Dal ripensare i materiali edilizi al monitoraggio del microbioma, il Centro per la complessità e i biosistemi (CC&B) dell’Università Statale di Milano è in prima linea nella creazione di soluzioni innovative per affrontare le sfide ambientali e sociali attuali.

Attraverso progetti innovativi che spaziano dalla biotecnologia all’edilizia, dall’agricoltura alla salute, il CC&B, creato nel 2015, è un pioniere nell’affrontare le sfide globali legate alla sostenibilità. I suoi ricercatori, suddivisi in tre aree tematiche (fisica e materiali, biosistemi e informatica) stanno sviluppando soluzioni che non solo rispondono ai bisogni immediati, ma promuovono anche un modello di economia circolare per il futuro.

Dieci anni di innovazione sostenibile e nuovi materiali

Centro di ricerca interdisciplinare che affronta le sfide scientifiche e tecnologiche dei sistemi complessi, il CC&B adotta un approccio integrato combinando fisica, biologia e informatica per studiare il comportamento dei materiali, la dinamica dei biosistemi e le reti complesse.

“L’obiettivo generale del Centro per la complessità e i biosistemi è quello di esplorare tutte le possibili strategie che possano contribuire a una società sostenibile e un’economia circolare”, hanno raccontato a Materia Rinnovabile i responsabili del CC&B Stefano Zapperi e Caterina La Porta. “In quest’ottica stiamo sviluppando materiali ecologici e soluzioni per renderli utilizzabili per un vasto spettro di applicazioni. Ad esempio, stiamo lavorando allo sviluppo di metamateriali in cellulosa per l’architettura. In un metamateriale, la geometria viene progettata algoritmicamente per aumentare le prestazioni di un materiale, consentendo di sostituire materiali inquinanti come la plastica con materiali compostabili. Un altro esempio riguarda lo sviluppo di nuovi composti naturali per sostituire pesticidi e fertilizzanti nell’agricoltura. Infine, ci proponiamo di studiare l'agrivoltaico per stimolare l’utilizzo di sorgenti energetiche rinnovabili in agricoltura.”

Uno dei progetti più ambiziosi è, al momento, ARCHIBIOFOAM, che sta studiando un biomateriale espanso derivato dalla cellulosa del legno, destinato a sostituire cemento e acciaio nell’edilizia. Questo materiale innovativo, che può essere stampato in 3D, è capace di adattarsi automaticamente all’ambiente circostante, cambiando forma in base alle necessità. In questo modo, offre soluzioni eco-sostenibili per la costruzione di edifici più intelligenti e più verdi.

Parallelamente, il progetto METACTOR punta a rivoluzionare la meccanica applicata, sviluppando attuatori meccanici realizzati con leghe di nichel-titanio. Questi attuatori, grazie alle proprietà super elastiche e alla memoria di forma, sono in grado di cambiare struttura in risposta ai cambiamenti di temperatura, senza necessitare di componenti aggiuntivi. Un’innovazione che promette di semplificare i processi produttivi e ridurre il consumo di materiali.

Le potenzialità dei materiali

Sempre in ambito di materiali sostenibili per un’industria circolare, il CC&B sta portando avanti la ricerca su leghe metalliche ad alta entropia, utilizzando algoritmi di intelligenza artificiale e simulazioni atomistiche per trovare soluzioni più sostenibili rispetto ai metalli tradizionali.

Il focus sui materiali deriva da una visione molto chiara. Come raccontano La Porta e Zapperi, infatti, “i materiali sono alla base di tutte le applicazioni industriali di una società avanzata, sono il substrato su cui si costruisce tutto, dall’architettura al digitale. Il problema è che molto spesso i materiali più performanti dal punto di visto applicativo sono anche i più dannosi dal punto di vista dell’ambiente e della salute. Dobbiamo quindi trovare nuove soluzioni che combinino i due aspetti. Sempre nell’ambito della salute, che è stato storicamente uno dei campi di indagine principali del centro, è ormai chiaro il contributo degli inquinanti presenti nelle acque e nel suolo allo sviluppo di patologie. Alimenti come la frutta e la verdura possono essere veicolo di inquinanti nocivi o carenti di sostanze nutritive. È quindi fondamentale trovare nuove strategie per un’agricoltura più sostenibile”.

Verso l’agricoltura del futuro

L’agricoltura è, non a caso, un altro settore dove le ricerche si sono concentrare particolarmente. Il progetto GRADE sta studiando l’utilizzo di sostanze naturali per combattere i funghi patogeni delle piante. Questo approccio non solo protegge le colture, ma contribuisce anche a migliorare la durata di conservazione dei prodotti agricoli. GRADE è, attualmente, in fase di sperimentazione come fertilizzante biologico, con il potenziale di diventare uno strumento chiave per l’agricoltura sostenibile.

Il Centro è impegnato nello sviluppo di algoritmi avanzati per migliorare l’agricoltura di precisione. Un esempio significativo è il sistema che quantifica il microclima del suolo, offrendo agli agricoltori strumenti per ottimizzare l’uso delle risorse naturali, migliorando la produttività e riducendo l’impatto ambientale. STELLA è, invece, un algoritmo che studia i metaboliti rilasciati dal microbioma intestinale e del suolo. Questo strumento ha applicazioni che vanno dal miglioramento della biodiversità del suolo al ripristino di disbiosi intestinale, contribuendo a creare un equilibrio tra salute umana e ambiente.

Il centro sta anche portando avanti una ricerca pionieristica nel campo della biotecnologia con un progetto volto a scoprire nuovi farmaci antitumorali derivati da funghi presenti nel suolo. Questi funghi, attraverso le loro proprietà naturali, potrebbero rivelarsi una risorsa preziosa nella lotta contro il cancro.

La correlazione tra disuguaglianza economica e benessere dei cittadini

Legata alla salute è anche la ricerca che ha esaminato negli scorsi anni le intricate relazioni tra disuguaglianza di ricchezza, mobilità sociale e salute tra vari segmenti di popolazione in Italia e negli Stati Uniti. Lo studio, che si basa su indagini longitudinali, ha messo in luce la correlazione tra la disuguaglianza di ricchezza e il benessere generale dei cittadini di una nazione.

“Nei nostri studi abbiamo osservato come la disuguaglianza economica sia legata alla comparsa di patologie, come l’obesità, il diabete o la salute mentale”, concludono i professori Zapperi e La Porta. “In questo ambito abbiamo anche studiato le relazioni tra urbanizzazione, inquinamento e salute umana. Questo progetto è ancora in corso con due obiettivi principali: identificare i fattori sottostanti al benessere in città sempre più estese e dall’altro suggerire strategie correttive per mitigare la disuguaglianza. Questi studi non riguardano solo i paesi sviluppati come il nostro ma anche quelli emergenti. Abbiamo infatti avviato una collaborazione con colleghi brasiliani per studiare l’importanza del servizio sanitario nazionale come contrasto alla disuguaglianza nell’ambito della salute.”

In copertina: uno scatto fornito dal CC&B