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 nelle Linee programmatiche per 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 della Settimana STEM (4-11 febbraio 2025) la Fondazione Deloitte ha riassunto i dati quali emergono dal suo ultimo Rapporto “Empowering the multiple transitions through STEM skills”. In Europa solo il 26,6% degli studenti segue percorsi STEM, un dato stagnante da dieci anni. In Italia la situazione è ancora più critica: solo 6 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 delle Linee guida per le discipline STEM del Ministero dell’Istruzione e del Merito (MIM) diano i risultati sperati, già da anni alcuni 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 dalla Federazione 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 Eccellenza RICOH 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.
Mentre 2 progetti selezionati l’anno scorso per 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 le medaglie d’oro nelle 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 sezione Environmental 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 scolastico Luigi 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 sul Progetto “No agli NOx: Respirare aria pulita e produrre acido nitrico” realizzato dagli studenti del corso di Biotecnologie Ambientali, Matteo Mazzanti, Giovanni Mazzarini e Matteo Piaggesi, sotto il coordinamento della Prof.ssa Milva Antonelli, veterana del World Youth STEM Invention Innovation, tanto da entrare nella Top 25 del WYSII International Teacher Award e 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, gli ossidi 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 particolare ossido e biossido di azoto (NO e NO2) sono quelli che destano maggiori preoccupazioni sia per gli ecosistemi acquatici e terrestri, contribuendo alla formazione di piogge acide, che, soprattutto per la salute umana.
L’ultimo Studio dell’Agenzia Europea dell’Ambiente (EEA), pubblicato in occasione dell’entrata in vigore (10 dicembre 2024) della nuova Direttiva UE sulla qualità dell’aria-ambiente che avvicina i valori limite per gli inquinanti a quelli previsti dalle Linee guida dell’OMS (2000), evidenzia che il numero annuo di morti premature in Europa attribuibili all’esposizione a NO2 è di 48.000, provocando negli adulti diabete mellito, seguito da ictus e asma negli adulti. Si deve tener presente, però che gli NOx sono i principali precursori di Ozono (O3) in estate, e di Particolato atmosferico (PM2,5) in inverno, che a loro volta provocano rispettivamente 70.000 e 239.000 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, e trasformarli in acido nitrico (HNO₃), utilizzato nella produzione di fertilizzanti, nell’industria della lavorazione dei metalli, nonché nel recupero 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 nello schema 3 (vedi Immagine 2) ed i risultati sono riportati nella tabella 1 (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 condotto collegando alla marmitta di una macchina a metano con motore acceso, il tubo di ingresso dell’aria all’apparato di gorgogliamento e si è protratto per 205 minuti; campionando quindi 205 litri di gas di scarico.
Un’altra prova è stata invece condotta campionando l’aria di un giardino per un tempo complessivo di 1265 minuti, 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’indagine spettrofotometrica di tipo qualitativo, 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 allo Studio allegato per gli approfondimenti sulle procedure seguite e le strumentazioni utilizzate, si evidenzia come sia possibile 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.