Los barnices para la investigación espacial

UN PROYECTO CON CNR Y ESA
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En

2023

la Agencia Espacial Europea pondrá en órbita Flex.
El satélite comunicará con un acabado,
creado dentro de los laboratorios Renner,
para monitorear el estado de salud
de la vegetación en todo el mundo.

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ara el quincuagésimo aniversario del desembarco en la Luna, la octava misión de ESA, Earth Explorer, incluye a Renner Italia y al Consejo Nacional italiano de Investigación (CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche).

Flex, acrónimo de Fluorescence Explorer, es el satélite que ESA pondrá en órbita en 2023 para monitorear la salud de las selvas. Estará equipado con una herramienta, capaz de hacer un mapeo de la fluorescencia de la vida de la vegetación en el dominio espectral entre 500 y 880 nanómetros, detectando la luz emitida por las plantas. Flex examinará sistemáticamente el tenue brillo rojizo emitido por las plantas durante la fotosíntesis, a 815 km de la Tierra. La fluorescencia de las plantas, que es invisible para el ojo humano, es una herramienta de diagnóstico extraordinaria, capaz de calcular la actividad de la fotosíntesis de los sistemas de la Tierra y de diagnosticar el estrés de la vida de la vegetación.

Cambios globales

Las emisiones de gases de efecto invernadero causan un cambio climático rápido. Pero este no es el único factor de cambio. Según Fao, desde 1990 hasta ahora, hemos destruido 130 millones de hectáreas forestales. Una superficie enorme: comparable con toda Sudáfrica. Es decir, cuatro veces la superficie de Italia. Se han transformado una mayor cantidad de áreas en cultivo.

La situación debe mantenerse bajo control. Según el Panel Intergubernamental del Cambio Climático, la atmósfera se calentará significativamente. Se producirá un aumento considerable del nivel del mar y una importante crisis de sequía.

En el año 2050, la población mundial alcanzará los 9/11 millones de individuos, contra los 7,7 mil millones actuales, con repercusiones inevitables en los recursos naturales. El Banco Mundial estima un aumento de la solicitud de alimentos entre 50 y 100%. El crecimiento de la población afectará la solicitud de agua, que se duplicará, y de energía, que se triplicará.

Es hora de parar y abrazar los principios de la bio-economía, que encuentra sus raíces en el empleo sostenible de las materias primas.

Un indicador fiable de la fotosíntesis favorece la gestión correcta de los recursos naturales y, en particular, de la agricultura. Flex nació para este propósito.

La fotosíntesis
y la vida en la Tierra

La fotosíntesis es el proceso que permite la preservación de la vida en la Tierra. Mediante la energía del sol, recicla un residuo (CO2) para producir el oxígeno que respiramos, los alimentos que ingerimos y una enorme cantidad de materiales que utilizamos constantemente, como la madera y las fibras textiles.

Teniendo en cuenta el papel desempeñado por la fotosíntesis para la vida en la Tierra, Flex tiene una misión extremadamente importante. La fotosíntesis es el proceso bioquímico de la producción primaria de compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas.

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El satélite Flexmonitoreael estado de salud de las selvas

Las plantas utilizan la luz solar como fuente de energía para crecer y reproducirse. Pero la radiación absorbida es a menudo excesiva y tiene que ser dispersada. Los sistemas de fotosíntesis la dispersan parcialmente como luz en longitudes de onda entre 640 y 800 nanómetros. Estamos en el límite entre el rojo y el infrarrojo cercano. Detectar esta señal luminosa permite analizar en tiempo real la eficiencia del proceso bioquímico y las condiciones físicas de las plantas. Y este es el objetivo del espectrómetro del cual está equipado Flex.

En condiciones de sequía, por ejemplo, el estrés de la planta aparece con una reducción de la señal de fluorescencia, que permite estimar prematuramente las posibles carencias de agua.

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El papel de CNR
y el compromiso
de Renner Italia

Para que Flex mantenga la precisión de su medición igual, el espectrómetro a bordo debe comparar la variable fluorescencia de la clorofila con la del emisor a una señal constante y conocida.

El satélite debe detectar la emisión de una superficie artificial con características espectrales similares a las de la reflectancia y de la fluorescencia de la clorofila.

Según lo indicado por el investigador de CNR, el laboratorio de Renner creó un sistema de barniz, que mantiene igual la emisión de una molécula luminiscente seleccionada con precisión, con una señal similar a la de las plantas. Renner también suministró la superficie, sobre la cual se aplicó el barniz.

«La emisión entre el rojo y el infrarrojo del barniz – dice Nicola Armaroli de Cnr – fundamentalmente reproduce el comportamiento de las plantas. Acabamos de terminar la prueba en una superficie de 100 metros cuadrados en el área de Grosseto. Los análisis fueron realizados por un avión de investigación (CzechGlobe, República Checa), equipado con espectrómetros, proyectados para este propósito. Pero, cuando el satélite FLEX será puso en órbita, en 2023, podríamos necesitar superficies barnizadas de más de 1 km cuadrado de dimensión».

«La dimensión en el terreno se refería a muchas características ópticas de la vegetación y explicará mejor la potencialidad de las dimensiones de la fluorescencia de la planta – añade Lorenzo Genesio de CNR – Estas dimensiones son el resultado del trabajo de un equipo internacional, que coordinamos, y está formado por investigadores del Centro de Investigación Alemán de Julich, de la Universidad Bicocca de Milán y de la Fundación Clima y Sustentabilidad, con el apoyo de un equipo de la Universidad de Zúrich».

«La química de los barnices al servicio del proyecto Esa y Cnr es una fuente de satisfacción para los investigadores de Renner» – comentó el gerente del laboratorio de Renner Italia, Luigi Benni. El compromiso con el medio ambiente es una de las prioridades de nuestra investigación».

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Los ocho satélites
Earth Explorer
para el cuidado del planeta

Flex es la última misión científica de la ESA con el objetivo de la Observancia de la Tierra. Ya podemos encontrar en la órbita:

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