impediscono l’uscita del calore dalle abitazioni, ecc. L’esperienza dimostra, tuttavia, che l’aumento dell’efficienza delle «cose» spesso non porta a una riduzione sostanziale del consumo di energia per diversi motivi, fra cui il cosiddetto «effetto rimbalzo». Può accadere, infatti, che un aumento dell’efficienza energetica incoraggi un maggiore utilizzo dei servizi energetici. Ad esempio, quando una persona sostituisce una vecchia auto con una meno inquinante spesso finisce per usarla più di quella vecchia.

Se si vuole realmente consumare meno energia per contribuire alla sostenibilità ecologica e sociale bisogna agire sulle persone, prima che agire sulle cose. Bisogna partire dal concetto di sufficienza e convincere, sollecitare gentilmente (si veda La spinta gentile, di Richard Thaler) e, in casi estremi, obbligare le persone con leggi e sanzioni, a ridurre l’uso non necessario dei servizi energetici. Per risparmiare realmente energia non basta «fare con meno», bisogna «fare meno»: minor consumo di prodotti inutili, minor velocità in autostrada, meno viaggi non strettamente necessari e così via. Se poi la “cosa” che si usa, dopo aver adottato la strategia della sufficienza, è più efficiente si avrà un risparmio ancora maggiore: è il «fare meno (sufficienza) con meno (efficienza)». Questi concetti possono essere applicati a qualsiasi risorsa, poiché tutte le risorse della Terra sono, più o meno, limitate.

Ecco allora la terza transizione da attuare per raggiungere la sostenibilità (ecologica, sociale ed economica): dal consumismo al risparmio, alla sufficienza, o, meglio, alla sobrietà. Senza adottare stili di vita ispirati alla sobrietà non si potrà andare molto lontano.

Conclusione

E’ chiaro che le tre transizioni di cui si è parlato richiedono un forte impegno e grandi investimenti. Ma intanto si può iniziare dalle piccole cose, ma pur sempre significative.

Ad esempio:

– eliminare gli ostacoli alla diffusione delle energie rinnovabili, consentendo ai consumatori di unirsi in comunità, come già accade in Europa, per condividere l’energia prodotta da fonti rinnovabili a livello di condominio o di quartiere o di gruppi di imprese

– eliminare i sussidi e le agevolazioni ai fossili, passandoli alle energie rinnovabili.

– dismettere le 8 centrali elettriche a carbone, cosa che il Governo ha promesso di fare entro il 2025, senza rimpiazzarle con centrali a gas.

 

Sul Ripassone di Scienze di ENI.

In evidenza

Vincenzo Balzani, Margherita Venturi e Claudio Della Volpe

ENI ha pubblicato un documento web, chiamato il Ripassone di Scienze, che ha lo scopo di aiutare gli studenti a superare l’esame di maturità. Anche se siamo in netto contrasto con le politiche energetiche di ENI e con il suo modo ingannevole di fare pubblicità, un documento del tipo il Ripassone di Scienze potrebbe essere utile per gli studenti e quindi l’abbiamo accolto con favore. In fin dei conti, ENI è la nostra maggiore industria chimica e quindi è giusto che fornisca agli studenti un mezzo che, nel contempo, possa aiutarli a superare l’esame di stato e, soprattutto, indurli a scegliere corsi universitari nell’ambito scientifico. Per far questo, ad esempio, nel caso della Chimica sarebbe stato utile ricordare che solo per mezzo della Chimica si potranno risolvere i 4 problemi più importanti per l’umanità: salute, cibo, energia, e materiali.

Ma il Ripassone non parla di argomenti importanti. Presenta semplicemente una serie di 200 domande, con risposte a quiz, su 68 argomenti di 4 materie: Biologia, Chimica, Fisica e Scienze della Terra.

Inoltre, abbiamo constatato che il Ripassone non solo non è scientificamente educativo, ma ha anche gravi lacune come strumento puramente mnemonico e in alcuni casi introduce addirittura concetti sbagliati.

(Nota 1)1˜

Per ragioni di spazio ricordiamo solo alcuni esempi.

Chimica; argomento: il pH; domanda n.ro 2:

La domanda è assurda in sé perché diluendo (con acqua) una soluzione acida non si può mai arrivare a pH 9. Ma andiamo ad esaminare la risposta corretta, che è detta essere la C:

Intanto questa non è la risposta al quesito. In secondo luogo, la risposta è in sé assurda perché diluendo un acido con acqua, come caso estremo di diluizione all’infinito, si resta con acqua pura, che ha pH = 7 in quanto dissociandosi l’acqua produce lo stesso numero di ioni H+ e OH, con una costante di equilibrio [H+ ] ´ [OH] = 10-14, e quindi con [H+ ] = 10-7, cioè pH = 7; mentre la risposta “corretta” secondo ENI è pH = 9.

Quindi è sbagliata la domanda perché non è possibile in alcun modo per semplice diluizione trasformare una soluzione acida in una basica, e, fatalmente è sbagliata la risposta perché non ci sono risposte corrette a domande senza senso. Per di più la non risposta confonde le idee con un esempio non pertinente . (Nota 2).2•

Passiamo a un’altra domanda che, come diremo sotto, è della massima importanza non solo in Chimica, ma anche in tutte le altre scienze:

Chimica; argomento: i legami chimici; domanda n.ro 5:

Anche in questo caso la domanda ha due gravissimi errori: anzitutto non si dice di quali molecole si tratti, ma si mostrano solo formule di struttura. Nella formula C ogni atomo di idrogeno è legato all’ossigeno con un simbolo che sembra un doppio legame: è, infatti, esattamente uguale a quello che lega i due atomi di ossigeno nella formula B e i due atomi di ossigeno al carbonio nella formula A (in questi due casi il legame è effettivamente doppio). Gli studenti e forse anche alcuni professori saranno colpiti da un dubbio: ma C di che molecola è mai la formula? Anche alle elementari si sa che l’idrogeno forma sempre solo un legame singolo. Probabilmente si tratta di una sorta di bastoncino generico per tutte e tre le fomule, ma l’ambiguità rimane. Quindi nasce l’idea che la domanda parli di C come di uno schema su cui ragionare in confronto a A e B. Ad esempio, se consideriamo semplicemente le formule A, B e C come sono mostrate, quale è polare? Oppure: se qualche pazzo teorico ultimamente, a nostra insaputa, avesse trovato evidenza per doppi legami dell’ossigeno con l’idrogeno, quale è polare? Con questi dubbi, che la formula C giustifica, si può pensare che si tratti di una domanda tranello e che quindi la risposta giusta sia “nessuna”. Naturalmente ogni persona sensata può anche pensare che C sia, anche se non le assomiglia, la normale molecola d’acqua, con legami semplici, e che è angolare e, quindi, polare.

Non era più giusto fare una domanda del tipo: quale fra queste tre molecole, CO2, O2 e H2O è polare?

Che la domanda fosse assurda probabilmente lo hanno capito gli stessi autori e questo è forse il motivo per cui nella risposta rimandano ad una lezione di Scienza in classe del sito eniscuola (http://scienzeinclasse.eniscuola.net/corsi/Corso88/story_html5.html?lms=1) dove, dopo aver mostrato la formula angolata della molecola d’acqua, in una pagina successiva introducono il legame a idrogeno così: Questo legame è causato dalla concentrazione della carica negativa del dipolo in un atomo molto piccolo, come quello dell’ossigeno dell’acqua, avente coppie di elettroniche libere. Questa maggiore densità di carica positiva (?) rende l’attrazione fra una molecola e l’idrogeno di una molecola adiacente più intensa rispetto ad altre interazioni dipolo-dipolo. Quel “positiva” dovrebbe essere negativa, ma questo è chiaramente un lapsus.( http://scienzeinclasse.eniscuola.net/corsi/Corso88/story_html5.html?lms=1)

E ora veniamo alla Fisica con qualche esempio

E questa è la risposta (la B se schiacciate, ossia 5.3), ma….:

Lasciamo stare il punto interrogativo, casomai dipende dal browser, ma anzitutto la seconda risposta è 5.3m/s non 0.58m/s; inoltre come mai la lunghezza di una singola circonferenza viene divisa per 3 e non moltiplicata per 3 dato che i giri al secondo sono 3? 2𝜋 x 0.28 x 3=5.3 m/s.

Errori del genere possono anche essere formali, ma generano negli studenti tanta confusione.

Un uomo corre con una accelerazione costante di 72 km/h?

Ma (a parte il valore numerico) questa è una velocità non una accelerazione!

Un altro errore che può essere solo formale, ma certamente, ancora una volta crea un’enorme confusione.

Insomma, un pasticcio questo Ripassone; l’idea di partenza è buona, però ci sono troppi errori formali e sostanziali capaci di destabilizzare gli studenti. Rimaniamo, quindi, dell’idea manifestata anche in altri post, che il mestiere dell’insegnante debba essere svolto da chi è insegnante e nelle materie di cui si è effettivamente esperti. Non a caso il mestiere dell’insegnante è il più difficile del mondo, come quello del genitore: ha la grande responsabilità di formare i cittadini del futuro.

Note di approfondimento.

1

Nota 1.

Di ENI  e della sua pubblicità ingannevole abbiamo parlato più volte contestandone la natura non corretta, una cosa che d’altronde è stata riconosciuta anche da organi istituzionali, come abbiamo raccontato nel nostro blog; ENI si è presentata come chi difende l’ambiente con le sue scelte, chi vende combustibili più puliti, ma è poi risultato che non è vero, chi è scelto dai presidi per illustrare le scelte della sostenibilità, ma poi non abbandona i fossili; qui sotto una lista dei nostri ultimi commenti.

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2020/05/02/il-futuro-non-aspetta-e-allora-la-scuola-lo-affida-a-eni/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2020/03/06/eni-e-dintorni/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/07/22/eni-e-prima-ma-anche-ultima/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/06/16/la-pubblicita-di-eni-2-quanto-e-verde-la-chimica-verde/

https://ilblogdellasci.wordpress.com/2017/06/09/la-pubblicita-di-eni-il-metano-ci-da-una-mano-o-no/

2•Nota 2. Per approfondire il tema supponete il caso più semplice di un acido forte monoprotico, come HCl, dunque completamente dissociato; questo significa che per avere un pH = 5 occorre preparare una soluzione di HCl 10-5 M; se la diluite arriverete velocemente in una condizione in cui non potete trascurare l’equilibrio di dissociazione dell’acqua e dovete allora allargare la rappresentazione del sistema considerando questa dissociazione oltre alla diluizione dell’acido forte; a mano a mano che si diluisce la concentrazione di H+ prodotta dall’acido diventa paragonabile e, poi, perfino inferiore a quella che l’acqua produce spontaneamente; sotto a quel valore, pari a 10-7 M, non riuscite a scendere affatto.

Il problema numerico si affronta aggiungendo una seconda equazione a quella scritta nel testo [H+] ´ [OH] = 10-14: la somma delle cariche positive e negative deve essere sempre uguale perché in caso di eccesso di una delle cariche le forze elettriche repulsive sarebbero così forti da disgregare la materia stessa.

[H+] =[OH] + [Cl]

Ora lo ione cloruro se lo diluite 10.000 volte arriverà effettivamente a 10-9 M, ma lo stesso non avverrà per gli idrogenioni a causa del contributo della dissociazione dell’acqua.

Ed ecco che varrà: [H+] = [OH] + 10-9.

Il sistema di due equazioni in due incognite si può risolvere sostituendo nell’equazione [H+] ´ [OH] = 10-14 l’espressione di [H+] sopra riportata e, quindi, risulta: [OH] ´ ([OH] + 10-9) = 10-14

Ed eccovi con una equazione di secondo grado in OH la cui unica soluzione fisica, positiva è 0.995 ´ 10-7. La concentrazione di H+ sarà dunque (a causa dell’equilibrio di dissociazione) 1.005 ´ 10-7 M, che corrisponde a un pH di pochissimo inferiore a 7.

In definitiva se diluite un acido forte a pH = 5 di diecimila volte avrete un’acqua quasi pura, ma NON UNA BASE!!

Con un acido debole la situazione è identica nel senso che se diluite un acido debole, quello si dissocerà ancor più e si comporterà in pratica come un acido forte molto diluito, ma non potete in alcun modo per semplice diluizione trasformare una soluzione acida in una basica.

Giornata mondiale dell’ambiente 2020

In evidenza

Claudio Della Volpe

Questo blog dalla sua fondazione persegue l’obiettivo della discussione, della presa di coscienza, dell’azione e delle proposte concrete sui temi della chimica e dell’ambiente; siamo pienamente coscienti che viviamo un’epoca, l’Antropocene, in cui l’azione umana nei confronti della Natura ha raggiunto un peso insostenibile, che rischia di danneggiare irreversibilmente la rete della natura con riflessi importanti anche su noi stessi.

La crisi è generale, fu denunciata già decenni fa da gruppi isolati di scienziati (si pensi a Limits to growth e ad Aurelio Peccei,  a Rachel Carson, a Barry Commoner e in Italia a Giorgio Nebbia, a Enzo Tiezzi, a Francesco Dondi, a Guido Barone) ed oggi è divenuta consapevolezza comune grazie alle prese di posizione di grandi istituzioni come l’ONU o la Chiesa cattolica.

Noi sappiamo oggi che una crescita economica continua (inclusa quella della popolazione) e votata al raggiungimento del massimo profitto è sbagliata e deve essere cambiata; la produzione lineare che accumula nella biosfera gas di scarico delle combustioni (ossidi di carbonio, azoto e zolfo), prodotti di sintesi non degradabili (POPs, metalli pesanti), che altera tutti i cicli degli elementi distruggendone il delicato equilibrio globale, che fa scomparire decine di specie all’anno sottraendo o inquinando territorio per i bisogni di una sola specie, la nostra, non è compatibile con la sopravvivenza della rete naturale e con la nostra stessa sopravvivenza.

Il riscaldamento globale, la pandemia del coronavirus, l’inquinamento delle acque e dell’aria sono la prova di quanti limiti naturali sono stati violati; la situazione di degrado ha superato ogni livello di guardia. Le centinaia di migliaia di morti da coronavirus non sono un fulmine a ciel sereno ma il risultato combinato di distruzione e abuso delle zone selvatiche, di consumi eccessivi di carne e di riduzione o inesistenza dell’assistenza sanitaria pubblica.

Ovviamente c’è bisogno di cambiamenti tecnici: energie rinnovabili e riciclo dei materiali sono certamente necessari e urgenti; ma c’è soprattutto bisogno di cambiare obiettivi di vita, modi di produzione e riproduzione della nostra vita materiale, organizzazione sociale ed economica; molte delle regole attuali sono incompatibili con il controllo di questi fenomeni, non solo la tecnologia dominante, la combustione dei fossili; a partire da un mercato che è libero solo per i grandi profittatori e speculatori. Il mercato moderno è sostanzialmente incompatibile con la sostenibilità.

Non basta cambiare tecnologia; un mondo sostenibile non è un mondo votato al massimo profitto, alla crescita continua ma che usa le rinnovabili, l’auto elettrica e fa il riciclo. No, non bastano.

E’ un mondo diverso, dove le diseguaglianze sono ridotte o assenti, dove si produce per i bisogni non per il profitto, dove la Scienza è uno strumento di conoscenza e di condivisione , non di potere.

Ecco perché, pur solidali con i contenuti dei documenti che sono stati prodotti dalle tante associazioni ambientaliste dobbiamo distanziarci dai titoli e da certo linguaggio usato.

Quando per esempio Legambiente titola: La chimica che inquina l’acqua https://www.legambiente.it/h%E2%82%82o-la-chimica-che-inquina-lacqua/

un rapporto certamente condivisibile e ben fatto; ma ci sono due cose da ricordare:

non è la chimica come tale che inquina l’acqua, cioè l’uso di sostanze prodotte  industrialmente e basta; ma è un uso smodato e scorretto delle medesime da parte di organizzazioni produttive che non sono sufficientemente controllate e che hanno come obiettivo non soddisfare bisogni ma fare soldi; la chimica si può usare diversamente per esempio per produrre i materiali che poi costituiscono l’ossatura delle energie rinnovabili, ma  anche i processi che servono a depurare l’acqua di scarico e ricondurre sotto controllo il ciclo principale messo fuori uso dall’uomo: il ciclo dell’acqua.

Il rapporto di Legambiente è giusto ma almeno il titolo è sbagliato insomma; e direi anche il trascurare che c’è una chimica positiva che aiuta, che pulisce, che depura, che ricicla.

Tutto è chimica, compresa l’acqua! dunque non è possibile che sia la chimica COME TALE che inquina, sono gli uomini che la usano male, sono gli speculatori, quelli che mettono avanti a tutto l’economia e il profitto, che inquinano, quelli che si nascondono dietro una risciacquatura verde, ma in realtà fortemente ingannevole come l’ENI la principale industria nazionale di fossili  che invece di cambiare registro continua a sostenere che il metano ci da una mano (ma sfortunatamente è un gas serra di molto peggiore della CO2) e che si maschera dietro le finestre fotovoltaiche a bassa efficienza, dietro il ripassone di scienze  per addomesticare i futuri consumatori; ma quei consumatori sono soprattutto futuri cittadini a cui noi chimici, svincolati dal ricatto delle grandi industrie dominanti il mercato e spesso la ricerca, dobbiamo dire la verità: cambiare la tecnologia, cambiare il modo di produrre, tenere a freno la crescita della popolazione e l’occupazione di territorio, riequilibrare i cicli degli elementi a partire dal carbonio, lasciare liberi il mare ed i selvatici per un mondo effettivamente sostenibile; produrre per vivere meglio e non vivere per produrre sempre più.

Michael Faraday e la scoperta del Benzene.

In evidenza

Roberto Poeti

E’ il 1825 quando Michael Faraday (1791-1867) pubblica nella rivista Philosophical Transactions of the Royal Society l’articolo “Su nuovi composti del carbonio e idrogeno, e su certi altri prodotti ottenuti durante la decomposizione dell’olio con il calore “. Nell’articolo è contenuta la descrizione degli esperimenti condotti da Faraday nel laboratorio al seminterrato della Royal Institution nell’arco di molti mesi o forse anni che lo portano alla scoperta del Benzene e altri idrocarburi. La traduzione completa dell’articolo è disponibile in:

  https://www.robertopoetichimica.it/michael-faraday-e-la-scoperta-del-benzene/#more-11837

Ma chi era Faraday in quel momento della sua vita scientifica e in quale contesto fa queste ricerche? Michael Faraday, terzo figlio di un fabbro, nacque nel 1791 in un quartiere alla periferia di Londra. La sua prima educazione fu molto semplice basandosi su poco più che i rudimenti della scrittura, della lettura e dell’aritmetica. Una formazione equivalente pressappoco alla nostra scuola elementare. A tredici anni si impiegò come fattorino presso un rilegatore e libraio, che lo promosse poco dopo come apprendista. Negli anni che seguirono Faraday ebbe modo di leggere i libri che gli venivano affidati per la rilegatura.

Si appassionò così tanto alla scienza, chimica in particolare, che ottenne il permesso di installare in un angolo del negozio un piccolo laboratorio dove era solito passare il suo tempo libero per fare esperimenti. Nel 1812 un cliente del negozio gli dette un biglietto per andare a sentire le ultime quattro lezioni di un corso tenuto da Humphry Davy alla Royal Institution. Davy era un eminente personaggio, poeta e chimico, che presiedeva anche la Royal Institution. Quest’ultima era stata fondata dallo scienziato e statista americano Benjamin Thompson conosciuto anche come Conte Rumford. Era divenuta un centro di divulgazione delle conoscenze scientifiche, e per opera di Davy, che succedette a Rumford, il laboratorio al seminterrato della R.I. divenne tra i più belli e meglio attrezzati al mondo. Faraday rimase affascinato dalle lezioni di Davy. Prese una quantità incredibile di appunti, li riscrisse e li rilegò. Spedì gli appunti a Davy accompagnati da una lettera, nella quale chiedeva un aiuto per poter iniziare una attività al servizio della scienza. Davy colpito dal tono confidenziale e dall’ardore di Faraday, lo convocò per un colloquio agli inizi del 1813. Il colloquio ebbe esito felice. Faraday iniziò a lavorare come assistente di Davy. Dopo aver accompagnato Davy in un lungo viaggio in Europa dove conobbe eminenti scienziati del tempo come Gay – Lussac, Ampere, Arago, Volta, al rientro a Londra nel 1815 riprese a lavorare alla R.I. e poco dopo prese possesso, nello stesso edificio, dell’appartamento in cui visse per i rimanenti anni. Già nel 1819 era ritenuto il principale chimico analitico della Gran Bretagna, era richiesto come consulente tecnico in molte cause. Nel 1820 scoprì e stabilì la composizione di due nuovi composti del carbonio, tetracloroetene e esacloroetano. Nel 1821 mostrò che un filo metallico attraversato da corrente elettrica poteva essere costretto a ruotare intorno ad un magnete fisso e viceversa. Questa scoperta, antesignana del motore elettrico, gli fece guadagnare fama internazionale. I suoi interessi, la sua curiosità spaziavano dalla chimica alla fisica e Faraday si definiva un filosofo naturale. Nello stesso periodo le attenzioni di Faraday si rivolgono verso il gas di città. L’ ingegnere William Murdock, che lavorava nell’ officina di motori a vapore di James Watt a Birmingham, alla fine dell’800 compì lavori pioneristici sulla gassificazione del carbon fossile e sulle proprietà illuminanti del gas prodotto. Le sue scoperte portarono all’utilizzo del gas per l’illuminazione pubblica nelle strade londinesi a partire dal 1814. La dimensione degli impianti di produzione e distribuzione del gas crebbe rapidamente. Nel 1818 erano già installate qualche centinaio di storte (distillatori) distribuite tra tre centrali di produzione, e nel 1820 erano state poste 200 Km di tubazioni e venivano alimentate 30000 lampade nelle strade. Il problema dell’illuminazione interna delle abitazioni

venne risolto da una compagnia, la Portable Gas Company, che distribuiva il gas compresso in robusti contenitori metallici, ricaricabili una volta esauriti. L’operazione di compressione avveniva in un recipiente principale, a cui arrivava il gas da un gasometro (Il gas era ottenuto dalla piroscissione di oli di origine animale o vegetale). Il gas era compresso alla pressione di 30 atm e trasferito in bombole portatili. Faraday era stato colpito da un fenomeno che accadeva quando il gas veniva compresso. Si formava un liquido che rimaneva tale dopo che veniva prelevato dal contenitore. La domanda che si poneva era quale poteva essere la composizione del liquido. La composizione del gas era già stata indagata da tempo, si sapeva costituito tra l’altro di metano, etilene, ma nulla si sapeva sulla natura del liquido. L’articolo è un resoconto dettagliato delle sue osservazioni, degli esperimenti che compie, dei risultati che ottiene, tra cui la scoperta del benzene. E’ un lavoro certosino, dove domina la prudenza e l’accuratezza dello sperimentatore. Seguiamolo nel suo racconto.

«Il liquido viene aspirato sul fondo aprendo una valvola conica: dapprima esce generalmente una parte di acqua, quindi il liquido. Esso da effervescenza mentre esce… L’effervescenza cessa immediatamente; e il liquido può essere facilmente trattenuto in normali bottiglie sigillate o anche tappate; una fiala di vetro sottile è sufficientemente forte per confinarlo. Penso che 1000 piedi cubici [n.d.t. circa 28 m3] di buon gas producono quasi un gallone [n.d.t. circa 4,5 litri] del liquido…La sostanza appare come un fluido leggero sottile a volte trasparente e incolore, altre volte opalescente, essendo giallo o marrone per luce trasmessa, e verde per luce riflessa. Ha lo stesso odore del gas. Quando la bottiglia che lo contiene viene aperta, si svolge rapidamente vapore dalla superficie del liquido, e possono essere viste dalle striature nell’aria mentre il vapore l’attraversa. A volte in tali circostanze bolle se la temperatura della bottiglia e del suo contenuto è aumentata di alcuni gradi. Dopo poco tempo questa abbondante formazione del vapore cessa e la parte liquida rimanente è poi relativamente stabile».

 Faraday dopo aver descritto in modo meticoloso diverse proprietà chimiche e fisiche come solubilità, reattività, peso specifico ecc. compie una prima separazione.

 «Questo fluido è una miscela di vari corpi che sebbene si assomiglino l’un l’altro nell’essere altamente combustibili e nell’emettere molto fumo quando bruciati con una grande fiamma, possono ancora essere separati l’uno dall’altro per la loro differente volatilità… fu, quando portata a casa, messo in un pallone e distillato, e la sua temperatura fatta aumentare con la mano. Il vapore che si è formato, e che ha causato la comparsa di una ebollizione, fu fatto passare attraverso un tubo di vetro a C , e quindi condotto nella vasca di mercurio; ma è passato poco  vapore non condensato, non più di tre volte la massa del liquido; una parte di liquido raccolta nel tubo freddo evaporava e bolliva quando si lasciava aumentare la temperatura; e la grande massa  di liquido rimasta può ora essere portata ad un punto relativamente alto di temperatura prima che entri in ebollizione».

La separazione per distillazione semplice era condotta in storte di vetro, senza l’uso del refrigerante di Liebig che sarà introdotto nella pratica dei laboratori diversi anni dopo. La separazione di una miscela richiedeva lunghe, defaticanti e ripetute distillazioni.

Per la condensazione dei vapori si potevano usare anche miscele frigorifere, la cui temperatura scendeva sotto gli 0°C. E’ quello che impiega Faraday quando descrive la successiva operazione di distillazione.

«Con la speranza di separare alcune sostanze diverse da questa evidente miscela, ne veniva distillata una certa quantità e i vapori condensati a una temperatura di 0°F [-18°C] in porzioni separate, cambiando il recipiente di raccolta ad ogni aumento di 10°F [5,5°C] nella storta, mantenendo il liquido in uno stato di ebollizione incipiente. In questo modo si ottenne una successione di prodotti; ma non erano affatto costanti; per la porzione, ad esempio, che si otteneva quando il liquido stava bollendo da 160°F a 170 °F [71°C a 76,7°C], quando ridistillata, iniziò a bollire a 130°F [54,4°C] e una parte rimase che non superò 200 °F [93,3°C]. Rettificando ripetutamente tutte queste porzioni e mettendo insieme frazioni simili, sono stato in grado di ridurre queste differenze di temperatura, e finalmente portarle più vicino ad assomigliare a una serie di sostanze di diversa volatilità. Durante queste operazioni ho avuto occasione di notare che il punto di ebollizione era più costante a, o tra 176°F e 190°F [80°C e 87,7°C], rispetto a qualsiasi altra temperatura; si potevano distillare grandi quantità di liquido senza alcun cambiamento di temperatura; mentre in altre parti della serie la temperatura era in costante aumento.

 

 Questo mi ha indotto a cercare nei prodotti ottenuti tra questi punti [n.d.t. 80°C e 87,7°C] una qualche sostanza definita, e alla fine sono riuscito a separare un nuovo composto di carbonio e idrogeno, che posso anticipatamente distinguere come bi-carburo di idrogeno».

 L’attenzione di Faraday si rivolge quindi alle frazioni distillate tra 80 – 87,7°C. Per ottenere una separazione ulteriore ricorre alla cristallizzazione frazionata. Raffreddando le provette fino a 0°F (-17,7°C) ottiene una parte solida e una liquida. La parte solida è maggiore in quelle contenenti le frazioni che ha raccolto a 85 e 87°C. Procede poi alla separazione della parte solida.

 «Una bacchetta di vetro freddo veniva introdotta in una di queste provette, la massa all’interno resisteva a una notevole pressione; ma rompendola, la parte solida fu spinta sul fondo della provetta, mentre il fluido rimase sopra: il fluido fu versato via, e in questo modo la parte solida parzialmente purificata. Il contenuto della provetta è stato quindi lasciato fondere, fu introdotto in una provetta più grande e più forte, fornito di un’altra provetta che entrava liberamente al suo interno, essendo entrambi naturalmente chiusi all’estremità inferiore; quindi abbassando di nuovo la temperatura del tutto a 0 °F[-17,78°C], fu introdotta la carta assorbente, e pressata sulla superficie della sostanza solida della provetta grande fino all’ estremità inferiore di quella più piccola. In questo modo molto fluido fu rimosso da successive porzioni di carta e rimase una sostanza solida, che non divenne fluido fino a quando la temperatura non fu elevata a 28 ° F o 29 ° F [-2,2 o -1,7 °C]. Per completare la separazione della parte permanentemente fluida, la sostanza è stata lasciata sciogliere, quindi fatta cadere in uno stampo di stagnola, e pressata tra molti fogli di carta assorbente in una pressa idraulica Bramah, avendo cura di raffreddare la carta, foglio di stagnola, flanella, pannelli e altre cose usate, il più vicino possibile a 0 ° F [-17,78°C], per impedire la fusione della sostanza solida nella parte fluida [n.d.t. permanente, da separare]. Alla fine fu distillata su calce caustica, per separare l’acqua che poteva contenere».

 Una separazione e una purificazione come si vede lunga e laboriosa.

«Il bicarburo di idrogeno appare comunemente come un liquido trasparente incolore che ha un odore simile a quello del gas e prende anche quello di mandorle amare…Quando viene raffreddato a circa 32° F [0°C] si cristallizza, diventando solido; e le porzioni che si trovano alle pareti del vetro presentano forme dendritiche. Usando provette contenenti sottili strati solidi della sostanza in acqua ghiacciata e permettendo alla temperatura di aumentare lentamente, il suo punto di fusione è risultato essere molto vicino a 42 ° F [5,5°C]».

 Faraday fa un lungo elenco delle proprietà del liquido e rammenta anche questa:

«Il cloro a contatto della sostanza in una storta esercita una scarsa azione fino a quando non è posto alla luce del sole, si formano allora fumi densi, senza lo sviluppo di molto calore; e alla fine fu prodotto molto acido muriatico e altre due sostanze, una un corpo cristallino solido, l’altra un fluido denso.»

Abbiamo un esempio qui dell’impiego della luce solare come mezzo per far avvenire le reazioni chimiche. Sono i primi esempi di fotochimica preparativa che Faraday poco tempo prima aveva impiegato anche per la sintesi del tetracloroetene e dell’esacloroetano. Passa poi alla determinazione della composizione della sostanza.

 «Per quanto riguarda la composizione di questa sostanza, i miei esperimenti tendono a dimostrare che è un composto binario di carbonio e idrogeno, due proporzioni del primo elemento essendo uniti al secondo. L’assenza di ossigeno è dimostrata dall’inerzia del potassio e dai risultati ottenuti quando è fatto passare attraverso un tubo rovente. Quanto segue è un risultato ottenuto quando è fatto passare come vapore su ossido di rame riscaldato. 0,776 grani [0,0503 g] della sostanza producevano 5,6 pollici cubici [92cm3] di gas di acido carbonico, a una temperatura di 60°F [15,5°C] e una pressione di 29,98 pollici [761mmmHg]; e furono raccolti 0,58 grani d’acqua [0,037g]. 5,6 pollici cubi di gas equivalgono a 0, 711704 grani di carbonio e i 0,58 grani di acqua a 0,064444 di idrogeno».

 Carbonio          0,711704   or 11.44

 Idrogeno          0,064444   or 1.

Faraday utilizza per il carbonio il peso atomico sei. Il risultato sperimentale è approssimato in modo da ottenere numeri interi.

 « Considerando ora che la sostanza deve, secondo il modo in cui è stata preparata, conservare ancora una porzione del corpo che bolle a 186°F [85,5°C], ma rimanendo fluido ad 0°F [-17,7°C], e la quale sostanza ho trovato, come si vedrà in seguito, contenere meno carbonio rispetto al composto cristallino, (solo circa 8,25 rispetto a 1 di idrogeno) si può ammettere, penso, che il costante ma piccolo deficit di carbonio riscontrato negli esperimenti sia dovuto alla porzione così trattenuta; e che il composto cristallino produrrebbe, se puro, 12 di carbonio per ogni 1 di idrogeno; o due proporzionali del primo elemento e uno del secondo.

Dietro questa scelta c’è la convinzione che in un composto le” proporzioni “con cui si legano tra loro gli elementi sia espresso da numeri interi (Anche Gay-Lussac ottiene la sua legge sulla combinazione tra volumi arrotondando i dati sperimentali a numeri interi). Faraday chiama il benzene che ha isolato bicarburo di idrogeno perché usando il peso atomico o il proporzionale del carbonio uguale a sei, la formula diventa C2H.

Tuttavia Faraday non si esprime con le formule, ma solo che “due proporzioni di C si combinano con una proporzione di H “.

Faraday non usa mai la parola atomo. Al momento della sua comparsa la teoria atomica di Dalton aveva guadagnato grande popolarità tra molti chimici ma assai meno tra filosofi sperimentali con inclinazione fisica. E Faraday non era per niente convinto e in nessuno dei suoi scritti egli trovò la necessità di invocare l’esistenza degli atomi. A questa sua impostazione di scienziato sperimentale si deve anche il fatto, che a differenza dei suoi contemporanei, non ricorse mai al concetto di “forze vitali”, le quali si riteneva a quel tempo (soprattutto influenzati dalle idee del grande scienziato svedese Berzelius) governassero il comportamento dei composti organici.

L’articolo prosegue con la descrizione di un secondo procedimento di analisi per la conferma dei risultati raggiunti con la prova precedente. Faraday prepara una miscela del vapore della sostanza con aria nel rapporto 1/20,6. La miscela viene fatta esplodere in un eudiometro.

 «7 volumi di questa miscela sono stati fatti esplodere in un tubo eudiometrico da una scintilla elettrica e sono diminuiti di conseguenza quasi a 6,1: questi, trattati con potassa, sono stati ulteriormente ridotti a 4, che erano ossigeno puro. Risulta quindi che sono 3 i volumi di miscela che sono realmente esplosi, di cui quasi 0,34 erano vapore della sostanza e 2,65 ossigeno».

7 volumi passano a 6,1 perché nel complesso l’acqua formatisi condensa, e contribuisce a causare la diminuzione di volume. Il volume che rimane è il gas CO2 formatosi, che viene assorbito dalla potassa. Alla fine ciò che resta è l’ossigeno in eccesso che non ha reagito. Se nella miscela di partenza 1/20,6 sono di vapore della sostanza, nei 3 volumi che sono esplosi risulteranno 7 volumi x 1/20,6 = 0,34 volumi della sostanza mentre l’ossigeno che ha partecipato sarà dato da 3 volumi – 0,34 volumi = 2,65 volumi.

«L’acido carbonico che ammontava a 2,1 volumi [N. d.t. 6,1 volumi – 4 volumi] deve aver consumato una uguale quantità di ossigeno gassoso [N.d.t. per 1V di O2 si forma 1V di CO2]; in modo che 0,55 rimangano come la quantità di ossigeno che si è combinata con l’idrogeno per formare l’acqua e che con lo 0,34 di vapore fa quasi diminuire di 0,9 il volume  [N.d.t .per passare inizialmente da 7 volumi a 6,1 volumi, abbiamo avuto una contrazione di 0,9 volumi che è dovuta alla formazione di 0,55 volumi di vapore acqueo che si condensa e al consumo di 0,34 volumi di vapore della sostanza dovuto alla combustione] . Si vedrà subito che l’ossigeno richiesto per il carbonio è quattro volte quello dell’idrogeno [N.d.t. 2,1 ≈ 0,55×4]; e che il risultato è poco diverso da quella teorico, dedotto in parte dagli esperimenti precedenti, secondo i quali 1 volume di vapore della sostanza richiede 7,5 volumi di ossigeno per la sua combustione [N.d.t. 0,34 : 2,65 = 1 : x , con x = 7,7 otteniamo il volume di ossigeno per un volume di sostanza. L’approssimazione a 7,5 porta a rapporti tra le proporzioni di C e H espressi da numeri semplici e interi]; 6 volumi di ossigeno si combinano con il carbonio per formare 6 volumi di acido carbonico e gli altri 1,5 volumi si combinano con l’idrogeno per formare l’acqua [N.d.t. 1,5 è un quarto di 6]. L’idrogeno presente quindi in questo composto equivale a 3 volumi, [N.d.t. 2V di H2 si combinano con 1V di O2] sebbene condensato in un volume in unione con il carbonio; e di questo ultimo elemento sono presenti sei proporzionali, o 36 in peso. Un volume del vapore della sostanza contiene»

Carbonio                        6 x 6 =     36

Idrogeno                        1 x 3  =      3

                                                     ―

                                                     39

e il suo peso o la densità sarà 39, l’idrogeno essendo 1. Altri esperimenti dello stesso tipo hanno dato risultati in accordo con questi».

Il risultato a cui giunge Faraday è notevole. Se scriviamo l’equazione della reazione di combustione del benzene abbiamo

                                                         C6H6 + 7,5O2 → 6CO2 + 3H2O

                                                          1V      7,5V         6V         3V

La reazione si svolge tra componenti aeriformi, quindi Faraday utilizza le relazioni tra volumi per arrivare a stabilire una relazione tra gli atomi o tra proporzionali come lui dice. Assegnando all’idrogeno il valore uno e al carbonio il valore sei (come era ritenuto da Dumas e Gay-Lussac) determina la composizione in peso del composto o meglio le quantità in un volume. Il peso ottenuto risulta la metà del peso della molecola del benzene. Se l’idrogeno fosse stato considerato biatomico e al carbonio fosse stato assegnato il peso atomico 12 (ma ci vollero altri trentacinque anni) si sarebbe ottenuto come peso 78 che è il peso della molecola del benzene.

Carbonio         12x 6 =72

Idrogeno          2 x 3 =   6

                                    ―

                                     78

E se trasformiamo le proporzioni di Faraday in atomi abbiamo la formula del benzene C6H6!

Ci fermiamo qui ma l’articolo di Faraday prosegue. Viene riportata la scoperta di altri due idrocarburi, tra cui il cicloesene e il butene.

La grande abilità con cui Faraday aveva condotto la caratterizzazione del Benzene provocò l’ammirazione di Jacob Berzelius a Stoccolma, considerato la massima autorità della chimica in Europa. Nel suo Trattato di Chimica Tomo III 1833 riporta in modo dettagliato le esperienze descritte nel suo articolo da Faraday, si permetterà soltanto di correggere la formula minima C2H di Faraday del Benzene con CH, avendo scelto per il carbonio peso atomico 12.

                                            ————————————————————–

Bibliografia

 “Michael Faraday – La storia romantica di un genio” John Meurig Thomas, Firenze University Press

“On new compounds of carbon and hydrogen and on certain other products obtained during the decomposition of oil by heat” M.Farady, Philosophical Transactions of the Royal society of London 1825

“Oli pirogenati volatili condensati da una forte pressione”, Trattato di Chimica di J.J. Berzelius Tomo III, P.II, Chimica Organica, pag. 650

https://www.robertopoetichimica.it/faraday-e-la-royal-institution/

SARS-COV-2. 2. Ma cosa sono i virus e come si riproducono?

In evidenza

Claudio Della Volpe

La prima parte di questo post è stata pubblicata qui

Il virus è una struttura supramolecolare, come quelle che studia Vincenzo Balzani o quelle che hanno portato al Nobel Jean-Marie Lehn nel 1987, Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart and Bernard L. Feringa ”for the design and synthesis of molecular machines” nel 2016.

(Giusto al volo sarebbe da ricordare che il premio Nobel per la Chimica nel 2017 è andato a Jacques Dubochet, Joachim Frank and Richard Henderson per la microscopia crio-elettronica che sta aiutando a svelare i dettagli dei legami delle spikes virali con le belle immagini che vi ho riportato nella prima parte di questo post).

Bene il virus è dunque  un oggetto chimico a tutti gli effetti anche se oggi viene studiato o discusso essenzialmente da biologi e medici, da virologi; ma la chimica che esso sottende non può essere ignorata. E’ un oggetto chimico autoassemblante tenuto insieme da forze deboli.

Conosciamo vari aspetti chimico-fisici del virus; per esempio come il virus attacca una cellula, stiamo parlando del punto di vista chimico-fisico. Non è che in letteratura si trovi molto.

(articolo del 1995, 25 anni fa)

Per esempio conosciamo il valore della costante di dissociazione del Receptor Binding Domain della spike protein per hACE2; sappiamo che sotto una certa concentrazione di virus e relativa proteina la dose non é sufficiente a “fare il veleno” ossia ad infettare la cellula, e questo appare un risultato eccezionale che spiega perché la presenza di particelle virali non sempre si coniuga con l’infezione, oppure fa capire meglio lo strano concetto (secondo me da aggiornare)  del virus vivo; già i virologi usano questo strano concetto: virus vivo. Termine ambiguo come vedremo.

La definizione formale è “infectious activity” o “actively replicating viral particles”. Ma comunemente si usare dire virus vivo (live virus) per distinguerlo dalle particelle di virus inattivato, che sono compromesse/incapaci di replicare. Il fatto è che non devono essere per forza compromesse ma basta che siano sotto la concentrazione utile a legarsi efficacemente.

Noi sappiamo che l’associazione fra il virus e il suo potenziale recettore sulla superficie cellulare è analizzato usando i medesimi concetti dell’associazione proteina -ligando IN SOLUZIONE.

Si usa un processo a due stadi:

L+P=LP

dove L è il ligando, P la proteina e LP il complesso, tutti sono solubili ed hanno una concentrazione ed una attività Kd = [ L ] [ P ] /[ LP ]

La costante di dissociazione  Kd    è la costante di equilibrio per il processo di dissociazione (le parentesi quadre ovviamente indicano la concentrazione molare) e si può anche scrivere all’equilibrio come il rapporto fra le due velocità di dissociazione ed associazione indicate in genere come koff e kon: Kd=koff/kon

A questo punto diventa semplice dire che la costante di dissociazione (in genere riportata in unità di concentrazione) è pari al valore di concentrazione (o attività) [L] quando [P]=[LP] ossia metà dei siti del recettore sono occupati.

Nel caso del virus e del recettore ACE2 si usa la stessa logica, solo che adesso il virus è il ligando, il recettore ACE2 la proteina P ed entrambi sono difficilmente considerabili “in soluzione”. Dai valori nella figura per esempio si vede che a 14.7 nM di virus solo metà dei virus è legato al recettore ACE2. 14.7nM sono circa un carico virale di 8.85 x 1015 virioni per litro.

In chimica peraltro le costanti sono adimensionali dato che sarebbero rapporti di attività, mentre qua si usano le concentrazioni, sostituzione permessa quando il coefficiente di attività è unitario.

Considerare sia virus, sia il recettore che il loro complesso come “solubili” ha varie conseguenze; noi chimici nel caso del prodotto di solubilità dove il risultato della reazione è un solido, gli assegnamo attività unitaria e la equazione dell’equilibrio diventa un prodotto di solubilità

Se i due ioni hanno un prodotto delle concentrazioni che è sotto il limite non precipiteranno anche se sono entrambi presenti. Così qui se entrambi i fattori i virus e i siti di legame cellulare hanno un prodotto delle concentrazioni che sta sotto un certo valor limite non ci saranno strutture legate e dunque nessuna infezione.

Una situazione di questo genere potrebbe esserci anche per questo coronavirus; si discute se i Sars-cov-2 che si trovano nelle feci siano infettivi o no; la questione è che la loro concentrazione in quel contesto è molto più bassa che nei tessuti polmonari e allora, nonostante si possano fotografare al SEM o se ne possa rilevare l’RNA il virus non infetta, ma potrebbe non dipendere dal fatto che è “inattivo” perché danneggiato, ma solo dal fatto che la sua concentrazione è molto bassa.

Comunque sia al momento la teoria di queste cose è secondo me indietro e si ragiona senza considerare la chimica.

Molto recentemente un gruppo italiano ha fatto notare che il SARS-cov-2 si attacca anche ai recettori  sialici oltre che a quelli hACE2; non abbiamo i dati di costante di legame fra virus e questi siti; esistono per il SARS-cov-1(NATuRe STRuCTuRAL & MoLeCuLAR BioLoGY | VOL 26 | JUNE 2019 | 481–489 | www.nature.com/nsmb)

https://arxiv.org/pdf/2003.11107.pdf

Questa osservazione è importante perché è stato chiarito che la costante di binding del sito hACE2 è praticamente la stessa per entrambi i virus; ma allora perché la situazione clinica è così diversa? Potrebbero esserci altri siti di legame? E dunque altre vie di attacco per il virus? Questa dell’acido sialico insieme a quella che abbiamo citato nella prima parte del post (il recettore DDP4) potrebbero essere due strade alternative da bloccare con opportuni farmaci.

http://www.unife.it/scienze/lm.biomolecolare/insegnamenti/virologia/materiale-didattico/1-Introduzione%20virologia.pdf

Una nota al volo: in questi ultimi giorni si discute di una riduzione del carico virale e della sua relazione con una diminuita insorgenza di casi gravi, la concentrazione del virus è la gravità della malattia sembrano in stretta relazione.

https://www.scienzainrete.it/articolo/perch%C3%A9-si-muore-sempre-meno-di-covid/luca-carra/2020-05-25

Ci sono idee alternative sui virus e vale la pena di accennarne un momento qui; la visione dominante del virus come non vivente è quella di cui abbiamo discusso finora, ma nel 1983 uno studioso della Georgia University, di origine Rumena, Claudiu I. Bandea (J. theor. Biol. (1983) 105, 591-602) propose un diverso punto di vista. Dice Bandea:

Faccio un tentativo di delimitare i concetti di vita e di organismo e di integrare i virus in questo quadro. I virus sono presentati come organismi che passano nel loro ciclo ontogenetico attraverso due fasi fenotipiche distintive: (1) la fase vegetativa e (2) la fase della particella virale o dell’acido nucleico. Nella fase vegetativa, qui considerata come la fase ontogeneticamente matura dei virus, le loro molecole componenti sono disperse all’interno della cellula ospite. In questa fase il virus mostra le principali proprietà fisiologiche di altri organismi: metabolismo, crescita e riproduzione.

 Ed ancora:

In sintesi, i virus dovrebbero essere considerati come organismi che sviluppano intracellularmente la loro fase vegetativa morfologicamente dispersa, fisiologicamente attiva e che riproducono i virioni attraverso forme morfologiche unitarie inerti.

L’idea è stata poi ripresa ed ulteriormente chiarita da Patrick Forterre, uno dei più famosi virologi francesi  (Orig Life Evol Biosph (2010) 40:151–160 ) in un articolo dal titolo: Definire la vita: il punto di vista dei virus in cui Forterre tenta di dare una ambiziosa definizione di vita.

Suggerisco qui di definire la vita (un processo storico) come la modalità di esistenza degli organismi che codificano i ribosomi (cellule) e degli organismi che codificano capsidi (virus) e dei loro antenati. Ho proposto di definire un organismo come un insieme di organi integrati (molecolari o cellulari) che producono individui in evoluzione attraverso la selezione naturale. L’origine della vita sul nostro pianeta corrisponderebbe alla creazione del primo organismo corrispondente a questa definizione.

Secondo questo punto di vista quello che noi chiamiamo virus viene ridefinito come virione, mentre il virus è quello che noi vediamo come la cellula infettata dal virus. L’oggetto supramolecolare che chiamiamo virus viene ridefinito in questa ipotesi come virione, una sorta di “spora” del virus vero e proprio.

Dunque il sistema virus-virione apparirebbe da questo punto di vista come il ciclo di un organismo che attraversa due fasi: una di attesa, che chiamiamo virus ma che questi autori rinominano come virione, una spora molto meno resistente delle vere spore batteriche tradizionali, tenuta insieme da forze deboli; tanto deboli che in molti casi basta la luce del sole ad inattivarle; questo è un risultato recente sul coronavirus.

https://academic.oup.com/jid/advance-article/doi/10.1093/infdis/jiaa274/5841129

Se la spora riesce a legarsi a qualche proteina di superficie  della cellula ed a mimare l’ingresso di una sostanza utile allora il virione diventa virus, ossia mette la cellula sotto controllo e si fa costruire copie di se stesso; il virus in questa nuova denominazione è la cellula infettata che smette di essere se stessa e diventa un’altra cosa, un virus appunto, che produce nuovi virioni e così via.

Questo approccio ha a che fare con il tentativo di modellare non solo l’origine dei virus ma di modellare la vita stessa. Si considerano qui vari fatti come le relazioni fra i virus dei tre tipi di cellule viventi che conosciamo: procariote, eucariote ed archea, tutte discendenti da un medesimo progenitore: LUCA, ossia Last Universal Common Ancestor, un organismo ipotetico che viveva vicino ai soffiatori neri nelle profondità oceaniche, anaerobio, capace di fissare la CO2, di usare l’idrogeno (con il cosiddetto meccanismo di Wood–Ljungdahl ) e l’azoto e anche termofilo. Per ciascuno di questi tipi  di cellule ci sono specifici virus  e questo fa pensare che i virus siano antichi come  e più delle cellule e risalgano al tempo di LUCA.

Ultima cosa da notare e che lega la chimica (in particolare la chimica-fisica) ai virus è che le moderne teorie sulle transizioni di fase , come quelle proposte da Ricard V. Solè (un biofisico, Phase Transitions, Oxford University Press, 2011) considerano le infezioni virali come un buon esempio da analizzare, come nel più moderno libro scritto con Elena ed usano come default l’idea del virus “vivente”, ossia del ciclo virus-virione come contesto interpretativo.

(continua)

Non è una guerra

In evidenza

 Salvatore Coluccia

Non è una guerra. Pochi resistono a questa tentazione iperbolica. In guerra, e noi siamo generazioni fortunate in questa parte del mondo, puoi essere ucciso da altri uomini e tu stesso puoi trovarti nella necessità di farlo. Qui è diverso, e non basta evocare il “nemico invisibile” per chiamarla guerra. Per quanto possa apparire inessenziale e leziosamente nominalistico, si deve riconoscere che è cosa diversa, altrimenti si rischia di deviare l’attenzione dalla ricerca delle cause e dalla costruzione di percorsi utili a ridurre i danni e, persino, attivare processi virtuosi.

È una epidemia, anzi, per la sua estensione, una pandemia scatenata da un virus che ha fatto un salto di specie passando da animali selvatici all’uomo. Ciò è avvenuto infinite volte. Quasi tutte le epidemie derivano da questi processi da sempre presenti in natura, da prima che apparisse l’uomo, trasferimenti di virus e batteri tra le specie esistenti nelle varie fasi di sviluppo e diversificazione delle forme di vita.

Tutto questo è noto ed è stato descritto molto bene da tanti scienziati e anche da alcuni giornalisti, e non saprei dire di più. E’ confortante la attenzione crescente alle informazioni scientifiche, fatto, finora, purtroppo inconsueto nel nostro Paese.

Voglio soffermarmi solo su alcuni aspetti, che rendono più comprensibile il presente e fanno pensare che il futuro potrebbe essere diverso.

Gli eventi epidemici sono prevedibili, e sono stati previsti, come segnalato infinite volte dai virologi. Non si può prevedere quando e dove, ma si sa che di queste epidemie in questi ultimi decenni ne sono scoppiate molte, con cadenze che tendono a ravvicinarsi. Alcune con sintomi e letalità spaventose, ma non sempre, fortunatamente, con grande capacità di trasmissione.

Proprio per questo l’Organizzazione Mondiale della Sanità e tutte le agenzie nazionali hanno, con regolarità, emesso delle linee guida per indicare alle autorità (Governi in primo luogo) preposte alla salute pubblica come attrezzarsi, indicando quali scorte di presidi sanitari predisporre, i comportamenti sociali e individuali da adottare, l’organizzazione delle strutture sanitarie ospedaliere e territoriali.

Tutto questo non eviterebbe le epidemie, ma ne ridurrebbe l’impatto garantendo reazioni tempestive.

Tutte le raccomandazioni sono state disattese in tutti i Paesi (con pochissime eccezioni), anche in Italia, e ciò si è aggiunto a un progressivo pluridecennale de-finanziamento del sistema della Sanità Pubblica, che tuttavia ancora in queste circostanze si è dimostrato l’unico presidio possibile in emergenze di queste dimensioni.

Così come non credo alla guerra, non credo agli eroi. I nostri operatori ospedalieri e territoriali sono stati “semplicemente” straordinari, così come lo sono stati in tutti questi anni di tagli dissennati, evitando il collasso del sistema e garantendo, nonostante tutto, un diritto universale quale è la Salute.https://sbilanciamoci.info/gli-investimenti-pubblici-nella-sanita-italiana-2000-2017/

Ma se questo è quanto è avvenuto, come può essere il futuro?

Fra i tanti, due aspetti meritano attenzione.

Il primo è un effetto purtroppo certo di questa pandemia: l’aumento delle diseguaglianze. Aumenteranno i disoccupati, i poveri, le differenze a scuola penalizzando chi non ha accesso alle tecnologie digitali e ha nella scuola anche un luogo, magari l’unico, di sicurezza e assistenza.

Il secondo è l’enorme quantità di risorse finanziarie che ora vengono messe in campo per garantire una adeguata capacità di spesa delle famiglie e una possibile ripresa di attività produttive. In altri paesi pare che siano ancora maggiori, ma comunque qui in Italia sono certamente grandi.

Sembra quasi che si stia o si intenda ora riversare nei vari settori e in vari modi quanto negli anni passati era stato sottratto alla Sanità, alla Scuola, alla Sicurezza Sociale, alle Opere Pubbliche per infrastrutture materiali (trasporti, strade, edilizia scolastica e ospedaliera, ecc.) e immateriali (accesso alle reti digitali), protezione del Territorio e Ambiente. Forse finalmente possiamo farci un’idea concreta di quanto ci sono costati quei presunti “risparmi” che, in realtà, altro non erano che alcuni tra gli strumenti di redistribuzione di ricchezza e di sua concentrazione in fasce sempre più ristrette di popolazione. Ricordiamolo, l’Italia è tra i Paesi in cui il divario tra ricchi e poveri è tra i più drammatici ed è crescente.

Non si può fare un corto circuito tra questi due temi, diseguaglianze e destinazione delle risorse? Certamente si può, e già si comincia forzatamente a farlo. L’assunzione di decine di migliaia di medici e infermieri, gli annunciati concorsi per insegnanti nelle scuole sono ottimi segnali. Permetteranno di immettere giovani appena formati e stabilizzare dipendenti che da anni sono in situazioni di demotivante precarietà. E’ questa la strada giusta.

Scuola, Formazione, Università e Ricerca

Salute

Ambiente e Territorio

Infrastrutture Materiali e Digitali

non sono solo Beni Comuni e di Valore Universale, sono anche le grandi occasioni di creazione di posti lavoro, le sole che potranno stabilmente accrescere l’occupazione e contemporaneamente dare concrete motivazioni per una coesione sociale che si è progressivamente smarrita a causa della precarietà delle condizioni di vita, colpevolmente aggravate da scellerate e divisive politiche del lavoro.

Queste sono scelte che si può decidere di adottare.

Ma sono appunto scelte, e come tali non includono tutto. Includono giustizia, solidarietà, parsimonia, sviluppo sostenibile.

Escludono avidità, ma includono un possibile Futuro, quasi certamente l’unico Futuro possibile.

Il fosforo dalle stelle agli organismi terrestri

In evidenza

Diego Tesauro

E’ noto come il fosforo sia un elemento essenziale per la vita sulla Terra. La sua abbondanza nell’universo e la sua evoluzione chimica costituiscono ancora degli enigmi non risolti.

La nucleosintesi del fosforo, secondo i modelli che descrivono la formazione degli elementi chimici, avviene durante le esplosioni di supernova con processi di cattura neutronica dall’isotopo 28Si formando il 29Si e 30Si fino ad ottenere il 31P.  Nelle condizioni in cui si forma il fosforo può catturare un protone e per decadimento alfa generare di nuovo 28Si per cui la sua ricerca nello spazio è un oggetto di studio da parte degli astronomi.

A queste problematiche si affianca un’altra relativa alla sua evoluzione chimica nel sistema solare fino alla sua presenza negli organismi viventi presenti sulla Terra.  Dopo l’ossigeno , il  carbonio, l’idrogeno, l’azoto, il calcio, il fosforo è il sesto elemento per abbondanza in massa nell’uomo fino a raggiungere l’1.2% dell’intera massa corporea. Il fosforo è presente nello stato di ossidazione +5, come ione fosfato, nell’idrossiapatite Ca3(PO4)2.Ca(OH)2, sia nello scheletro che nei denti. Ma anche si ritrova come fosfato organico in tutte le cellule, con un atomo di ossigeno legato al carbonio negli amminoacidi delle proteine in modifiche post-traduzionali, nei fosfolipidi, che costituiscono le membrane cellulari, nell’ATP permettendo reazioni termodinamicamente non permesse nella biochimica degli organismi, nei nucleotidi del DNA ed RNA consentendo la formazione delle lunghe catene. Quindi il fosforo gioca un ruolo essenziale per tutte le forme di vita, proprio perché coinvolto nell’informazione genica e nella costituzione della parete della cellula stessa. Nello studio della genesi della vita sulla Terra ci si è posti l’interrogativo su come questo elemento sia stato coinvolto, fin dalle forme primordiali di vita presenti nei fondali degli oceani. Sulla crosta terreste la presenza del fosforo, per lo 0.1% della massa della crosta, è per la maggior parte confinata nelle apatiti, una famiglia di minerali insolubili in acqua. Quindi, da dove proveniva il fosforo necessario ai primi organismi viventi posto che questi hanno avuto origine nell’acqua? Questa domanda non ha una risposta certa, ma negli ultimi decenni si sono avanzate ipotesi molto plausibili, che il fosforo presente negli organismi viventi, abbia, almeno inizialmente, un’origine extraterrestre a seguito della caduta di meteoriti o comete sulla Terra. Le meteoriti sideriti, cioè quelle costituite da metalli per la maggior parte da una lega ferro-nichel, contengono anche un minerale, rinvenuto in Slovacchia alla metà del XIX, la schreibersite

un fosfuro di Ferro e Nichel (Fe,Ni)3P .

La schreibersite reagisce in acqua rilasciando composti del fosforo negli stati di ossidazione +3 e +1, come il fosfito HPO32− e l’ipofosfito  H2PO2 (1). Entrambi gli anioni sono significativamente più solubili dei fosfati a pH neutro ed in presenza dei cationi Ca2+ e Mg2+,come si verifica nella composizione dei moderni mari. Queste condizioni si sono verificate negli eoni Adeano ed agli inizi dell’Archeano, circa 4 miliardi di anni fa, per cui negli oceani doveva esserci un’elevata presenza di fosforo ridotto. Una verifica sperimentale è stata condotta analizzando sedimenti carbonati marini dell’Archeano, dimostrando l’effettiva presenza di fosfiti. In questa ipotesi, per distinguere il fosforo terrestre da quello di provenienza extraterrestre non è d’aiuto la composizione isotopica, contrariamente ad altri elementi, in quanto di tutti gli isotopi del fosforo, solo uno è stabile il fosforo-31 per cui in tutto l’universo è presente al 100% 31P.  L’origine però non poteva essere se non meteoritica, data la ridotta possibilità di ottenere quantità significative quantità di fosfiti nel Archeano con altre reazioni geochimche o a carico di microarganismi  (2). Inoltre la schreibersite, in soluzione acquosa, reagisce in presenza di glicerolo, anche esso presente nelle meteoriti, come dimostrato per la meteorite di Murchison (Figura),  in condizioni termiche modeste generando glicerol-fosfato, precursore dei fosfolipidi. Un’altra ipotesi avanzata è che gli ossoacidi di fosforo (III) non si siano formati sulla Terra, ma che vengano direttamente dalle meteoriti.

Meteorite di Murchinson è un meteorite di tipo carbonaceo, caduto il 28 settembre 1969 nello stato di Victoria in  Australia.

Nella stessa meteorite di Murchison, vero scrigno di molecole prebiotiche, sono stati ritrovati degli acidi alchilfosfonici (RPO(OH)2). Si potrebbe quindi ipotizzare che gli ossoacidi si siano formati nei ghiacci interstellari di acqua e biossido di carbonio alla temperatura di 5K dalla fosfina (PH3). La stessa reazione potrebbe avvenire nelle comete come la 67P/Churyumov Gerasimenko, oggetto della missione Rosetta.

67P/Churyumov-Gerasimenko è una cometa periodica con  periodo orbitale di 6,45 anni terrestri. È stata raggiunta nell’agosto del 2014 dalla sonda Rosetta, dell’Agenzia Spaziale Europea. La sonda, il 12 novembre del 2014, ha rilasciato il lander Philae, che ha raggiunto la superficie della cometa

La presenza della fosfina è stata più volte dimostrata nelle atmosfere di Giove e Saturno, ma anche negli inviluppi circumstellari di stelle di carbonio, dove il fosforo è legato, formando semplici molecole, al carbonio, all’azoto e all’ossigeno. Proprio alla ricerca di composti del fosforo nello spazio interstellare, recentemente un nuovo studio si è concentrato sul monossido di fosforo (3). Questa molecola è stata osservata con il radiotelescopio ALMA nella nube di stelle in formazione della costellazione del Perseo Afgl 5142.

L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è un radiointerferometro situato nel deserto di Atacama in Cile. È un progetto sviluppato in collaborazione tra Europa, Nord America, Asia orientale e Repubblica del Cile. Lo strumento è utilizzato nello studio in onde millimetriche e submillimetriche delle nubi di gas e polveri nei dischi stellari e nelle galassie

Flussi di gas da stelle giovani e massicce scavano cavità nelle nubi interstellari e sulle pareti della cavità, attraverso l’azione combinata di urti e radiazioni UV della giovane stella si formano molecole. Fra tutte quelle contenenti fosforo, il monossido è il più abbondante. Se quindi la nube collassa per formare una stella come il Sole, il monossido di fosforo può congelarsi e rimanere bloccato nei grani di polvere ghiacciata andando quindi ad accumularsi nelle comete. Questa ipotesi è stata confermata dall’osservazione della cometa 67P/Churyumov Gerasimenko mediante lo spettrometro di massa ROSINA presente nel veicolo spaziale. Anche nella cometa la forma prevalente del fosforo è il monossido di fosforo, circa dieci volte superiore al nitruro idi fosforo. Pertanto il monoossido di fosforo potrebbe essere il precursore del fosforo biotico sulla Terra a seguito della caduta di comete sul nostro pianeta. Da questi recenti scoperte astronomiche, verifiche sperimentali e simulazioni di laboratorio si rende sempre più plausibile un arrivo del fosforo  dallo spazio, anche se la forma dalla quale si sono originati le molecole biologiche che lo contengono resta incerta ed aperta a nuove investigazioni.

1 M.A. Pasek,  D.S. Lauretta Aqueous corrosion of phosphide minerals from iron meteorites: A highly reactive source of prebiotic phosphorus on the surface of the early Earth. Astrobiology 2005, 5(4),515–535.

2 M.A. Pasek, et al. Evidence for reactive reduced phosphorus species in the early Archean ocean  PNAS  2013, 110( 25), 10089–10094. https://doi/10.1073/pnas.1303904110.

3 V. M. Rivilla, et al. “ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets“Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2020, 492(1), 1180–1198. https://doi.org/10.1093/mnras/stz3336

 

 

 

 

Coronavirus e luce UV.

In evidenza

questo commento è stato inviato come lettera a La Repubblica.

La luce ultravioletta può far male al virus (ma anche alle persone)

un commento di* Valentina Rapozzi, Alberto Credi, Marina Venturini, , Massimo Trotta e Maurizio D’Auria.

Abbiamo accolto con favore l’articolo del collega Marco Tedesco, Ecco la luce (ultravioletta) che può far male al virus del 30 aprile, perché contiene numerosi spunti sulle possibili modalità di contrastare la diffusione del SARS-CoV-2. Bene fa l’autore a sottolineare di fare attenzione alle bufale. Vogliamo, tuttavia, fornire qualche ulteriore precisazione che completi le informazioni raccontate nell’articolo per garantire una quadro completo ai lettori di Repubblica.

   

Nell’articolo Marco Tedesco descrive la ricerca del gruppo del Prof. Brenner della Columbia University Medical Center di New York. I risultati mostrano che basse dosi (2 mJ/cm2) di radiazione UV-C alla lunghezza d’onda di 222 nanometri inattivano particelle di virus dell’influenza A (H1N1) presenti nell’aria. I risultati ottenuti in esperimenti in vitro su cellule epiteliali umane e su animali da laboratorio, suggeriscono la possibilità di utilizzare questa radiazione in luoghi pubblici, anche in presenza di pubblico. Questo stretto intervallo di lunghezze d’onda non comprometterebbe la salute dell’uomo.

Le radiazioni ultraviolette (UV) sono radiazioni elettromagnetiche con lunghezza d’onda compresa tra 100 e 400 nm (nm = nanometro), inferiori di quelle della luce visibile e superiori ai raggi X. L’energia della radiazione UV è più alta di quella visibile, ma più bassa dei raggi X. La principale fonte di radiazione UV è la luce solare, che la rende il principale agente cancerogeno ambientale a cui gli esseri umani sono abitualmente esposti.

La radiazione UV è classificata come UV-A (320-400 nm), UV-B (280-320 nm) e UV-C (100-280 nm), in base agli effetti biologici delle diverse lunghezze d’onda. Gli UV-C hanno un’energia più elevata degli UV-A e UV-B e sono pertanto potenzialmente più pericolosi. Fortunatamente l’ossigeno e l’ozono dell’atmosfera ci proteggono completamente dalla radiazione UV-C e quasi totalmente da quella UV-B, lasciando passare soltanto una parte di quella UV-A. Anche quest’ultima causa al pari della radiazione UV-B, rischi per l’uomo associati a malattie cutanee derivanti da una sovraesposizione al sole senza adeguata protezione, quali eritema di vario grado fino all’ustione solare, fotodermatiti, tumori cutanei e fotoinvecchiamento cutaneo.

 

È d’altro canto noto che le radiazioni UV-C artificiali hanno un effetto germicida; purtroppo la gran parte delle lunghezze d’onda ha anche effetti dannosi su organi come la cute e l’occhio umano. La sovraesposizione a queste radiazioni può infatti produrre effetti che vanno da una moderata irritazione della pelle o degli occhi a eritemi e a dolorose fotocheratiti. Questi effetti sono fortunatamente transitori, poiché soltanto le cellule più superficiali della pelle e della cornea ne sono significativamente colpite, ma il naturale turnover di tali epiteli ne garantisce la rapida rigenerazione.

L’elevatissimo assorbimento della radiazione UV-C da parte delle molecole biologiche come proteine e collagene è il punto cruciale della proposta della Columbia University. Poiché lo strato più esterno (lo strato corneo costituito da cellule considerate “morte” poiché prive di nucleo e quindi di DNA) della pelle assorbe la radiazione UV-C; solo una parte residuale di essa penetra quindi fino allo strato germinativo (basale) dell’epidermide. Il rapporto n.187 della Commissione internazionale per l’illuminazione ha infatti evidenziato che il rischio di cancro da esposizione alle lampade germicide è estremamente ridotto. Il lavoro di Brenner e di altri scienziati dimostra che la luce ultravioletta compresa fra 207-222 nm, a dosi opportune, inattiva efficacemente virus e batteri senza danneggiare la pelle esposta del mammifero. Queste radiazioni vengono assorbite (cioè bloccate) dagli strati più esterni della pelle e degli occhi, mentre possono penetrare nei batteri e nei virus, che hanno dimensioni micrometriche, e inattivarli. Basta spostarsi di soli 32 nanometri più in alto perché la luce UVC utilizzata diventi pericolosa. A 254 nm la situazione cambia drasticamente e, come riportato dagli stessi autori, si possono sviluppare tumori alla pelle e cataratta a causa del danno provocato dalla luce alle molecole del DNA.

 

Certamente promettente, questa intuizione richiede ulteriori approfondimenti per stabilire se i risultati ottenuti sul virus dell’influenza H1N1 – un virus a RNA, ma non appartenente alla famiglia dei coronavirus – nelle condizioni sperimentate da Brenner e collaboratori siano ripetibili sul famigerato SARS-CoV-2.

 

Va infine ricordato che questi dati molto incoraggianti andranno comunque verificati in condizioni reali come gli ambienti chiusi in cui la concentrazione del virus nelle goccioline emesse da tosse e starnuti di soggetti affetti potrebbe rendere necessario un aumento delle dosi e dei tempi di irradiazione previsti dal protocollo di Brenner, aumentando conseguentemente la quantità di UVC a cui potrebbero essere esposti soggetti che transitano in tali ambienti.

Infine, va sottolineato che l’innocuità della radiazione fra 207 e 220 nm è vera in condizioni di cute normale sana, ma è da verificare se possa esserlo in condizioni, fisiologiche o patologiche, che determinano assottigliamento cutaneo, quali nella cute del bambino o dell’anziano, nel caso di atrofie cutanee patologiche o indotte da farmaci.

*Chi sono gli autori:

Valentina Rapozzi, presidente della Società Italiana di Fotobiologia

Alberto Credi, presidente del Gruppo Italiano di Fotochimica

Marina Venturini, coordinatore del Gruppo di studio di Fotodermatologia della Società Italiana di dermatologiamedica, chirurgica, estetica e malattie sessualmente trasmesse (SIDeMaST)

Massimo Trotta,  Presidente della Education and Training Committee della Società Europea di Fotobiologia

Maurizio D’Auria, Presidente della Società Europea di Fotochimica

Nota del Blogmaster: breve bibliografia

https://www.repubblica.it/dossier/scienze/rep-scienze/2020/04/30/news/ecco_la_luce_ultravioletta_che_puo_far_male_al_virus-255127091/

http://www.columbia.edu/~djb3/Far%20UVC.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21613571

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1568461X01800454

https://en.wikipedia.org/wiki/Pyrimidine_dimer

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/pyrimidine-dimer

https://www.nature.com/articles/srep11808

 

SARS-COV-2. 1. Come è fatto, come agisce …..

In evidenza

Claudio Della Volpe

Il Coronavirus SARS-COV-2. 1.

Come è fatto, come agisce sulla cellula e quanto resiste sulle superfici

Qualche riflessione guardando la letteratura che è spesso libera, come dovrebbe essere sempre ed in continua evoluzione.

La struttura del Coronavirus

https://www.unisr.it/news/2020/3/viaggio-al-centro-del-virus-come-e-fatto-sars-cov-2

Glicoproteina S (“spike”): il virus mostra delle proiezioni sulla propria superficie, della lunghezza di circa 20 nm. Tali proiezioni sono formate dalla glicoproteina S (“spike”, dall’inglese “punta”, “spuntone”). Tre glicoproteine S unite compongono un trimero; i trimeri di questa proteina formano le strutture che, nel loro insieme, somigliano a una corona che circonda il virione. Le differenze principali di questo nuovo Coronavirus rispetto al virus della SARS sembrano essere localizzate proprio in questa proteina spike. La glicoproteina S è quella che determina la specificità del virus per le cellule epiteliali del tratto respiratorio: il modello 3D infatti suggerisce che SARS-CoV-2 sia in grado di legare il recettore ACE2 (angiotensin converting enzyme 2), espresso dalle cellule dei capillari dei polmoni e di altri organi. Ogni monomero della proteina S trimerica è di circa 180 kDa e contiene due subunità, S1 e S2, rispettivamente l’attacco mediatore e la fusione di membrana.

  • Proteina M: la proteina di membrana (M) attraversa il rivestimento (envelope) interagendo all’interno del virione con il complesso RNA-proteina
  • Dimero emagglutinina-esterasi (HE): questa proteina del rivestimento, più piccola della glicoproteina S, svolge una funzione importante durante la fase di rilascio del virus all’interno della cellula ospite
  • Proteina E: l’espressione di questa proteina aiuta la glicoproteina S (e quindi il virus) ad attaccarsi alla membrana della cellula bersaglio
  • Envelope: è il rivestimento del virus, costituito da una membrana che il virus “eredita” dalla cellula ospite dopo averla infettata (il suo materiale è complesso si veda il link appresso)
  • RNA e proteina N: il genoma dei Coronavirus è costituito da un singolo filamento di RNA a polarità positiva di grande taglia (da 27 a 32 kb nei diversi virus); non sono noti virus a RNA di taglia maggiore. L’RNA dà origine a 7 proteine virali ed è associato alla proteina N, che ne aumenta la stabilità.

https://www.cusabio.com/2019-novel-coronavirus.html

Il virus ha un diametro da 75 a 160 nanometri e il genoma del virus è un RNA lineare continuo a singolo filamento lungo attorno a 30kbasi (dato che una base pesa 100-150 Da, abbiamo più di 3 MDa) ci sono in media una sessantina di spike per ogni virione ed ogni spike pesa attorno a  600 KDa; dal solo volume il peso molecolare totale del virus è stimabile attorno a 50-60 MDa. Stiamo parlando dunque di un totale di 10-16 g che stanno mettendo in crisi tutto il pianeta umano.

Si veda anche:

https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-019-1182-0  per la struttura dell’envelope che è costituito da specifiche associazioni di due delle proteine del virus almeno fino ai SARS conosciuti prima del SARS-COV-2, ma che potrebbe contenere residui della membrana cellulare; questa struttura è soggetta all’attacco dei disinfettanti e del sapone.

Come il coronavirus SARS-COV-2 attacca la cellula:

https://www.hopkinsmedicine.org/health/conditions-and-diseases/coronavirus/coronavirus-facts-infographic

https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-019-1182-0

Fig. 1 Struttura di 2019-nCoV S nella conformazione di prefusione.(A) Schema della struttura primaria 2019-nCoV S colorata per dominio. I domini che sono stati esclusi dal costrutto dell’espressione ectodominio o che non è stato possibile visualizzare nella mappa finale sono di colore bianco. SS, sequenza di segnali; S2 ′, S2 ′ sito di scissione proteasi; FP, peptide di fusione; HR1, ripetizione heptad 1; CH, elica centrale; CD, dominio connettore; HR2, ripetizione heptad 2; TM, dominio transmembrana; CT, coda citoplasmatica. Le frecce indicano i siti di scissione della proteasi. (B) Viste laterali e dall’alto della struttura di prefusione della proteina 2019-nCoV S con un singolo RBD nella conformazione superiore. I due protomeri verso il basso RBD sono mostrati come densità crio-EM in bianco o grigio e il protomero verso l’alto RBD è mostrato in nastri colorati corrispondenti allo schema in (A).

https://www.nature.com/articles/nsmb1123

Il recettore cellulare principale, e forse non unico, sembra il cosiddetto ACE2; cosa è questo recettore presente sulla membrana delle cellule polmonari?

Anzitutto non è da confondere con il recettore ACE; entrambi sono coinvolti nel sistema renina-angiotensina-aldosterone che regola la pressione sanguigna, il volume plasmatico circolante (volemia) e il tono della muscolatura arteriosa attraverso diversi meccanismi. L’angiotensina I viene convertita in angiotensina II dall’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE (dall’inglese angiotensin-converting enzyme) presente nei capillari polmonari. L’angiotensina II è un potente peptide vasocostrittore che provoca un restringimento dei vasi sanguigni, con conseguente aumento della pressione sanguigna. Il recettore ACE2 è un enzima attaccato alla superficie esterna (membrane cellulari) delle cellule dei polmoni, delle arterie, del cuore, dei reni e dell’intestino che invece abbassa la pressione sanguigna catalizzando la scissione dell’angiotensina II (un peptide vasocostrittore) in angiotensina (un vasodilatatore). ACE2 funge anche da punto di ingresso nelle cellule di alcuni coronavirus. La versione umana dell’enzima viene spesso definita come hACE2.

https://link.springer.com/article/10.1007/s00134-020-05985-9

https://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_renina-angiotensina-aldosterone

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15562-9

Dunque l’attacco del SARS-COV-2 blocca un recettore basico nel controllo di uno dei punti chiave dell’organismo e dato che il nostro organismo è un sistema non una macchina, è ricco di meccanismi di retroazione NON di causa-effetto, esattamente come avviene nella biosfera, e dunque piccole cause hanno grandi effetti.

In una maggioranza dei pazienti (80%) il sistema immunitario si scatena rapidamente in modo specifico bloccando l’invasore e riducendo velocemente gli effetti; mentre in una minoranza di pazienti (20%), con più malattie o con problemi congeniti  l’organismo non è in grado di reagire bene in modo specifico e la situazione evolve verso effetti drammatici; solo in ritardo l’organismo è in grado di produrre una risposta efficace e questa risposta invece di seguire le strade dell’apparato immunitario specifico segue quelle più primitive dell’infiammazione cosiddetta adattativa; queste strade infiammatorie aspecifiche sono molto pericolose, in quanto la risposta è potente ma difficilmente controllabile e l’organismo va in crisi (la cosiddetta “tempesta delle citochine”) i polmoni si riempiono di liquido e si rischia la morte in una elevata percentuale di casi, a causa della risposta dell’organismo.

Dal grafico si vede che la concentrazione del virus diventa alta in ritardo nei pazienti “severi”; questo potrebbe essere un segno diagnostico della crisi in atto.

Recentemente è stata anche scoperta una seconda strada di attacco del virus: è il recettore Dpp4, una serratura molecolare che il virus usa per invaderle. E’ su tutti i tipi di cellule umane ed è lo stesso su cui agiscono molti farmaci anti-diabete; ciò indica che gli stessi farmaci potrebbero essere usati contro Covid-19, almeno nei casi più lievi. Questa notizia è troppo recente per commentarla adeguatamente (https://www.diabetesresearchclinicalpractice.com/article/S0168-8227(20)30375-2/fulltext).

La riproduzione del virus: una polimerasi specifica:

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/09/science.abb7498

La struttura della polimerasi del virus nsp-12 a livello atomico è stata pubblicata il 10 aprile su Science, incorporando la zona di attacco del farmaco remdesivir che sembra stia dando buoni risultati.

Quanto sopravvive il coronavirus  sulle superfici esterne?

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc2004973

Attenzione alla interpretazione del grafico: esso vi dice come varia la concentrazione del virus sui vari materiali nel tempo; su ogni materiale diverso dalla cellula il virus si degrada; dunque è vero che rimane sulla plastica fino a 80 ore MA la sua concentrazione nel frattempo è diminuita di 1000 volte; dunque nessuna tragedia.

La scala dei tempi è molto più stretta nel caso dell’aria, dunque attenti ai paragoni. La scala verticale è logaritmica, si tratta di un decadimento esponenziale.

Intervista alla prof. Carolyn Machamer, della JHU, una biologa cellulare specializzata nei coronavirus.( trad. C. Della Volpe)

https://hub.jhu.edu/2020/03/20/sars-cov-2-survive-on-surfaces/

Quanto può sopravvivere il virus che causa COVID-19 sulle superfici?

Di Samuel Volkin

Secondo un recente studio pubblicato sul New England Journal of Medicine, SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, può vivere nell’aria e sulle superfici tra diverse ore e diversi giorni. Lo studio ha scoperto che il virus è praticabile fino a 72 ore su plastica, 48 ore su acciaio inossidabile, 24 ore su cartone e 4 ore su rame. È anche rilevabile nell’aria per tre ore.
Carolyn Machamer, professore di biologia cellulare il cui laboratorio presso la Johns Hopkins School of Medicine ha studiato per anni la biologia di base dei coronavirus, si è unito a Samuel Volkin, candidato MPH / MBA di Johns Hopkins, per una breve discussione di questi risultati e del loro significato nel proteggere dalla diffusione del virus. La conversazione è stata modificata per lunghezza e chiarezza.
Volkin: Secondo questo rapporto, sembra che il virus COVID-19 viva potenzialmente sulla superficie da giorni. Quanto dovremmo preoccuparci del nostro rischio di essere infettati semplicemente toccando qualcosa con cui una persona infetta era in contatto giorni fa?
Machamer: Ciò che sta ricevendo molta stampa e che viene presentato fuori dal contesto è che il virus può durare sulla plastica per 72 ore, il che sembra davvero spaventoso. Ma ciò che è più importante è la quantità di virus che rimane. È inferiore allo 0,1% del materiale virale iniziale. Infezione è teoricamente possibile ma improbabile ai livelli rimanenti dopo alcuni giorni. Le persone hanno bisogno di saperlo.

Cosa hai bisogno di sapere
Centro informazioni COVID-19
Risorse e aggiornamenti per la comunità Johns Hopkins, tra cui guida di viaggio, informazioni sulle operazioni universitarie e suggerimenti per prevenire la diffusione della malattia
Mentre lo studio del New England Journal of Medicine ha scoperto che il virus COVID può essere rilevato nell’aria per 3 ore, in natura, le goccioline respiratorie affondano a terra più velocemente degli aerosol prodotti in questo studio. Gli aerosol sperimentali utilizzati nei laboratori sono più piccoli di quelli che escono da una tosse o da uno starnuto, quindi rimangono nell’aria a livello del viso più a lungo di quanto sarebbero le particelle più pesanti in natura.
Qual è il modo migliore in cui posso proteggermi, sapendo che il virus che causa COVID-19 vive sulle superfici?
È più probabile catturare l’infezione attraverso l’aria se ci si trova accanto a qualcuno infetto piuttosto che al di fuori di una superficie. La pulizia delle superfici con disinfettante o sapone è molto efficace perché una volta che lo strato superficiale oleoso del virus è disattivato, non è possibile che il virus infetti una cellula ospite. Tuttavia, non ci può essere una sovrabbondanza di cautela. Niente di simile è mai successo prima.
Le linee guida del CDC su come proteggersi includono:
• Pulire e disinfettare le superfici con cui molte persone entrano in contatto. Questi includono tavoli, maniglie delle porte, interruttori della luce, controsoffitti, maniglie, scrivanie, telefoni, tastiere, servizi igienici, rubinetti e lavandini. Evitare di toccare le superfici ad alto contatto in pubblico.
• Lavati spesso le mani con acqua e sapone per almeno 20 secondi immediatamente quando torni a casa da un luogo pubblico come la banca o il negozio di alimentari.
• Quando sei in uno spazio pubblico, metti una distanza di sei piedi tra te e gli altri.
• Soprattutto, rimanere a casa se si è malati e contattare il medico.
Si è ipotizzato che una volta che la stagione estiva arriverà e il tempo si riscalderà, il virus non sopravviverà, ma non sappiamo ancora se sia vero. Il tempo o la temperatura interna influiscono sulla sopravvivenza del virus COVID-19 sulle superfici?

Johns Hopkins risponde a COVID-19
Copertura di come la pandemia COVID-19 sta influenzando le operazioni presso la JHU e in che modo gli esperti e gli scienziati Hopkins stanno rispondendo allo scoppio
Non ci sono prove in un modo o nell’altro. La vitalità del virus nell’esposizione al caldo o al freddo non è stata studiata. Ma sottolinea che lo studio del New England Journal of Medicine è stato condotto a temperatura ambiente, 21-23 gradi Celsius.
In che modo il virus che causa COVID-19 si confronta con altri coronavirus e perché stiamo vedendo tanti altri casi?
SARS-CoV-2 si comporta come un tipico coronavirus respiratorio nei meccanismi di base di infezione e replicazione. Ma diverse mutazioni gli consentono di legarsi più stretto al suo recettore ospite e aumentare la sua trasmissibilità, che si pensa lo renda più contagioso.
Lo studio del New England Journal of Medicine suggerisce che la stabilità della SARS-CoV-2 è molto simile a quella della SARS-CoV1, il virus che ha causato l’epidemia globale di SARS 2002-2003. Ma i ricercatori ritengono che le persone possano trasportare alte cariche virali di SARS-CoV-2 nel tratto respiratorio superiore senza riconoscere alcun sintomo, consentendo loro di liberarsi e trasmettere il virus mentre sono asintomatici

(Continua)

Un provvidenziale ultimo avviso

In evidenza

Vincenzo Balzani

pubblicato nel Blog universitario  parliamoneOra 2020

Più che aver paura del corona virus, oggi dobbiamo avere paura che cessata l’emergenza sanitaria si torni alla situazione di prima

In una famosa fotografia, scattata dall’astronauta della NASA William Anders il 24 dicembre 1968 durante la missione Apollo 8, si ammira lo straordinario spettacolo del sorgere della Terra visto dalla Luna. Contemplando la scena che stava fotografando, Anders disse: «We came all this way to explore the Moon, and the most important thing is that we discovered the Earth». Da questa e altre simili foto della Terra prese da lontano ci si rende conto di quale sia la nostra situazione: viaggiamo nell’infinità dell’universo su un’astronave. Un’astronave che non potrà mai “atterrare” da nessuna parte, non potrà mai attraccare a nessun porto per caricare risorse o scaricare rifiuti. Le risorse su cui possono contare i quasi otto miliardi di passeggeri sono i materiali che costituiscono l’astronave e la luce del Sole.

Da qualche mese sull’astronave Terra è in circolazione un virus pericoloso e molto contagioso, il Covid-19. In attesa di combatterlo con un vaccino, ci difendiamo alla meglio con l’odiosa arma del distanziamento sociale. Secondo gli scienziati il virus è passato da animali selvatici all’uomo a causa di uno o più dei seguenti errori nel nostro rapporto con la  Natura: esagerato uso delle risorse, degradazione dell’ambiente, cambiamento climatico, crescente consumo di prodotti animali, esagerata  antropizzazione del suolo, perdita di biodiversità e ricerca di cibo selvatico da parte delle popolazioni più povere. I virus sono in qualche modo “profughi” della distruzione ambientale causata dalla nostra aggressività. Stavano bene nelle foreste e nei corpi di alcuni animali, gli abbiamo offerto l’occasione di moltiplicarsi.

Molti fra i cittadini dei ricchi paesi dell’Occidente sono preoccupati per la crisi sanitaria, ma sembra non si siano mai accorti delle crisi ecologica e sociale. Sono terrorizzati da qualche decina di migliaia di morti causati dal virus nel mondo, ma forse non sanno che a causa dall’inquinamento atmosferico ogni anno muoiono circa un milione di persone in Cina, 650.000 nell’Unione Europea e 80.000 nella sola Italia.

Già da parecchi anni gli scienziati ammoniscono che non stiamo custodendo il pianeta e i sociologi avvertono che le enormi disuguaglianze economiche e sociali stanno diventando insostenibili. Il vigente modello di sviluppo, il consumismo, basato sull’usa e getta, ha instaurato una cultura dello scarto che porta al degrado ambientale e si estende alla vita delle persone. Nell’enciclica Laudato si’ qualche anno fa papa Francesco aveva scritto «Non ci sono due crisi separate, una ambientale e un’altra sociale, bensì una sola e complessa crisi socio-ambientale che va affrontata con una visione unitaria dei problemi  ecologici ed economici». E nella benedizione Urbi et orbi impartita il 18 marzo nella spettrale Piazza San Pietro deserta il papa ha aggiunto: “Abbiamo proseguito imperterriti, pensando di rimanere sani in un mondo malato”.

Stiamo vivendo, dunque, uno dei peggiori periodi della nostra storia, attanagliati da una crisi che ha tre aspetti fra loro intrecciati: ecologico, sociale e sanitario. Ma non dobbiamo perderci d’animo: la storia stessa insegna che ogni crisi offre l’opportunità di un cambiamento verso una situazione migliore. Poiché l’astronave Terra è l’unico luogo dove possiamo vivere, non possiamo farci sfuggire questa occasione. Dobbiamo vedere nel Covid-19 un provvidenziale ultimo avviso. Più che aver paura del virus, oggi dobbiamo avere paura che cessata l’emergenza sanitaria si torni alla insostenibile situazione di prima. Tutti dobbiamo adoperarci perché ciò non accada.

Perché il cambiamento avvenga nella direzione giusta, per prima cosa dobbiamo far capire a politici e economisti che una crescita illimitata è impossibile. Non possiamo pretendere che il pianeta Terra si adatti alla nostra megalomania; dobbiamo essere noi ad adattarci alla sua realtà. L’unico obiettivo che forse possiamo raggiungere, non senza difficoltà, è quello della sostenibilità: cioè vivere lasciando un pianeta vivibile anche per le prossime generazioni.

Perché ciò accada dovremo utilizzare in modo più saggio le limitate risorse dell’astronave Terra e sfruttare il più possibile l’abbondante energia che ci viene dal Sole. Dovremo diminuire l’estrazione di materiali dalla Terra (92 miliardi di tonnellate all’anno, pari a 35 kg al giorno per ciascuno degli abitanti del pianeta) e abbandonare l’uso dei combustibili fossili per abbattere l’inquinamento atmosferico e ancor più le emissioni di CO2 (37 miliardi di ton all’anno), il gas serra che provoca il cambiamento climatico.

Dovremo sostituire i motori a combustione con motori elettrici alimentati dall’energia del Sole. La scarsità delle risorse non ci permetterà più di possedere le “macchine” che utilizziamo (ad esempio, l’automobile); dovremo accontentarci di usare “macchine” condivise. Dovremo capire bene cosa ci serve e cosa non ci serve. Se ci avessimo pensato prima, ad esempio, non avremmo speso 14 miliardi per gli F-35 (aerei da guerra che, per fortuna, non useremo mai), ma avremmo investito questo denaro nella sanità e nell’istruzione.

Più in generale, dovremo sostituire il verbo consumare col verbo risparmiare. Per ridurre i consumi, studi scientifici dimostrano che non serve molto “agire sulle cose”, cioè aumentare il rendimento dei processi di produzione e l’efficienza dei vari tipi di macchine che usiamo; bisogna “agire sulle persone”, sollecitarle cioè a praticare stili di vita ispirati alla sobrietà.

C’è ancora parecchio da fare, ma sappiamo bene quale è la strada per raggiungere la sostenibilità ecologica. Siamo invece molto lontani dall’obiettivo della sostenibilità sociale che richiede, anzitutto, una ridistribuzione della ricchezza. Non può esserci sostenibilità sociale in un mondo dove i duemila più ricchi posseggono più di 4,6 miliardi di persone e neppure un paese come l’Italia dove l’1% più ricco possiede quanto il 70% della popolazione. Non può esserci sostenibilità sociale se, come scrive papa Francesco nell’enciclica Laudato si’: “… non ci accorgiamo più che alcuni si trascinano in una miseria degradante, mentre altri non sanno nemmeno che farsene di ciò che possiedono”.

Dobbiamo fare in modo che la pandemia del Covid-19, dalla quale stiamo faticosamente uscendo, porti in primo piano il problema della sostenibilità. Sarà necessario utilizzare con cura le risorse del pianeta e l’energia del Sole e anche sviluppare la scienza e la tecnologia nelle direzioni opportune. Ma sarà ancor più importante sfruttare le nostre preziose fonti di energia spirituale: saggezza, creatività, responsabilità, collaborazione, amicizia, sobrietà e solidarietà. Quando avremo fatto tutto questo, ricorderemo questa pandemia come una salutare lezione impartitaci dalla Natura.