La microscopia elettronica in Arpal: non solo Sem! (+video)

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Il laboratorio Arpal si è da poco arricchito di alcuni strumenti all’avanguardia nell’analisi dell’amianto e delle microplastiche.

Grazie a un finanziamento di 400.000 euro stanziato da Regione Liguria è stato possibile effettuare l’acquisto di un secondo microscopio elettronico a scansione (Sem), che si va aggiungere al prototipo – unico nel suo genere, perfettamente funzionante da oltre un decennio – e un microscopio microraman.

Si tratta di due macchinari che portano la filiera analitica della microscopia elettronica Arpal allo stato dell’arte, soprattutto per quanto riguarda la ricerca delle fibre di amianto: una tipologia di analisi particolarmente richiesta in Liguria, una dotazione tecnologica e professionale che rende il laboratorio Arpal centro di riferimento regionale sul tema, fra i poli d’eccellenza della rete laboratoristica del Sistema nazionale per la protezione dell’ambiente.

“All’interno di Snpa sono presenti 22 soggetti nazionali e regionali – spiega il direttore generale Carlo Emanuele Pepe – Arpal rappresenta un territorio di piccole dimensioni, eppure raggiunge un livello di prestazioni in linea con le realtà dotate di più risorse. L’esempio del Settore di Microscropia elettronica è uno fra i tanti: riceviamo campioni da analizzare da ogni parte d’Italia, e con questa nuova dotazione potremo rispondere ancora meglio alle esigenze della collettività”.

“Il tema dell’amianto – ha sottolineato Stefano Maggiolo, direttore scientifico dell’Agenzia – è centrale in Liguria, perché naturalmente presente in numerosi gruppi geologici del nostro territorio. Ma non solo: il microraman è strumento imprescindibile anche nell’individuazione e caratterizzazione delle microplastiche, altro argomento di grande attualità che vede la ricerca internazionale impegnata in ogni direzione. Con questi strumenti possiamo continuare a lavorare ai massimi livelli”.

Nel 2018 il laboratorio Arpal ha effettuato oltre 420.000 analisi su 35.000 campioni, (170.000 a Genova), mentre quest’anno siamo a 270.000 analisi su 21.500 campioni; per quanto riguarda l’amianto, invece, l’anno sorso sono stati consegnati ad Arpal 306 campioni di varie matrici (aria, inerti e terre e rocce da scavo), su cui sono state effettuate 1339 analisi; quest’anno tale numero è già stato superato.

PER APPROFONDIRE…

Il settore di Microscopia Elettronica è stato istituito in Arpal nel 2000, presso il laboratorio della sede di Genova; in 19 anni si è sviluppato ed è cresciuto come professionalità e competenze, diventando laboratorio di riferimento regionale per l’amianto, con tanto di gestione del Programma di qualificazione dei laboratori pubblici e privati per l’amianto.

In Liguria, per la conformazione geologica del territorio in cui affiorano ampi settori di ofioliti (Pietre Verdi), il problema dell’amianto nei NOA (Naturally Occuring Asbestos) è diventato sempre più rilevante e pressante. La presenza di NOA nell’ambiente influisce sulle attività umane finalizzate alla sua modifica e tutte le azioni ingegneristiche – geologiche nell’ambiente naturale devono tenerne conto.

A partire dal 2013 Arpal ha assunto un ruolo fondamentale nel controllo ambientale delle grandi opere, con il Terzo Valico (il settore microscopia ha collaborato attivamente alla stesura del Protocollo Amianto, divenuto documento di riferimento anche per le altre Grandi Opere), con l’Aurelia bis, il Nodo ferroviario Voltri-Brignole e la progettazione della Gronda. Tutte le attività vengono svolte a supporto del lavoro svolto, sotto il profilo sanitario, dalle Asl di competenza.

Poiché le metodiche tecniche ed analitiche sui NOA sono ancora in corso di sviluppo, Arpal è costantemente impegnata nella sperimentazione e nell’esecuzione di analisi per la determinazione della  presenza ed identificazione delle fibre minerali, classificazione della sorgente (roccia, suolo o sedimento) e metodi di valutazione geologica e campionamento sul terreno, chimica dei cristalli, metodi sperimentali per lo studio delle fibre minerali con particolare attenzione alla microscopia ottica ed elettronica, protocolli di preparazione e analisi dei campioni per prove su roccia e suolo.

Recentemente, grazie a uno specifico finanziamento di Regione Liguria, sono stati acquistati un Diffrattometro a Raggi X, un Microscopio Elettronico Field-Emission e uno Stereomicroscopio con fotocamera. Inoltre, grazie ai finanziamenti legati alla Strategia Marina, Arpal ha acquistato anche uno Spettrofotometro Micro-Raman.

MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE FEG SIGMA300

Il Microscopio Elettronico è tra gli strumenti basilari per l’analisi delle fibre di amianto, ma in generale è impiegato in moltissimi campi scientifici, di indagine e di ricerca. L’immagine ad alti ingrandimenti e l’associata microanalisi a raggi X permettono la valutazione della morfologia e della composizione elementale del campione. La tecnologia Field Emission Gun (FEG) permette di ottenere un fascio di elettroni estremamente brillante che consente una capacità d’identificazione decisamente superiore sia  rispetto a un tradizionale microscopio termoionico di vecchia generazione che a  uno di nuova generazione, fino anche a 100 volte.

Il SIGMA 300, arrivando a risoluzioni nanometriche, permette una caratterizzazione topografica delle superfici piane, delle nanostrutture di metalli, di cristalli, di materiali geologici, polimerici, nanocompositi, biologici, bioingenieristici, farmaceutici, anche oggetto di indagini forensi.

DIFFRATTOMETRO A RAGGI X MINIFLEX600

Miniflex 600 è uno strumento da banco per la misurazione analitica della diffrazione di raggi X. Il sistema offre velocità e sensibilità grazie ad alcune innovative caratteristiche, tra cui il rivelatore di pixel array ibrido (HPAD) e una sorgente a raggi X da 600 W: questo rivelatore di conteggio diretto dei fotoni consente una raccolta dati ad alta velocità e a basso rumore.

È ampiamente usato nella ricerca, specialmente nella scienza dei materiali, nella chimica e nella mineralogia per determinare la fase cristallina dei minerali, la percentuale di cristallinità, la dimensione e la deformazione dei cristalli, i parametri del reticolo, la struttura molecolare e il riconoscimento e l’analisi quantitativa dei minerali nelle rocce tramite la restituzione di uno spettro di diffrazione di raggi X tipico del cristallo in esame.

STEREOMICROSCOPIO

È un microscopio ottico progettato per produrre una visione stereoscopica di un oggetto e viene usato per studiare le superfici di un campione solido. Diversamente dai microscopi composti, in uno stereomicroscopio si osserva la luce riflessa dal campione che consente l’esame di campioni tridimensionali di varie dimensioni come frammenti di rocce. Costituisce un’analisi preliminare a tutti gli altri strumenti in quanto fornisce indicazioni di carattere generico sulla natura del materiale in esame. Risulta quindi di fondamentale importanza per indirizzare al meglio le analisi successive da svolgere con la strumentazione più indicata.

MICROSPETTROMETRO RAMAN  DXR2

La spettroscopia Micro-Raman è un’integrazione tra lo spettroscopio Raman e un microscopio ottico che rende possibile selezionare visivamente la specifica zona del campione che si vuole analizzare. Questo ne consente l’utilizzo in moltissimi e diversificati ambiti scientifici con applicazioni sopratutto in campo ambientale, forense, delle scienze dei materiali, in biologia e medicina, in geologia, in farmaceutica e nel restauro di opere d’arte. In particolare, negli ultimi 10 anni, è stato impiegato a livello di ricerca universitaria per l’identificazione delle fibre di amianto.

La spettroscopia Raman consente analisi non distruttive dei materiali, in qualsiasi stato di aggregazione, con una generalmente ridotta preparazione del campione utilizzando laser di diversa potenza in grado di incidere sul materiale generando uno spettro Raman caratteristico del materiale analizzato. Nel caso dell’analisi delle fibre di amianto non è necessaria la preparazione del campione e lo spettro Raman ottenuto è caratteristico sia delle fibre stesse sia dei minerali costituenti le rocce.

La microscopia confocale Raman è la tecnica di elezione per l’analisi delle microplastiche poiché consente di analizzare campioni fino a dimensioni inferiori al micron contestualmente al riconoscimento “certo” del polimero in analisi. La tecnica Raman accoppiata alla microscopia confocale permette inoltre di ottenere lo spettro Raman di microplastiche anche all’interno di tessuti biologici.

Determinare tipologia e dimensioni delle microplastiche è inoltre di fondamentale importanza sia per comprenderne i meccanismi di diffusione nell’ambiente sia per avere informazioni su quali tipi di prodotti stiano avendo il maggior impatto ambientale. Il microscopio confocale Raman di ultima generazione presente nel laboratorio Arpal ha una dotazione strumentale di eccellenza unica nel sistema agenziale.

Il principale utilizzo della microscopia confocale Raman in Arpal riguarda i campi ambientale, geologico e forense.

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