Il Progetto di ricerca “No agli NOx: Respirare aria pulita e produrre acido nitrico”, realizzato da studenti dell’Istituto di Istruzione Superiore “G. Galilei” di Jesi (An), ha vinto la medaglia d’oro del “World Youth STEM Invention Innovation 2025” (Medan-Indonesia, 23-27 febbraio 2025), il concorso internazionale dedicato alle invenzioni scientifico-tecnologiche realizzate dalle scuole di ogni ordine e grado, università comprese, volto a potenziare l’istruzione delle discipline STEM e promuovere le migliori pratiche di insegnamento e apprendimento.
La Presidente della Commissione UE Ursula von der Leyen nelleLinee programmaticheper il nuovo mandato ha annunciato entro il 2025 un “Piano strategico per l’istruzione in ambito scientifico, tecnologico, ingegneristico e matematico (STEM), teso ad affrontare il problema del preoccupante calo delle prestazioni, e la mancanza di insegnanti qualificati”.
In occasione dellaSettimana STEM(4-11 febbraio 2025) laFondazione Deloitteha riassunto i dati quali emergono dal suo ultimoRapporto“Empowering the multiple transitions through STEM skills”. In Europa solo il 26,6% degli studenti segue percorsi STEM, un dato stagnante da dieci anni. InItalia la situazione è ancora più critica: solo6 studenti su 10 hanno preso in considerazione l’idea di intraprendere percorsi STEM, ma uno su 3 vi ha rinunciato perché “sono materie troppo complesse” o perché pensa di non essere portato per questo tipo di percorso di studio (30%). Anche chi già segue corsi tecnici spesso torna sui suoi passi:solo l’8,4% dei ragazzi italiani iscritti ad una scuola STEM, prosegue con una specializzazione nel mondo dell’ICT (Information and Communication Technology), mentre la media è del 19,5%. Più della metà delle aziende intervistate lamenta difficoltà nel reperire profili STEM, sollecitando politiche pubbliche mirate a migliorare l’offerta formativa.
In attesa che l’implementazione delleLinee guidaper le discipline STEMdel Ministero dell’Istruzione e del Merito (MIM) diano i risultati sperati, già da annialcuni Istituti di Istruzione Superiore si sono attivati per colmare il divario di competenze, avviando progetti didattici volti ad incoraggiare la curiosità e la partecipazione attiva degli studenti, migliorando le loro capacità di problem-solving e creatività, qualità cruciali per il successo nelle carriere STEM.
È questo il caso dell’Istituto di Istruzione Superiore “G. Galilei” di Jesi (An)che da oltre un decennio partecipa ai concorsi “I giovani e le scienze”, promossi dallaFederazione delle Associazioni Scientifiche e Tecniche (FAST), con progetti realizzati dagli studenti sotto la supervisione dei docenti nell’ambito delle attività didattiche, ottenendo prestigiosi riconoscimenti e l’accredito per partecipare a prestigiosi eventi Internazionali, a conferma dell’alto livello di preparazione STEM dell’istituto.
In occasione della cerimonia di premiazione presso la FAST (Milano, 15-17 marzo 2025), sono stati premiati:
– “Lotta all’inquinamento odorigeno: soluzioni sostenibili per il futuro” che parteciperà al “Milset ESI, Expo Sciences International” che si terrà ad Abu Dhabi (27 settembre-3 ottobre 2025);
–“Proprietà antiradicaliche dell’albedo dell’arancia” che ha ottenuto l’accredito per il “Porto Science Fair” che si svolgerà a Porto (Portogallo) dal 29 al 31 maggio 2025.
– “Acque solfuree: un tesoro naturale da sfruttare” progetto che ha ricevuto il Certificato di EccellenzaRICOH USA INC. che vale la partecipazione allo SJWP(Stockholm Junior Water Price) che si terrà a Stoccolma (Svezia) durante la Settimana Mondiale dell’Acqua (World Water Week) dal 23 al 28 agosto 2025.
Mentre2 progetti selezionati l’anno scorsoper partecipare al “World Youth STEM Invention Innovation 2025” (Medan-Indonesia, 23-27 febbraio 2025), il concorso internazionale dedicato alle invenzioni scientifico-tecnologiche realizzate dalle scuole di ogni ordine e grado, università comprese, volto a potenziare l’istruzione delle discipline STEM e promuovere le migliori pratiche di insegnamento e apprendimento, hanno vinto lemedaglie d’oronelle rispettive sezioni:
– “End of waste of coconut mesocarp”: un processo di valorizzazione del mesocarpo del cocco per passare da un’economia lineare ad una circolare, che è stato considerato miglior progetto della sezioneEnvironmental sciences;
– “No agli NOx: Respirare aria pulita e produrre acido nitrico”, un progetto che ha individuato un metodo innovativo di cattura ed utilizzo degli ossidi di azoto dall’ambiente e trasformarli in acido citrico.
“Questo risultato mondiale testimonia l’eccellente qualità della Scuola italiana nell’ambito delle discipline STEM– ha dichiarato il Dirigente scolasticoLuigi Frati, vincitore a sua volta del “Top 10 WYSII International Leadership Awards” – e la preparazione degli studenti dell’IIS G. Galilei di Jesi che ha portato la scuola marchigiana nel podio internazionale”.
In questa occasione ci soffermiamo sulProgetto“No agli NOx: Respirare aria pulita e produrre acido nitrico” realizzato dagli studenti del corso diBiotecnologie Ambientali,Matteo Mazzanti,Giovanni MazzarinieMatteo Piaggesi, sotto il coordinamento della Prof.ssaMilva Antonelli, veterana delWorld Youth STEM Invention Innovation, tanto da entrare nellaTop 25delWYSII International Teacher Awarde per questo premiata con una Coppa, oltre che di una medaglia per il coordinamento per questo Progetto “di altissimo livello scientifico, creativo ed originale”, e del Prof.Edgardo Catalani, rinviando a successivi post l’analisi degli altri, altrettanto interessanti, progetti.
Come noto, gliossidi di azoto(NOx) sono gas derivanti da processi di combustione che utilizzano l’aria come comburente, per reazione tra ossigeno (O2) e azoto (N) e sono presenti ad elevate concentrazioni negli ambienti urbani, per effetto dei combustibili fossili utilizzati per il riscaldamento domestico e per i trasporti su strada, e nelle aree industriali a causa dei fumi di combustione dei processi di produzione. In particolareossido e biossido di azoto (NO eNO2) sonoquelli che destano maggiori preoccupazioni sia per gli ecosistemi acquatici e terrestri, contribuendo alla formazione di piogge acide, che, soprattutto per la salute umana.
L’ultimoStudio dell’Agenzia Europea dell’Ambiente (EEA), pubblicato in occasione dell’entrata in vigore (10 dicembre 2024) dellanuova Direttiva UE sulla qualità dell’aria-ambienteche avvicina i valori limite per gli inquinanti a quelli previsti dalleLinee guida dell’OMS(2000), evidenzia che il numero annuo di morti premature in Europa attribuibili all’esposizione aNO2è di48.000, provocando negli adultidiabete mellito, seguito daictus e asma negli adulti. Si deve tener presente, però chegli NOx sono i principali precursori di Ozono(O3) in estate, e diParticolato atmosferico(PM2,5) in inverno, che a loro volta provocano rispettivamente70.000e239.000 decessi, con l’Italia che paga il tributo più pesante tra i Paesi UE.
Obiettivo del progetto elaborato dagli studenti del “Galilei” di Jesi è:sottrarre gli NOx presenti in atmosfere inquinate, rendendo l’aria più pulita, etrasformarli inacido nitrico(HNO₃), utilizzato nellaproduzione di fertilizzanti, nell’industria della lavorazione dei metalli, nonché nelrecupero dai rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) delle materie prime critiche (CRM),indispensabili per la transizione energetica e le tecnologie digitali.
“Il metodo– sintetizzano gli autori del progetto –si basa su due gorgogliatori posti in serie, corredati da diffusori in vetro, collegati ad una pompa che aspira l’aria dall’ambiente inquinato, facendo in modo che avvenga la reazione tra gli ossidi di azoto e l’acqua deionizzata che ha la funzione di solubilizzare gli ossidi di azoto”.
Per misurare la portata della pompa si usa il sistema riportato nelloschema3(vedi Immagine 2) ed i risultati sono riportati nellatabella1(Fonte: Istituto Superiore “G. Galilei” di Jesi (An), Il Progetto di ricerca “No agli NOx: Respirare aria pulita e produrre acido nitrico”, Anno scolastico 2023-2024).
Un primo campionamento è stato condottocollegando alla marmitta di una macchina a metano con motore acceso, il tubo di ingresso dell’aria all’apparato di gorgogliamentoe si è protratto per 205 minuti; campionando quindi 205 litri di gas di scarico.
Un’altra prova è stata invece condottacampionandol’ariadiungiardinoperuntempocomplessivodi1265minuti, gorgogliando in totale 1265 litri di aria.
Per confermare la presenza dei nitrati nelle soluzioni gorgogliate per 205 min (gorgogliamento con i gas di scarico della macchina) e per 1265 min (gorgogliamento con aria del giardino), si è eseguita un’indaginespettrofotometricaditipoqualitativo,utilizzando uno spettrofotometro a doppio raggio UV-visibile.
Successivamente si è effettuata un’analisi di tipo quantitativo per misurare la quantità degli ioni nitrato.
Rinviando alloStudio allegatoper gli approfondimenti sulle procedure seguite e le strumentazioni utilizzate, si evidenzia come siapossibile ridurre il livello di concentrazione degli NOx a valori limite definiti dalla legislazione vigente, e, al contempo, produrre acido nitrico, in un processo virtuoso che è poi l’essenza dell’economia circolare.