Ricerca

  • Nell'ambito del progetto SARR è stato sviluppato un progetto dimostratore dal titolo "Recupero di plastiche eterogenee per asfalti modificati".
    Il lavoro è stato condotto dal Dipartimento di Scienze molecolari e Nanosistemi dell'Università Cà Foscari di Venezia con l'apporto delle imprese Elite Ambiente srl, IFAF spa, Chimicambiente srl e Studio Gallian sas.
    I risultati scientifici del progetto sono ora stati pubblicati sulla prestigiosa rivista The Journal of Cleaner Production, rivista internazionale e transdisciplinare incentrata sulla ricerca e la pratica sulla produzione più pulita, sull'ambiente e sulla sostenibilità. Attraverso i nostri articoli pubblicati, miriamo ad aiutare le società a diventare più sostenibili. Il Journal of Cleaner Production funge da piattaforma per affrontare e discutere la produzione più pulita teorica e pratica, comprendendo questioni ambientali e di sostenibilità in aziende, governi, istituti di istruzione, regioni e società.

    L'articolo pubblicato è intitolato "By-products from mechanical recycling of polyolefins improve hot mix asphalt performance" e tratta dei rifiuti di poliolefina (WOPO), la frazione affondante del riciclaggio delle poliolefine, oggi uno scarto di produzione inviato all'incenerimento. L'articolo riporta un metodo per il riciclaggio di WOPO come additivi efficienti per produrre asfalto a caldo (HMA). Le caratteristiche fisico-meccaniche di HMA contenente bitume 50/70 e WOPO sono state confrontate con la poliolefina mista PE/PP (MPO) e il campione di controllo HMA standard. Le miscele HMA modificate sono state caratterizzate da densità, vuoti d'aria, resistenza alla trazione indiretta, coefficiente di trazione indiretta, stabilità Marshall e quotazione. È stato dimostrato che le emissioni atmosferiche per HMA contenenti WOPO sono conformi ai requisiti legali italiani. I dati acquisiti dimostrano che l'HMA contenente il 4% in peso di WOPO macinato in peso di legante per asfalto può essere efficacemente impiegato come miscela flessibile e resistente per la pavimentazione stradale. I dati ambientali ed economici riportati evidenziano ulteriormente l'impatto di questa tecnologia, non solo per i produttori di asfalto, ma anche per gli impianti di riciclaggio, migliorando il riciclaggio della plastica, riducendo l'incenerimento della plastica, i costi di gestione dei rifiuti e le emissioni di gas serra.
  • Gli aerogel sono tra i materiali solidi più leggeri conosciuti, con un peso specifico paragonabile a quello del grafene. Ne esistono diversi tipo, composti da diverse miscele; per fare qualche esempio vengono prodotti aerogel in silice, in carbonio o in allumina.

    Un gruppo di ricercatori dell'Università Nazionale di Singapore e dell'Università Tecnologica di Ho Chi Minh City in Vietnam, è riuscito a trovare un processo grazie al quale è possibile utilizzare rifiuti organici, in particolare quelli legati all'ananas, in aerogel.

    I vantaggi di questa scoperta si rivelano essere molteplici. Basti pensare alla quantità di rifiuti legati alla raccolta e lavorazione dell'ananas, stimabili, secondo i ricercatori, in circa 76 milioni di tonnellate l'anno. Generalmente questi scarti vengono utilizzati come mangime per animali, lasciati marcire o bruciati, provocando, negli ultimi due casi, emissioni di gas serra e altri inquinanti. La produzione di aerogel da ananas porterebbe a una minore emissione di gas, in particolare di CO2, in quanto il processo da cui si generano questi aerogel è semplice e poco inquinante, diversamente dagli aerogel di diversa origine.

    La produzione di questo materiale prevede l'iniziale estrazione delle fibre, miscelate poi con alcol polivinilico reticolante. Successivamente avviene la polimerizzazione che richiede una temperatura di 90°C per un tempo variabile tra le 10 e le 12 ore.

    Le applicazioni per questi aerogel sono varie. Arricchiti in carbone attivo possono essere utilizzati come pellicola per la frutta e la verdura; con un rivestimento in dietilentriammina sono in grado di assorbire il Nichel nel trattamento delle acque reflue; con altri tipi di rivestimenti sono ideali per i metalli pesanti. O ancora possono essere utilizzati per assorbire olio, come isolanti termici o acustici.

    Al momento il lavoro dei due gruppi di ricercatori si sta concentrando sulla ricerca di altre tipologie di aerogel da fonte organica e sull'avvio di una produzione in larga scala di aerogel da ananas.
  • Le batterie al litio, anche quando esauste, possono essere considerate una fonte di ricchezza. Al loro interno è possibile trovare vari metalli preziosi da recuperare.

    I metodo classici utilizzati per recuperare i metalli all'interno delle batterie sono principalmente due. Il primo prevede l'utilizzo di temperature che vanno oltre i 500°C, così da fondere i metalli per il successivo recupero. Questa tecnica però, oltre a essere particolarmente energivora, causa la produzione di gas tossici. Il secondo metodo consiste nell'idrometallurgia: il processo prevede la triturazione del rifiuto e la successiva reazione del materiale con sostanze acide arricchite in perossido di idrogeno. Come nel primo caso, anche con l'idrometallurgia si ha la formazione di gas nocivi.

    Una terza, possibile, alternativa arriva da un processo studiato da un gruppo di scienziati della Nanyang Technological University di Singapore. Il team è partito dall'idea di trovare un metodo di riciclaggio delle batterie che fosse meno energivoro e più eco-compatibile. La risposta è stata trovata nella frutta, in particolare nella scorza d'arancia.

    Nel loro studio i ricercatori hanno scoperto che la combinazione tra la scorza d'arancia, opportunamente essiccata e triturata, e l'acido citrico, provoca lo stesso effetto dell'idrometallurgia classica. I testa hanno dato risultati sorprendenti: grazie all'utilizzo delle bucce si è verificato che è possibile estrarre con successo circa il 90% del cobalto, del litio, del manganese e del nichel contenuti nelle batterie. Tutto questo senza la produzione di residui tossici; inoltre, le batterie prodotte con il materiale recuperato, hanno una capacità di carica simile a quelle in commercio.

    Come spiegano gli scienziati il segreto deriva dalla cellulosa presente nelle bucce che, nel processo, si trasforma in zuccheri. Questi zuccheri, combinati con gli antiossidanti naturali presenti nelle scorze d'arancia, potrebbero essere la causa di questo risultato.

    La ricerca, pubblicata su Environmental Science & Technology, è ora orientata all'ottimizzazione dei processi del ciclo di carica-scarica dei dispositivi costruiti dal materiale recuperato.
  • ECOdesign e riciclo di DPI in una filiera industriale circolare è il progetto in corso di realizzazione promosso da Veneto Green Cluster e cofinanziato dalla Regione del Veneto – POR FESR 2014-2020 AZIONE 1.1.4.

    L’obiettivo generale del progetto di ricerca industriale e sviluppo sperimentale è la valorizzazione dei rifiuti provenienti dall’uso di DPI anche sanitari, e lo studio di una filiera produttiva circolare,perseguendo le seguenti direttrici: Integrazione di competenze specifiche e potenziali produttivi ora frammentati e dispersi nel territorio regionale; Sviluppo di nuova conoscenza su tematiche caratterizzanti una filiera circolare efficiente (es.: ecodesign, materiali rigenerativi, valorizzazione rifiuti) trasferibile in diversi ambiti applicativi e altre filiere produttive; Definizione di un modello produttivo sostenibile di produzione e gestione di DPI che, nel contesto della crisi COVID 19, ha chiaramente denunciato la sua assenza; Applicazione dei principi di bio-economia ed economia circolare in una filiera produttiva integrata territoriale, in particolare in accordo al Circular Economy Action Plan promosso dalla UE al fine di accelerare la transizione richiesta dall’ European Green Deal.

     Gli obiettivi specifici della ricerca saranno:

    • Ottimizzazione dell’utilizzo delle materie prime (MP) o seconde (MPS), in particolare polimeri e biopolimeri, individuazione nuovi fonti di approvvigionamento/estrazione di MP e MPS
    • Funzionalizzane dei prodotti (DPI) e degli imballaggi grazie a materiali avanzati o trattamenti superficiali e validazione dei DPI
    • Ottimizzazione dei processi di recupero, con particolare focalizzazione sui processi di recupero chimico/pirolisi e processi di sterilizzazione
    • Ottimizzazione di una filiera industriale di produzione, tracciabilità dei flussi e analisi predittive
    • Simbiosi industriale e interazione con filiere a monte (agroindustria) e a valle (costruzioni)
    • Studio di sistemi integrati, che si basino sulla prevenzione, sul recupero e sul riciclo dei materiali, a garanzia per i cittadini che i materiali stessi provenienti dalla raccolta differenziata trovino pieno utilizzo attraverso corretti processi di recupero e riciclo

    Lo schema generale del progetto prevede quattro filoni di attività che hanno diversi obiettivi di studio, riassunti nel seguente grafico:

     

     


    Nel primo filone di attività sono stati studiati i possibili scenari di utilizzo dei materiali misti provenienti da riciclo meccanico, così come di seguito schematizzati:  

     

    Per definire fattibilità, efficienza e convenienza del processo di riciclo sono stati eseguiti test di riciclo con output il granulo riciclato, sono stati prodotti provini/campioni e caratterizzati a livello fisico-meccanico e reologico. Dalla caratterizzazione è possibile definire l’applicabilità del materiale riciclato tal quale o come additivo, individuando una o più applicazioni adatte. Le applicazioni e sperimentazione sono svolte nel secondo filone di attività.

    Per approfondimenti e dettagli potete contattare Veneto Green Cluster.

  • L'ENEA, l'agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile, punta a realizzare il primo polo italiano per lo sviluppo della filiera dell'idrogeno. Il progetto nasce con l'investimento da 14 milioni di euro dei fondi "Mission Innovation", e vede come partner università, istituti di ricerca, associazioni e imprese, con l'intento di favorire la decarbonizzazione e la transizione energetica.

    La piattaforma ha lo scopo di "accelerare ricerca e innovazione e mettere a disposizione dell'industria infrastrutture hi-tech per arrivare a colmare il gap fra scala di laboratorio e industriale" come spiega Giorgio Graditi, Direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell'ENEA e rappresentante ENEA nella European Clean Hydrogen Alliance.

    Nel progetto è prevista la realizzazione, presso il Centro Ricerche ENEA Casaccia, a Roma, di un insieme di infrastrutture hi-tech per ricerca e sperimentazione sull'intera filiera dell'idrogeno verde: produzione, distribuzione, utilizzo come combustibile, vettore energetico. E questi sono solo "alcuni esempi delle potenzialità di un progetto tutto italiano che darebbe la possibilità alle aziende di produrre innovazione, sperimentando e validando le proprie tecnologie in un ambiente dedicato e con il supporto di personale e laboratori qualificati" ha continuato Graditi.

    L'idrogeno green, allo stato attuale, si ottiene attraverso fonti di energia rinnovabili quali fotovoltaico ed eolico. Nel progetto ENEA mira a sperimentare nuove tecnologie per la produzione dell'idrogeno come, ad esempio, l'utilizzo di biomasse residuali e il calore prodotto da impianti solari a concentrazione.

    L'idrogeno prodotto nell'impianto potrà essere utilizzato puro o in miscela con gas naturale, per produrre energia elettrica. Il progetto prevede la realizzazione di un idrogenodotto per il trasporto di idrogeno puro in pressione. Saranno presenti punti di rifornimento per i veicoli a idrogeno utilizzati all'interno del sito, con l'intento di dimostrare il contributo che questo gas può dare alla decarbonizzazione del settore mobilità.

    Per quanto riguarda le applicazioni oggetto di studio è doveroso sottolineare il power-to-gas: il processo, attraverso l'elettrolisi, consente di produrre idrogeno da fonti rinnovabili. Successivamente l'idrogeno così prodotto può essere convertito in metano o introdotto nella rete del gas. In questo modo è possibile accumulare energia prodotta da fonte rinnovabile, svolgere una funzione di "stabilizzazione" della rete elettrica e agire come elemento di congiunzione con la rete del gas.

    Per le sue caratteristiche l'idrogeno verde potrebbe essere elemento di primo piano per la riconversione del settore energetico, così da raggiungere la neutralità climatica al 2050, come previsto dalla Hydrogen Strategy for a climate-neutral Europe, lanciata dalla Commissione Europea a luglio 2020. Il mezzo per dare attuazione alla strategia è proprio la European Clean Hydrogen Alliance, che vede al suo interno 30 partner italiani tra cui, appunto, ENEA.
  • Le alghe sono organismi che crescono in ambiente acquatico. La maggior parte di esse è caratterizzata dalla capacità di fotosintesi, ovvero di sfruttare l’energia solare in abbinamento all’anidride carbonica per creare biomassa. Le alghe si possono differenziare in macroalghe e microalghe. Le prime sono organismi vegetali visibili a occhio nudo, che vivono sia in ambiente marino che in acqua dolce. La loro crescita è molto veloce e possono raggiungere dimensioni anche di decine di metri. Con il termine microalghe generalmente si fa riferimento agli organismi fotosintetici unicellulari e/o coloniali, organismi di piccole dimensioni di cui non è distinguibile la struttura a occhio nudo [1].

    Come possono le microalghe aiutarci nella depurazione delle acque reflue?Le microalghe possono migliorare la qualità dei reflui, riducendo il contenuto di microinquinanti in modo assolutamente naturale. Inoltre sono in grado di moltiplicarsi grazie ai soli nutrienti presenti nelle acque di scarto, riducendone così la concentrazione [2].

    Proprio per questo negli ultimi anni c’è un forte interesse in questo settore alternativo che grazie alla ricerca studia sistemi innovativi di depurazione finalizzati alla riduzione di impatto ambientale e dei costi di gestione. Le alghe presentano caratteristiche utili al biorisanamento: questi organismi sono molto utili nell’assimilazione dell’azoto e fosforo, che da sempre risulta un problema rilevante; gli stessi vengono accumulati all’interno della biomassa che poi potrà essere valorizzata in uno svariato numero di settori [3]. La capacità depurativa è dovuta ad un insieme di fattori quali: la presenza di ossigeno nel substrato, il potere depurativo della biomassa presente nel sub strato e l’assimilazione di sostanze organiche e nutrienti da parte delle alghe stesse e piante superiori. Principalmente l’intero processo  è dovuto alla buona cooperazione tra le piante e i microrganismi che convivono nell’ambiente circostante, e attivano quindi la rimozione degli inquinanti [3]. Uno degli obiettivi di ricerca nel progetto SARR (promosso da Veneto Green Cluster) è verificare gli utilizzi e le performance delle microalghe nella depurazione dei reflui proveniente da un processo di digestione anaerobica delle frazioni organiche dei rifiuti urbani. 

    Riferimenti Bibiliografici

    1. Ecomawaru - Eco-sustainable Management of Water and wastewater in Rural communities, 2014. Technical Handbook “Trattamenti naturali delle acque reflue”.
    2. Alghe per la depurazione dell’acqua all’impianto di Bresso-Niguarda. https://www.gruppocap.it/
    3. Barbera, E., Bertucco, A., 2019. Recupero di nutrienti dale acque reflue urbane mediante coltivazione di microalghe in reattori continui. Relazione, Veneto Green Cluster.
  • La Commissione ha varato cinque nuove missioni dell'UE, un modo nuovo e innovativo di collaborare e migliorare la vita delle persone in Europa e altrove. Le missioni dell'UE mirano ad affrontare le grandi sfide in materia di salute, clima e ambiente e a conseguire obiettivi ambiziosi e stimolanti in questi ambiti.

    Una novità di Orizzonte Europa e un concetto originale nella politica dell'UE, che riunisce diversi servizi della Commissione sotto l'autorità di nove membri del Collegio, le missioni sosterranno la ricerca per realizzare le principali priorità della Commissione e trovare risposte ad alcune delle principali sfide che ci troviamo ad affrontare oggi: la lotta contro il cancro, l'adattamento ai cambiamenti climatici, la tutela degli oceani, dei mari e delle acque, la vita in città più verdi e la garanzia della salubrità dei suoli e degli alimenti. Si tratta di un nuovo strumento che comprende una serie di azioni, quali progetti di ricerca e innovazione, misure strategiche e iniziative legislative, per conseguire obiettivi concreti con un ampio impatto sociale ed entro un termine stabilito. Cinque missioni punteranno a fornire soluzioni a importanti sfide globali entro il 2030:

    1. Adattamento ai cambiamenti climatici: sostenere almeno 150 regioni e comunità europee affinché diventino resilienti ai cambiamenti climatici entro il 2030.
    2. Lotta contro il cancro: in collaborazione con il piano europeo di lotta contro il cancro per migliorare la vita di oltre 3 milioni di persone entro il 2030 mediante la prevenzione, i trattamenti e le soluzioni per vivere più a lungo e meglio.
    3. Far rivivere i nostri oceani e le nostre acque entro il 2030.
    4. 100 città intelligenti e a impatto climatico zero entro il 2030.
    5. Un patto europeo per i suoli: 100 laboratori viventi e centri faro per guidare la transizione verso la salubrità dei suoli entro il 2030.

    Con la comunicazione sulle missioni adottata, la Commissione dà il via libera alle missioni dopo l'approvazione dei relativi piani individuali avvenuta all'inizio dell'estate.

    Missioni dell'UE nell'ambito di Orizzonte Europa e oltre

    Le missioni costituiscono un nuovo approccio collaborativo per affrontare alcune delle principali sfide del nostro tempo. Prevedono un mandato per conseguire obiettivi specifici entro un termine prestabilito e produrranno un impatto concreto attribuendo alla ricerca e all'innovazione un nuovo ruolo, associato a nuove forme di governance e collaborazione, e a un modo nuovo di coinvolgere i cittadini, ivi compresi i giovani.

    La missione concernente l'adattamento ai cambiamenti climatici, ad esempio, prevede di destinare 100 milioni di € per dimostrazioni, su larga scala e adattate alle circostanze locali, al fine di affrontare i principali rischi indotti dal clima, come le inondazioni. La missione riguardante la lotta contro il cancro prevede di istituire un modello di governance comune innovativo per garantire l'integrazione sistematica ed efficace dei progressi in materia di ricerca, di innovazione e di strategie nel settore della lotta contro il cancro in Europa. La missione Oceani e acque creerà una rete di centri faro a livello di mari e bacini fluviali al fine di attuare la missione e estendere le reti delle zone marine protette. Nell'ambito della missione "Città intelligenti e a impatto climatico zero", le città selezionate coinvolgeranno i loro abitanti nella messa a punto di "contratti cittadini per il clima" per contribuire a raggiungere la neutralità climatica entro il 2030. E con la missione "Patto per i suoli" le persone saranno incentivate a partecipare a iniziative scientifiche promosse dai cittadini volte a migliorare collettivamente la salubrità dei suoli.

    Le missioni affondano le loro radici nel programma Orizzonte Europa, ma la loro attuazione andrà ben al di là della ricerca e dell'innovazione al fine di sviluppare nuove soluzioni e migliorare la vita dei cittadini europei. La loro novità e il loro valore aggiunto sono dovuti al fatto che prevedono una serie di interventi che si avvalgono di vari strumenti, modelli economici e investimenti pubblici e privati a livello UE, nazionale, regionale e locale. Affinché le missioni abbiano successo, sarà fondamentale il sostegno di altri programmi europei e nazionali. Ciascuna missione sarà dotata di un calendario specifico e di un bilancio adeguato alla sua sfida e al suo piano di attuazione.

    Le missioni dell'UE hanno un collegamento diretto con i cittadini, coinvolgendoli nella loro progettazione, attuazione e monitoraggio. Gli Stati membri, le regioni e un'ampia gamma di portatori di interessi del settore pubblico e privato saranno coinvolti per contribuire a garantire risultati duraturi per tutti i cittadini dell'UE.

    Le missioni sostengono le priorità della Commissione, tra cui il Green Deal europeo, Un'Europa pronta per l'era digitale Il piano europeo di lotta contro il cancroUn'economia al servizio delle persone e Il Nuovo Bauhaus europeo. Ad esempio, la missione concernente il clima è già un elemento concreto della nuova Strategia di adattamento ai cambiamenti climatici, la missione relativa al cancro rientra nel piano europeo di lotta contro il cancro e la missione "Suoli" è un'iniziativa faro della Visione a lungo termine per le zone rurali dell'UE .https://europa.eu/new-european-bauhaus/index_en

    Il 23 settembre la Commissione ha pubblicato uno speciale Eurobarometro sulla scienza e la tecnologia. I risultati dell'indagine a livello dell'UE testimoniano il sostegno popolare a favore della scienza e dell'innovazione per trovare soluzioni alle sfide individuate dalle missioni. La grande maggioranza dei cittadini europei, ad esempio, considera la salute e l'energia verde come i settori in cui la scienza e l'innovazione avranno un impatto positivo sulla vita delle persone nei prossimi 20 anni.

    Prossime tappe

    Le missioni dell'UE sono nella loro piena fase di attuazione. Il primo programma di lavoro di Orizzonte Europa per il periodo 2021-2022, pubblicato il 16 giugno, comprende una serie di azioni che gettano le basi per l'attuazione delle missioni e sarà aggiornato con un'agenda completa per la ricerca e l'innovazione entro la fine dell'anno. Parallelamente le missioni coinvolgeranno le regioni, le città e le organizzazioni partecipanti, nonché i cittadini degli Stati membri.

    Contesto

    Sulla base delle proposte che i principali esperti dei comitati di missione hanno consegnato alla Commissione nel settembre 2020, nell'ambito del piano strategico Orizzonte Europa sono state individuate cinque missioni. Da qui al 2023 Orizzonte Europa eroga finanziamenti iniziali per le missioni fino a 1,9 miliardi di €. Nell'ottobre 2020 la Commissione ha convalidato le cinque missioni proposte. Queste sono entrate nella fase preparatoria in vista dell'elaborazione di cinque piani di attuazione dettagliati, comprendenti gli obiettivi, le modalità per raggiungerli e gli indicatori per misurare le prestazioni. La Commissione ha valutato tali piani sulla base di criteri specifici.

    Per ulteriori informazioni

    Domande e risposte: Missioni dell'UE

    Schede informative:

    Comunicazione della Commissione sulle missioni dell'UE

    Piani di attuazione per le missioni dell'UE

    Sito web delle missioni dell'UE

  • Arriva dagli scarti delle arance una nuova tipologia di pannello isolante. Matteo Vitale, dottorando in Valutazione e Mitigazione dei Rischi Urbani del Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura dell'Università di Catania, supportato dal tutor didattico Santi Maria Cascone, è riuscito a sviluppare questo innovativo metodo capace di coniugare le arance e il mondo dell'edilizia.

    Gli agrumi, in particolare le arance rosse siciliane, sono uno dei simboli della città etnea; nella piana di Catania, grazie anche al terreno fertile donato dal vulcano, ne vengono coltivate a migliaia. Da qui l'idea di trovare un modo per utilizzare gli scarti della lavorazione del frutto: infatti, una volta estratto il succo, restano le bucce, i semi e la polpa, che rappresentano all'incirca metà del peso di un'arancia.

    Il prodotto, comunemente chiamati "pastazzo", nasce dalla lavorazione di questi scarti; la sua lavorazione permette di ottenere un prodotto capace di incollarsi automaticamente, senza l'aggiunta di sostanze chimiche potenzialmente inquinanti o pericolose. Il prodotto così ottenuto risulta avere ottime proprietà isolanti, sia termiche che acustiche, in linea con i prodotti edili già in commercio, se non superiori. L'aspetto delle lastre è simile a quello del sughero, quindi non si esclude un loro utilizzo per altri scopi, come, ad esempio, per rivestire pareti e controsoffitti.
  • Sono stati pubblicati sul portale del MiSE i due Decreti Direttoriali per interventi agevolativi in favore dei grandi progetti di R&S, la cui dotazione finanziaria complessiva sarà pari a 519 milioni di euro.

    Nel dettaglio:

    Nuovo Bando “Fabbrica intelligente, Agrifood, Scienze della vita” e “Calcolo ad alte prestazioni”- Accordi per l’innovazione
    Il decreto direttoriale 2 ottobre 2019 prevede l’apertura dell’intervento agevolativo il 12 novembre 2019, e prevede una nuova agevolazione di natura negoziale, per progetti di ricerca e sviluppo legati ad Accordi di Innovazione tra Mise e regioni con costi ammissibili compresi tra 5 e 40 milioni di euro, nell’ambito delle suddette aree tecnologiche. La disponibilità complessiva sarà pari a 190 milioni di euro, di cui 140 mln/€ a valere sul Fondo Crescita Sostenibile, e 50 mln/€ a valere sulle economie derivanti dalle risorse destinate alle aree svantaggiate del paese dal Piano di Azione e Coesione 2007-2013, con questa ripartizione:


    - 72 milioni di euro al settore “Fabbrica intelligente”, di cui 20 milioni riservati agli interventi da realizzare nelle regioni "ex obiettivo convergenza": Calabria, Campania, Puglia, Sicilia;
    - 42 milioni di euro al settore “Agrifood”, di cui 12 milioni riservati agli interventi da realizzare nelle regioni "ex obiettivo convergenza": Calabria, Campania, Puglia, Sicilia;
    - 52 milioni di euro al settore “Scienze della vita”, di cui 18 milioni riservati agli interventi da realizzare nelle regioni "ex obiettivo convergenza": Calabria, Campania, Puglia, Sicilia;
    - 24 milioni di euro al settore “Calcolo ad alte prestazioni”, destinati al cofinanziamento delle proposte progettuali delle imprese italiane selezionate nei bandi emanati nel corso del 2019 dall’impresa comune di elaborazione elettronica di elevata prestazione (EuroHPC), coerenti con la Strategia nazionale di specializzazione intelligente.

    Al fine di agevolare la predisposizione delle domande da parte delle imprese il decreto prevede la possibilità per i soggetti proponenti di usufruire della procedura di compilazione guidata, disponibile nel sito internet del Soggetto gestore (https://fondocrescitasostenibile.mcc.it), a partire dal giorno 8 ottobre 2019.


    Bandi grandi progetti R&S a valere sulle risorse del Fondo rotativo per il sostegno alle imprese e gli investimenti in ricerca (FRI)


    Il decreto direttoriale 2 ottobre 2019 prevede l’apertura dell’intervento agevolativo il 26 novembre 2019, con possibilità di precaricare la documentazione prevista dal bando a partire dal 10 ottobre 2019.

    Il decreto rifinanzia su tutto il territorio nazionale gli interventi agevolativi, di cui al decreto ministeriale del 24 luglio 2015 e successivi, a favore delle imprese che investono in grandi progetti di ricerca e sviluppo nei settori “Agenda digitale” e “Industria sostenibile”, Il nuovo decreto prevede uno stanziamento complessivo pari a 329 milioni di euro (247 mln/€ per finanziamenti agevolati a valere sul Fondo Rotativo per il sostegno alle imprese e gli investimenti di Cassa depositi e prestiti, e 82 mln/€ come contributo alla spesa a valere sul Fondo Crescita Sostenibile). E' inoltre riservata una quota pari al 20% delle agevolazioni per interventi riguardanti la realizzazione di nuovi prodotti, processi o servizi o al notevole miglioramento di prodotti, processi o servizi esistenti nell’ambito delle aree tematiche inerenti l’economia circolare.
    Sono stabiliti i termini e le modalità per la presentazione delle domande di agevolazione a valere sulle risorse stanziate dal decreto ministeriale 2 agosto 2019, ivi comprese le indicazioni di dettaglio sulle tematiche rilevanti inerenti l’economia circolare a cui è destinata una riserva pari al 20% dei fondi ai sensi di tale decreto.

     La domanda, pena l’invalidità e l’irricevibilità, deve essere redatta e presentata in via esclusivamente telematica selezionando una delle due procedure disponibili nel sito internet del Soggetto gestore, a seconda che si intenda presentare la domanda a valere sul bando Agenda digitale o a valere sul bando Industria sostenibile.


    Per maggiori informazioni

    Nuovo Bando “Fabbrica intelligente, Agrifood, Scienze della vita” e “Calcolo ad alte prestazioni”

    Bandi grandi progetti R&S a valere sulle risorse del Fondo rotativo per il sostegno alle imprese e gli investimenti in ricerca (FRI)

  • Arriva dai Laboratori Ames, facenti parte del dipartimento americano per l'energia, un processo innovativo che permette di ottenere nylon in maniera sostenibile. Nel dettaglio, i tecnici dei laboratori hanno trovato il modo per ottenere uno dei precursori chimici necessari per la produzione di nylon tramite un nuovo trattamento della lignina. Un processo con un impatto ambientale molto basso, in termini di solventi, sostanze chimiche e di energia richiesta.

    La lignina è quel polimero organico che dà le caratteristiche di resistenza e rigidità ai vegetali. Nella produzione della carta risulta essere uno dei sottoprodotti; in particolare i tecnici della Ames Laboratory si sono concentrati sulla lignina derivante dal così detto processo Kraft, metodo che, tramite l'utilizzo di soda caustica, permette di separare la cellulosa, con cui si produce la carta, dalla lignina. La lignina risultante da questo processo è stimata essere circa 50 milioni di tonnellate all'anno; suo destino è, generalmente, essere bruciata, con ovvie e abbondanti emissioni di anidride carbonica.

    La lignina ottenuta viene allora sottoposta a un trattamento a base di una miscela di acqua e di idrossido di sodio; a 200°C la lignina si degrada, restituendo come risultato il guaiacolo. Questo aromatico può essere convertito in cicloesanone, precursore del nylon, utilizzando un catalizzatore in rutenio/carbonio. Questo procedimento riesce quindi a depolimerizzare la lignina ottenendo guaiacolo senza la produzione di sottoprodotti inquinanti.
  • Ogni anno in Italia vengono sprecate oltre venti milioni di tonnellate di prodotti alimentari. Questo il punto di partenza da cui il CREA, Consiglio per la ricerca in agricoltura e l'analisi dell'economia agraria, in collaborazione con CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari e CREA Politiche e Bioeconomia, ha avviato il progetto SUSINCER, Sustainable use of bioactive compounds from Brassicaceae and Solanaceae wastes for cereal crop protection: utilizzo sostenibile di composti bioattivi estratti da scarti di Brassicaceae e Solanaceae per la protezione di colture cerealicole.

    La ricerca avrà durata triennale e si pone l'obiettivo di progettare delle soluzione fitosanitarie più sostenibili e meno inquinanti. Per ottenere questo risultato si utilizzeranno degli scarti: le bucce delle patate e le radici e i fusti della rucola, scarti normalmente destinati al compostaggio, all'interno di miscele e formulati. Questi prodotti ottenuti saranno poi destinati alla difesa delle colture più diffuse, il mais e il frumento: queste due tipologie di coltivazioni sono infatti soggette all'attacco di più tipologie di funghi e patogeni, dannosi non solo per le piante stesse ma anche per l'uomo e gli animali. Attraverso l'ausilio di questo prodotto ora in studio si mira a ottenere cereali più sani con un impatto ambientale minore, grazie alle difese fitosanitarie sostenibili.

    "Questo progetto rappresenta un avanzamento per quanto riguarda la ricerca agroalimentare, in un contesto di economia circolare" sottolinea Carlotta Balcone, ricercatrice CREA e coordinatrice scientifica del progetto. "Questa rappresenta inoltre" continua Balcone "un'opportunità aggiuntiva per agricoltori e consumatori attenti all'impronta ambientale dei prodotti, ma anche per le aziende che producono fertilizzanti e rimedi fitosanitari interessate allo sviluppo di prodotti green".
  • L'obiettivo del progetto è la valorizzazione dei rifiuti provenienti dall’uso di dispositivi di protezione individuali (d’ora in poi DPI), anche sanitari; esso viene perseguito studiando le fasi chiave di una potenziale filiera circolare per la produzione di tali dispositivi (acquisizione della materia prima e preprocessi, produzione, utilizzo, fine vita), focalizzando l’attenzione sui seguenti obiettivi specifici:
    • definizione di un modello produttivo sostenibile di produzione e gestione di DPI che, nel contesto della pandemia COVID19, ha chiaramente denunciato la sua assenza
    • integrazione di competenze specifiche e capacità produttive ora frammentate e disperse nel territorio
    • produzione di nuova conoscenza (su temi di maggior valore quali: ecodesign, materiali rigenerativi, gerarchia dei rifiuti) trasferibile in diversi ambiti applicativi e altre filiere produttive
    • applicazione dei principi di economia circolare in una filiera produttiva integrata territoriale, in accordo al Circular Economy Action Plan promosso dalla UE al fine di accelerare la transizione indicata dall’European Green Deal.
    La metodologia applicata prevede i seguenti pacchetti di attività (Work Package- WP):
    • WP-RI-1 Materie prime e MPS di origine sintetica per materiali riciclabili
    • WP-RI-2 Biopolimeri per materiali riciclabili
    • WP-RI-3 Modificazione dei prodotti
    • WP-SS-1 Tecniche di pirolisi per la valorizzazione industriale dei rifiuti da DPI
    • WP-SS-2 Soluzioni integrate processo/prodotto per la sterilizzazione
    • WP-RI-4 Sostenibilità dei cicli produttivi
    Di seguito il programma dell'evento.

  • Il progetto SARR, prima esperienza di ricerca svolta nell'ambito della RIR Veneto Green Cluster, ha prodotti i seguenti risultati, che sono descritti quale putput delle relative azioni/attività (AZ):

    AZ 1.1: Sviluppo della tecnologia Informativa di base del Portale (CMS) e dei Servizi
    AZ 1.2: Ricerca documentale, popolazione del database e indicatori (KPI)

    Il risultato di queste azioni infrastrutturali è stata la configurazione di una piattaforma digitale a supporto della ricerca non intesa come un evento ma come un processo, quale risultato di collaborazioni interdisciplinari che investono i campi della Ricerca, del Project Management, della Tecnologia.
    La piattaforma è stata concepita assicurando, in particolare:
    • la scalabilità dimensionale: il sistema può crescere nel numero di Innovators;
    • la scalabilità infrastrutturale: il sistema può essere potenziato nella sua infrastruttura per rispondere meglio alle esigenze di velocità di risposta;
    • la scalabilità dei temi di ricerca in diversi ambiti oltre quello dell’Economia Circolare.

    La piattaforma pubblicamente accessibile denominata “ICER Portale di Innovazione e Ricerca e dell’economia circolare” è raggiungibile, nell’attuale versione, all’indirizzo web https://www.icer-grp.com/index.php/it/.
    I risultati tecnici posti alla base dello sviluppo di ICER sono riportati di seguito:
    1. supportare i gruppi di ricerca (Innovators) nella gestione dei loro progetti;
    2. pubblicare i risultati delle ricerche degli Innovators che decidono di mettere a disposizione il loro lavoro;
    3. supportare una modalità di interazione/comunicazione tra gli Innovators e gli utenti della piattaforma;
    4. pubblicare informazioni sui temi della gestione dei rifiuti, dell’Economia Circolare e in generale sull’ambiente;
    5. pubblicare informazioni di carattere istituzionale e specialistico
    ICER Portal rappresenta il terminale informativo dell’investimento in ricerca proposto da Veneto Green Cluster sul tema dell’Economia Circolare. Tutti i progetti promossi da Veneto Green Cluster saranno quindi gestiti e pubblicati in ICER Portal. Il gruppo di lavoro è stato costituito da computers Services and Technologies srl, Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia.

    AZ 2.1: Valorizzazione delle scorie di acciaierie
    I rifiuti generati dall’industria siderurgica causano un forte degrado ambientale. In Europa vengono prodotte 4.8 milioni di tonnellate annue di scoria di fusione e solo in Veneto ne vengono prodotte 300.000 tonnellate all’anno. Considerato che l’attuale destinazione è la discarica diventa molto importante per le industrie che sono coinvolte nella produzione dell’acciaio cercare metodi che garantiscano lo smaltimento e il riciclaggio sicuri dei rifiuti. Il costo della gestione dei rifiuti (20-30 €/ton) ha inoltre un impatto negativo nel loro piano aziendale. Riscontrata l’esigenza di valorizzazione tale scarto, sono state coinvolte due acciaierie e una fonderia di ghisa (Acciaieria Beltrame Spa, Acciaieria Safas Spa, Fonderia Corrà Spa) e sei end-user del mercato dell’edilizia (Metalco Srl, Sipe Spa, Novaedil Srl, Finbeton Srl, Ferrari Bk Srl, Sima Srl). Nel corso del 2018 e 2019 le “scorie di fusione” dell’acciaio e della ghisa sono state studiate per ottimizzarne la loro reattività come leganti idraulici. Tali rifiuti si caratterizzano per una composizione ricca di CaO, MgO e SiO2, un rapporto tra tali elementi >1 e la formazione durante il raffreddamento di fasi amorfe che inertizzano il rilascio di elementi inquinanti. Da Aprile 2019 l’attività si è orientata nella conversione da rifiuto a sottoprodotto senza interferenza di rilievo nel processo siderurgico. Nelle attività sono state, quindi, introdotte le collaborazioni con l’associazione di categoria Assofond, con l’Ente di certificazione CNR-ITC e con l’Ente Pubblico ARPAV, al fine di soddisfare le richieste autorizzative di gestione del rifiuto e le certificazioni a marchio CE del materiale. La valorizzazione massima di tali materiali si è ottenuta con la loro applicazione in matrici geopolimeriche ossia formulazioni alternative e concorrenziali al cemento Portland. Ad oggi materiali e soluzioni alternative al cemento, come i geopolimeri, esistono ma non riescono ad entrare nel mercato dell’edilizia per il prezzo elevato e per la mancanza di applicazioni consolidate che garantiscono l’affidabilità del prodotto. L’utilizzo di rifiuti valorizzati nelle formulazioni cementizie può diventare un vantaggio competitivo nel costo finale del materiale. Il gruppo di lavoro è stato coordinato da Opigeo srl e da CIRCE - Centro Interdipartimentale dei leganti idraulici e cementizi dell’Università di Padova.

    AZ 2.2: Recupero e riciclo del cartongesso in edilizia
    E’ stata analizza l’intera filiera produttiva considerando il mercato potenziale delle nuove metodologie messe a punto e il ciclo di lavorazione in ottica del raggiungimento della circolarità dell’intero processo e della commercializzazione del cartongesso recuperato e valorizzato.
    Specificatamente sono state analizzate due tipologie di cartongesso di scarto: “Standard” e “Armato”. Per la facilità di lavorazione e la composizione è stato deciso di procedere con i test di nobilitazione partendo da cartongesso standard. Il gesso recuperato è stato nobilitato con due tipologie di trattamento: conferimento di proprietà fotocatalitiche e deposizione di coating antimicrobici.
    Il gesso fotocatalitico è ottenuto per miscelazione del gesso di recupero con TiO2, il processo di produzione è stato ottimizzato in base all’effetto catalitico osservato e alla qualità delle lastre di prova. Il valore ottimale di TiO2 per caratteristiche meccaniche delle lastre e per efficienza delle proprietà fotocatalitiche è il 3% in peso rispetto al gesso. Le caratteristiche fotocatalitiche impartite al gesso hanno lo scopo di diminuire il carico di inquinanti presenti nell’ambiente attraverso reazioni che avvengono sulla superficie delle lastre grazie alla luce.
    La deposizione di coating antimicrobici/antimuffa è adottata per conferire proprietà antimicrobiche alle lastre di cartongesso di recupero. L’innovazione del trattamento testato nel progetto è duplice: l’ottenimento di lastre di cartongesso che contrastano la comparsa e il propagarsi di muffe e la tecnologia testata in cui l’agente antimicrobico è permanentemente ancorato alla superficie delle lastre.
    L’importanza delle tipologie di nobilitazione testate riguarda la necessità di migliorare la salubrità degli ambienti, intesa ad ampio spettro nel progetto come qualità dell’aria e assenza di contaminazioni da muffe. I trattamenti sono stati anche testati in combinazione per ottenere un effetto sinergico dalle due tecnologie e le lastre di cartongesso di recupero con proprietà fotocatalitiche e antimicrobiche sono state analizzate per verificare l’efficacia dei trattamenti.
    Studi preliminari di LCA hanno permesso di valutare i parametri che dovranno essere vagliati nelle future fasi di implementazione delle tecnologie. Si sono aperti nuovi scenari per la riqualificazione del cartongesso di scarto e poste le basi per future collaborazioni tra i partner di rete per l’implementazione delle tecnologie sviluppate. Il gruppo di lavoro è stato coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia e costituito da Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, Studio Gallian sas, Crossing srl e il Consorzio Artigiano Tutela Ambiente e Sicurezza per una consulenza su ambiente e sicurezza lavoro.

    AZ 2.3: Valorizzazione FORSU per impianto integrato "biogas e alghe"
    La sperimentazione sull’impianto pilota realizzato da Berica Impianti Energia srl ha dimostrato le buone performance della digestione anaerobica da FORSU. La produzione di biogas è stata di circa 25mc al giorno con un contenuto di metano di circa il 60% in volume, sviluppando una potenza di circa 6,4 kWe. Il grande vantaggio dell’impianto pilota è rappresentato dalla sua compattezza, che lo rende facilmente trasportabile in prossimità di piccoli centri urbani (o presso allevamenti zootecnici di piccola/media entità), per una gestione e valorizzazione locale dei rifiuti in biogas tramite digestione anaerobica. L’innovazione del progetto, pertanto, consiste proprio nell’evitare il trasporto dei rifiuti, prodotti nei piccoli centri urbani, verso l’impianto full scale di digestione anaerobica più vicino.
    La produzione di intermedi di reazione come gli acidi grassi volatili (VFA) è stata ottimizzata in un processo di digestione anaerobica a due fasi, ovvero isolando lo stadio di fermentazione acidogenica da quello di metanazione. Gli elevati rendimenti ottenuti in termini di VFA prodotti a partire da FORSU gettano le basi per nuove possibili sperimentazioni maggiormente focalizzate sulla produzione di questi intermedi ad elevato valore di mercato. La ricerca è stata coordinata e sviluppata dal Dip. Biotecologie dell’Università degli Studi di Verona e dal DAIS dell’Università Cà Foscari di Venezia.
    La sperimentazione relativa alla coltivazione di microalghe coordinata dal Centro Studi Levi Case dell’Università degli Studi di Padova, ha dimostrato la possibilità di produrre biomassa utilizzando la frazione liquida del digestato e la CO2 contenuta nei fumi prodotti dal cogeneratore, pur evidenziando i limiti legati alla torbidità del substrato, che necessita pertanto una chiarificazione/diluizione. La produttività ottenuta è risultata compresa tra 7-12 g per metro quadro al giorno, associata ad una parziale rimozione di nutrienti (azoto e fosforo) dal digestato. La biomassa prodotta potrebbe trovare impiego come biofertilizzante, oppure essere riciclata al digestore per aumentarne la resa metanigena. Tali applicazioni potrebbero quindi costituire l’oggetto di un nuovo studio. Al gruppo di lavoro ha partecipato Elite Ambiente srl.

    AZ 2.4 Recupero plastiche eterogenee per asfalti modificati
    Dall’analisi preliminare condotta in laboratorio, si è evinto che la plastica eterogenea di recupero può essere impiegata come additivo plastico nelle miscele bituminose per la produzione di asfalto avente caratteristiche prestazionali. La plastica eterogenea di scarto, destinata al termovalorizzatore, conferisce alla pavimentazione stradale una buona resistenza all’usura e all’invecchiamento grazie ai valori di densità e all’indice dei vuoti paragonabili a quelli dell’asfalto tradizionale. La granulometria della plastica (< 4 mm) e la percentuale di aggiunta tipica di quella degli additivi (4% in peso rispetto il bitume) permette un’amalgamazione dei vari componenti della miscela di asfalto tale da ridurne la percentuale dei vuoti e aumentarne la densità, permettendone una stesura e una resistenza più efficaci. Le misure condotte per i test di Marshall e i valori di ITC e di ITS confermano la resistenza all’usura e all’invecchiamento. Questi risultati sono dovuti a due fattori che agiscono simultaneamente. La plastica eterogenea, infatti, è composta da differenti tipologie di plastiche che presentano un punto di fusione diverso. Lavorando alla temperatura di 160°C, alcune plastiche fondono, comportandosi come un’agente modificante di binder, migliorando le proprietà di flusso della miscela bituminosa e, quindi, i valori del test di Marshall; la porzione non fusa, invece, rimanendo solida, riduce parzialmente la percentuale di vuoti nel bulk dell’asfalto, migliorando la resistenza alla deformazione permanente ed evitando il cracking prematuro della pavimentazione stradale. Dalla produzione di un batch di 6 t e dalla sua stesura in campo, invece, è stato possibile verificare le emissioni in atmosfera della miscela bituminosa per valutarne l’impatto ambientale. Le emissioni sono in conformità ai valori massimi definiti dalla legge italiana e sono migliorativi rispetto i valori di emissione dell’asfalto tradizionale. L’asfalto modificato è stato inoltre sottoposto a test di leaching. Con questo test si evidenzia l’eventuale inquinamento dell’acqua da parte della pavimentazione stradale. La prova non ha evidenziato alcun dato importante di rilascio, confermando ulteriormente il limitato impatto ambientale della miscela bituminosa arricchita con la plastica di recupero. Il gruppo di lavoro è stato coordinato dal DSMN dell’Università Cà Foscari di Venezia, hanno collaborato le imprese IFAF spa, Elite Ambiente srl, Chimicambiente srl, Crossing srl, Studio Gallian sas.

    AZ 2.5: Recupero molecole bioattive da scarti di frutta
    Nella produzione di preparazione a base frutta della linea FiordiFrutta (prodotto leader del mercato delle confetture e core business dell’azienda Rigoni di Asiago) la frutta caratterizzante è utilizzata in parte tal quale ed in parte trasformata in purea. Dalla setacciatura della frutta si ottiene un residuo di lavorazione che si presenta secondo la varietà di frutta considerata come
    • un residuo umido composta da bucce, polpa e semi
    • un residuo più secco composto principalmente di semi

    Questi residui sono ad oggi destinati al compostaggio.
    Per la natura stessa degli scarti, abbiamo sempre pensato che potessero essere in realtà ricchi di sostanze bioattive tipiche delle varietà di frutta considerate.
    Questo progetto a dimostrato a pieno
    - la possibilità di recuperare questi residui dalla produzione
    - la loro composizione in metaboliti secondari - molecole bioattive (vedi lavoro svolto dal dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona gruppo della Prof.ssa Flavia Guzzo)
    - la loro attività biologica molto importante (vedi relazioni della società Diamante); tra queste l’attività antiossidante e l’inibizione degli enzimi MAO B. Ricordiamo che le sostanze antiossidante sono molto importanti per contrastare i radicali liberi e proteggere l’organismo dagli stress ossidativi mentre gli inibitori delle MAO sono stati proposti come potenziali agenti di protezione del sistema nervoso centrale.
    Tutto questo ha confermato la possibilità ma soprattutto l’interesse a recuperare i residui di lavorazione per il loro utilizzo come nuova risorsa per la progettazione di prodotti alimentari innovativi attraverso la valorizzazione delle molecole bioattive ad alto valore aggiunto contenute in tali matrici. La conclusione del progetto ha visto la Rigoni di Asiago impegnata nella progettazione di 2 prototipi di nuovi prodotti:
    - una preparazione di frutta in particolare FiordiFrutta Mirtilli Neri arricchita in fitocomplessi derivati dai residui di lavorazione
    - barrette di frutta sviluppate interamente con i residui di lavorazione della frutta

    Inoltre, alla luce dei risultati ottenuti, soprattutto in termini di analisi metabolomica e attività biologica, siamo convinti che l’utilizzo di tali residui di lavorazione possano rappresentare delle materie prime molto interessanti anche per altri settori industriali. Tra questi possiamo sicuramente citare i settori della nutraceutica e della cosmesi. Il gruppo di lavoro è stato costituito da Rigoni di Asiago srl. Il Dip. di Biotecnologie dell’Università degli Studi di Verona, dal Dip. Scienze Biomediche dell’Università degli Studi di Padova e Elite ambiente srl.

    AZ 3.1: Applicazioni E-Lca, S-Lca, Lcc
    In relazione all’ampia casistica offerta dal progetto, sono state eseguite diverse analisi di Life Cost Analisys, Life Cycle Costing e di Social LCA in funzione dell’interesse scientifico dei risultati emergenti dai singoli progetti dimostratori:

    1) AZ.2.1 Valorizzazione scorie acciaierie in edilizia - Analisi effettuate: LCA e LCC
    2) AZ.2.2 Recupero e riciclo cartongesso in edilizia - Analisi effettuate: LCA
    3) Az.2.3. Valorizzazione FORSU per impianto integrato “biogas ed alghe” - Analisi effettuate: LCA e SLCA
    4) Az.2.4. Recupero plastiche eterogenee per asfalti modificati- Analisi effettuate: LCA e LCC
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    Materie Plastiche

     

    I materiali plastici sono ampiamente utilizzati nella vita di tutti i giorni e si riscontra la loro presenza in tessuti, nell’elettronica, nei prodotti di igiene e negli imballaggi. Le plastiche sintetiche sono costituite da composti organici artificiali o semi-artificiali. Le proprietà di resistenza meccanica, flessibilità e durabilità hanno reso le plastiche un materiale indispensabile per la società. Esse pongono tuttavia diverse problematiche dal punto di vista ambientale:

    Il loro conferimento in discarica determina l’esaurimento delle stesse con conseguente aumento dei costi di smaltimento;

    Il loro incenerimento produce sostanze tossiche e gas serra che contribuiscono all’inquinamento e al cambiamento climatico;

    La plastica si accumula negli oceani, ed i prodotti da essi generati per frammentazione (microplastiche) sono state ritrovate in molti punti del pianeta dove hanno contaminato la rete alimentare;

    Le plastiche impiegano anche centinaia di anni per biodegradarsi permanendo molto a lungo nell’ambiente.

     

    Bioplastiche

     

    La domanda crescente per le plastiche unitamente al lungo tempo necessario alla loro biodegradazione, sottolinea la necessità di ridurre l’utilizzo di plastiche ed il loro rimpiazzo con bioplastiche degradabili e prodotte tramite modalità sostenibili. Generalmente le bioplastiche possono essere prodotte a partire da biomasse come mais, zuccheri e patate.

    Le bioplastiche presentano diversi vantaggi quali una minore impronta di carbonio, la possibilità di una maggior indipendenza da fonti fossili e maggiori efficienza energetica ed eco-compatibilità. Tuttavia, allo stato attuale, presentano costi di produzione più elevati, problemi di riciclaggio (è infatti necessaria la separazione dalle plastiche tradizionali per non comprometterne il processo) ed una bassa resistenza meccanica. Non da ultimo, l’utilizzo di risorse alimentari per la produzione di bioplastiche, pone un’importante questione etica che necessita di valutazioni appropriate.

    Le bioplastiche, come parte di una bioeconomia circolare, possono essere progettate alternativamente per degradarsi totalmente a CO2 in alcuni mesi o anni, o per contribuire come tecnologia di CCS (Carbon Capture and Storage) attraverso la loro integrazione in infrastrutture non biodegradabili come tubazioni a base di plastiche per le acque municipali e la fognatura, materiali edili e superfici stradali.

    Plastiche non biodegradabili come serbatoi di CO2

    Bioplastiche non degradabili (come il bio PE) potrebbero avere un ruolo importante in futuro per lo sviluppo di infrastrutture sostenibili che fungono da serbatoi di CO2. Un eventuale riconoscimento legislativo potrebbe inoltre rendere tali infrastrutture idonee al rilascio di crediti di CO2.

    Plastiche biodegradabili

    Le bioplastiche degradabili possono essere usate per produrre oggetti che si degradano totalmente per minimizzare il loro impatto ambientale. Le tempistiche con cui le plastiche si degradano possono essere progettate in base all’utilizzo dell’oggetto. E’ inoltre fondamentale che le plastiche possano degradarsi totalmente a CO2 e acqua in compostori industriali, sul terreno e in acqua senza rilasciare sottoprodotti tossici

    Processo di produzione di bioplastiche da biomasse

    La fotosintesi effettuata da piante, cianobatteri e microalghe determina la riduzione della CO2 grazie all’energia solare e la formazione di un complesso di biomolecole che costituiscono la biomassa. Un metodo semplice per integrare questa biomassa nell’industria petrolchimica per la produzione di plastiche è quello di convertirla a metano tramite fermentazione. Il metano può essere utilizzato per produrre poliidrossialcanoati (PHA), acido lattico, etanolo (precursore del bio polietilene e del bio polivinilcloruro). Questo approccio ha il vantaggio di minimizzare i costi iniziali e operativi in quanto i processi coinvolti sono relativamente semplici e poco costosi. Lo svantaggio è che tutta l’energia solare e chimica per generare le biomolecole è persa nella loro riconversione a metano da cui le molecole precursore delle bioplastiche devono essere sintetizzate nuovamente. Nonostante il procedimento sia quindi poco efficiente in questo senso, esso rappresenta un metodo semplice per ottenere bioplastiche.

     

    Bioplastiche tramite raffinazione

     

    Una possibile strategia alternativa e maggiormente mirata è quella di scomporre la biomassa nelle sue componenti biomolecolari tramite un approccio di bioraffinazione. Sono in via di sviluppo processi basati sulla rottura meccanica delle cellule e sulla liquefazione idrotermale per permettere il rilascio di proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici e cellulosa. Questi materiali possono essere poi utilizzati per produrre le diverse classi di bioplastiche. Il successo di questo approccio è condizionato dal raggiungimento di un buon rapporto costi-benefici, nonostante l’alto costo iniziale richiesto per frazionare la biomassa nelle sue componenti. I cianobatteri possono essere usati come risorsa per la coproduzione di polidrossialcanoati (PHA), pigmenti, metano e fertilizzanti. E’ inoltre possibile la valorizzazione di scarti di cibo tramite idrolisi fungina e microalgale con conseguente produzione di componenti plasticizzanti ed acido lattico. La produzione di molteplici bioplastiche a partire dalla stessa biomassa è fondamentale e contribuisce a livellare l’alto costo richiesto per il frazionamento e la purificazione.

     

    Ingegneria generica per la produzione di bioplastiche

     

    Cianobatteri geneticamente modificati possono già utilizzare la luce solare per potenziare la produzione di poliidrossialcanoati e si ritiene che con l’avanzare della tecnologia CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palyndromic Repeats) sarà possibile ottimizzare l’efficienza di cattura della luce. Inoltre, l’ingegnerizzazione di specifici pathway biochimici permetterà la produzione di nuove molecole precursore che potranno conferire un ampio range di proprietà fisiche e chimiche alle future generazioni di bioplastiche.

     

    Modalità di biodegradazione delle bioplastiche biodegradabili

     

    L’introduzione nel mercato di biopolimeri biodegradabili non può prescindere da accurate analisi di biodegradabilità in condizioni ambientali diverse, volte ad evitare l’ulteriore inquinamento da materiali plastici. La biodegradazione dei polimeri biodegradabili segue tre diversi step: biodeterioramento, bioframmentazione ed assimilazione e può avvenire grazie a batteri, alghe e funghi. La loro degradazione dipende dalle condizioni ambientali quali temperatura, acqua, ossigeno e dalle condizioni chimiche del polimero stesso. I meccanismi base di biodegradazione sono l’ossidazione o l’idrolisi da parte di enzimi che migliorano l’idrofilicità del materiale plastico, da cui si ottiene un polimero a più basso peso molecolare adatto all’assimilazione da parte dei microrganismi.

    Dopo la degradazione, la frammentazione causa la rottura delle catene polimeriche di plastica che rendono possibile la loro assimilazione.

    Polimeri diversi possiedono proprietà di biodegradazione differenti. Le bioplastiche in polilattato (PL), ad esempio, mostrano una degradazione alquanto lenta (fino ad un anno) mentre quelle in acetato di cellulosa impiegano solo qualche mese. Inoltre, la biodegradazione di questi materiali varia a seconda del comparto ambientale: spesso presentano alta degradabilità nel comparto suolo e nei sistemi di compostaggio, ma bassa nel caso di comparti acquatici. La natura acida dell’ambiente può anch’essa influenzare la biodegradazione in quanto il pH modifica il tasso di idrolisi e di crescita dei microrganismi. Un ulteriore fattore che influenza il tasso di biodegradazione è la flessibilità delle catene del polimero: più è alta, maggiore sarà la biodegradazione in quanto le reazioni di idrolisi procederanno a maggior velocità. Condizioni anaerobiche sono invece idonee per la degradazione del polilattato e dei poliidrossialcanoati. L’energia liberata dal processo di mineralizzazione è utilizzata dai microrganismi. In questo caso essi utilizzano un accettore di elettroni alternativo all’ossigeno, come lo ione solfato o lo ione nitrato. Generalmente i tassi di degradazione in condizioni di anaerobiosi sono più lenti rispetto a quelli aerobici a causa della mancanza di ossigeno. Tuttavia, i tassi di degradazione per il polilattato e del poliidrossibutirrato (PHB) risultano più elevati in condizioni anaerobiche.

    Conclusioni

     

    I materiali plastici costituiscono una caratteristica peculiare delle società moderne grazie alle loro proprietà meccaniche ed al loro utilizzo in molteplici settori dell’economia. Tuttavia questi vantaggi sono ampiamente controbilanciati dagli effetti negativi prodotti a carico dell’ambiente. In quest’ottica si inserisce la necessità di rimpiazzare questi materiali con bioplastiche in grado, a seconda dell’obiettivo, di biodegradarsi con facilità o di fungere da serbatoio di CO2 nelle infrastrutture. Esistono diverse modalità che permettono di sintetizzare molecole precursore da cui ottenere le bioplastiche spaziando dalla semplice fermentazione della biomassa fino all’utilizzo di batteri ingegnerizzati. Per quanto riguarda invece la capacità di biodegradazione, proprietà essenziale per evitare ulteriore inquinamento, le bioplastiche presentano diversi tassi di biodegradazione condizionati da fattori ambientali e dalle proprietà chimico-fisiche del polimero. Per uno sviluppo industriale totalmente sostenibile, in ogni caso, sarà necessario che le bioplastiche progettate per biodegradarsi, si degradino totalmente a CO2 e acqua senza il rilascio di residui chimici pericolosi.

    Alla luce di quanto riportato, risulta comunque necessario accoppiare alle innovazioni tecnologiche in questo campo, un apparato legislativo che permetta la transizione verso una bioeconomia circolare rinnovabile basata sull’utilizzo di bioplastiche.

     

    Bibliografia

     

    H. Karan, C. Funk, M. Grabert, M. Oey, B. Hankamer: Green Bioplastics as Part of a Circular Bioeconomy. Trends in Plant Science

    S. Thakur, J. Chaudhary, B. Sharma, 2018. Sustainability of bioplastics: Opportunities and challenges. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 13:68–75

    E. B Arikan e H. D. Ozsoy, 2015. A Review: Investigation of Bioplastics.Journal of Civil Engineering and Architecture 9,188-192

     

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