Per più di una settimana a Smart City abbiamo parlato di nuove tecnologie che rendono il legno trasparente o più resistente dell'acciaio, ma anche di super materiali a base di cellulosa e di pioppi modificati per contenere pochissima lignina. Tuttavia, mentre prendono piede nuove applicazioni del legno, l'Italia rimane debole nella silvicoltura e nell'economia forestale. Abbiamo una superficie forestale in crescita da un secolo, ma importiamo enormi quantità di legno per mobili, costruzioni e legna da ardere. Una situazione legata a vari fattori, a cui ha tentato di dare risposta la Strategia Nazionale Forestale, operativa dal 2020. Chiudiamo questo speciale cercando di capire, con l'aiuto di Alessandra Stefani - Presidente del Cluster Nazionale Italia Legno - se qualcosa sta cambiando anche in Italia.

La presenza della lignina, che pure conferisce al legno alcune delle sue proprietà più importanti, è tuttavia un ostacolo alla sua trasformazione in materiali avanzati, come il legno trasparente e il cosiddetto superlegno, più resistente dell'acciaio e quasi del tutto inerte di fronte a fuoco, acqua e funghi. Da qui, il lavoro dell'università del Maryland, che dopo aver inventato il superlegno, ora punta a renderlo più economico e ambientalmente sostenibile grazie alla selezione di specie arboree - come il pioppo - già prive, o quasi, di lignina. Ne parliamo con Chiara Biselli, genetista, ricercatrice del Centro di Ricerca Foreste e Legno del CREA, l'ente di ricerca dedicato all'agroalimentare e alle foreste.

Dopo aver parlato di super-legno e di legno trasparente, dedichiamo questa puntata ai materiali avanzati a base di cellulosa. Alla base di tutti questi materiali, così come del legno ingegnerizzato, ci sono importanti proprietà delle fibre di cellulosa. Diverse start-up in tutto il mondo stanno sviluppando varianti di questi materiali che sono destinati a entrare progressivamente nella nostra vita quotidiana. Ne parliamo ancora con Irene Bonadies, prima ricercatrice all'Istituto per i polimeri compositi e biomateriali (Cnr-Ipcb) di Pozzuoli.

In questa puntata parliamo di come potenziare il legno, trasformandolo in un materiale più resistente e più leggero dell'acciaio, addirittura antiproiettile. L'idea del superlegno è scaturita all'Università del Maryland, che nel corso degli anni l'ha perfezionata. Oggi è una tecnologia pronta per essere applicata a livello industriale, come dimostra la nascita delle prime imprese e start-up che lavorano a questo obiettivo. La più avanti di queste è Inventwood, nata come Spin-off della ricerca di Liangbing Hu proprio all'University of Maryland, che produce un materiale ottenuto rimuovendo la lignina e poi comprimendo il legno fino a ridurne il volume di 4 o 5 volte. Il risultato è un materiale caratterizzato da una resistenza a trazione fino al 50% superiore all'acciaio, e un rapporto resistenza/peso 10 volte maggiore. Esistono test in cui una tavoletta di superlegno resiste senza troppi problemi perfino ai proiettili. Ne parliamo con Irene Bonadies, prima ricercatrice all'Istituto per i polimeri compositi e biomateriali (Cnr-Ipcb) di Pozzuoli.

Come spiegato nella puntata precedente, esistono diversi processi che permettono di trasformare una tavoletta di legno convenzionale in un materiale semi-trasparente. Da qui, l'ampio ventaglio di potenziali applicazioni di cui parliamo in questa puntata, che vanno dall'edilizia, all'interior design, fino al settore dell'elettronica di consumo, dove per esempio sottili lamine di legno trasparente potrebbero essere utilizzate per realizzare gli schermi dei cellulari. Ne parliamo ancora con Giulio Malucelli, professore di Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il Politecnico di Torino.

Da una decina di anni, la ricerca è impegnata nel tentativo di "potenziare" il legno, dotandolo di caratteristiche innovative che possano renderlo adatto a una gamma di applicazioni più ampia. Ne parliamo ampiamente nel corso delle prossime puntate, a partire da questa. Uno dei filoni più affascinanti riguarda la possibilità di rendere il legno traslucido, con l'idea che questo tipo di materiali possano un domani sostituire alcune superfici trasparenti o semi trasparenti, non solo grazie a una maggiore sostenibilità, ma soprattutto alla capacità di coniugare la trasparenza con le caratteristiche meccaniche e di sicurezza che il legno offre abitualmente. Ne parliamo con Giulio Malucelli, professore di Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il Politecnico di Torino.

Messo a punto all'Università di Bologna il primo nano-motore con la retromarcia che funziona con la luce. Qualcosa che fa intuire quale sia il potenziale, ancora del tutto inesplorato, che lo sviluppo delle nanotecnologie ci potrà mettere a disposizione in futuro. Lo sviluppo di nano-motori rotanti artificiali è una delle frontiere più promettenti della ricerca chimica, perché questi dispositivi possono svolgere molte funzioni in campo tecnologico e biomedico: muscoli artificiali, sistemi di conversione dell'energia, nuove forme di sintesi chimica e nuovi farmaci. Più precisamente i ricercatori bolognesi sono riusciti a sintetizzare una molecola chiamata ROAR che, se illuminata, inizia una sorta di danza che la porta a ruotare in un senso o nell'altro a seconda del colore della luce. Ce ne parla Massimiliano Curcio, ricercatore al Dipartimento di Chimica Industriale "Toso Montanari" dell'Università di Bologna.

La corsa a ridurre i consumi energetici dell'IA è cominciata: si lavora su nuovi paradigmi come la cosiddetta IA on the edge; c'è un enorme lavoro per sviluppare HW ad hoc per far "girare" le reti neurali artificiali, e ora una ricerca pubblicata su Nature Artificial Intelligence da un gruppo di studiosi dell'Università di Bologna e dell'INFN di Roma Tre ci ricorda che il percorso per rendere efficiente l'IA ha ulteriori opzioni da esplorare. I ricercatori hanno infatti applicato un formalismo matematico preso dalla termodinamica statistica e lo hanno applicato all'analisi delle reti neurali profonde, cuore dei moderni sistemi di Intelligenza Artificiale, scoprendo che è possibile ristrutturarle per renderle più efficienti. Ne parliamo con Pierluigi Contucci, professore al Dipartimento di Matematica dell'Università di Bologna e coautore dello studio.

Stimolare la crescita e la rigenerazione del tessuto nervoso, riparando danni come quelli causati da lesioni al midollo spinale, oppure ictus, è da sempre uno dei più ambiziosi obiettivi della medicina rigenerativa. E finora non è stato raggiunto. Sembra però che un team di ricercatori dell'Università degli Studi di Milano e dell'Università di Verona sia riuscito nell'impresa, descritta in uno studio che ha conquistato la copertina di Immunity nel mese di febbraio. I ricercatori hanno scoperto che è possibile ammaestrare alcune cellule del sistema immunitario a fare ciò che non era riuscito a nessuno prima d'ora. Prelevate dal paziente e indotte con segnali chimici a comportarsi come veri e propri elettricisti del sistema nervoso, vengono semplicemente reinserite nel paziente dove svolgono autonomamente il loro lavoro. La nuova terapia ha un nome: REMaST, e ora uno spin-off universitario, Hemera, è nato per portarla nella pratica medica. Ne parliamo con Ilaria Decimo, docente di Farmacologia all'Università di Verona, coordinatrice della ricerca e co-fondatrice di Hemera.

Torniamo al centro BI-REX, il Competence Center specializzato sui Big Data e sulle applicazioni di Industria 4.0 che ha sede a Bologna. Da anni il centro si è attrezzato con una linea pilota, che permette alle imprese di testare e mettere a punto nuovi processi produttivi che investono in tecnologie quali IOT, robotica, additive e smart manufacturing. Ma alcune settimane fa, a BI-REX, è nato IPAZIA, il nuovo supercomputer per mettere a disposizione delle capacità di supercalcolo che sono alla base di applicazioni rilevanti, come la manutenzione predittiva, la simulazione di parti e componenti, l'IA e i gemelli digitali. Ne parliamo con Stefano Cattorini, General Director at BI-REX.