Smart City

Andiamo all’Università degli Studi di Milano e più precisamente al Lab ISMER (Innovative Smart Materials for Environmental Remediation), che si dedica allo sviluppo di processi ossidativi avanzati per il trattamento di acque contaminate da inquinanti organici e inorganici. È dove ha preso vita il progetto VisioNing, mirato a mettere a punto un processo all’avanguardia per decontaminare i reflui agro-industriali. Il processo produce, a partire dalle acque reflue, acqua purificata, nutrimenti per l’agricoltura e perfino un eccesso di energia elettrica. Il tutto è alimentato da energia solare. L’idea ha già ricevuto diversi riconoscimenti, tra cui quello del programma di innovazione di Fondazione UNIMI e Università degli Studi di Milano Seed4Innovation. Ne parliamo con Ermelinda Falletta, ricercatrice di Chimica Industriale del Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Milano.

Mettere nella stessa frase le parole “aereo” e “instabilità strutturale” non lascia presagire nulla di buono. Invece, sfruttare a proprio vantaggio un fenomeno fin qui considerato da evitare, costituisce il cuore del progetto NABUCCO, finanziato dall’Unione Europea con un ERC Grant da 1,5 milioni di Euro. NABUCCO vuole sviluppare un approccio radicalmente nuovo, in cui l’instabilità strutturale, anziché ostacolata, viene programmata ad hoc, per realizzare aerei più leggeri e più efficienti grazie ad ali in grado di cambiare forma sotto sforzo. Ce lo racconta Chiara Bisagni, professoressa di Strutture aerospaziali del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano.

Mappare un anno di cambiamenti meteo-climatici minuto per minuto: parliamo delle principali variabili climatiche considerate nel bilancio energetico di un edificio e, in particolare, della radiazione solare, che dipende fortemente dalle condizioni metereologiche variando anche in frazioni di minuto. Grazie alla metodologia utilizzata - che è descritta sulla rivista internazionale Sustainability - questa mappa temporale così dettagliata permetterà ora di condurre simulazioni e calcoli molto più precisi: dalla valutazione del fabbisogno energetico degli edifici, alle prestazioni degli impianti a fonti rinnovabili e della rete. Ne parliamo con Giampaolo Caputo, ricercatore dell’ENEA.

Distruggere i rifiuti senza fiamme e senza emissioni di sostanze inquinanti, generando sottoprodotti immediatamente utilizzabili: acqua, CO2 pura e un materiale vetroso del tutto inerte, utilizzabile, tra le altre cose, in edilizia. È quanto promette il processo di ossi-combustione: una combustione in ossigeno puro e ad altissima temperatura, che distrugge praticamente qualunque composto inquinante rendendolo innocuo. OXOCO, la start-up barese che ha appena ricevuto il premio Cagnoni a Ecomondo, ha ottenuto il permesso di realizzare il primo impianto di questo tipo in Italia. Secondo l'ingegnere Antonio di Biase, AD e responsabile tecnico di OXOCO, la tecnologia avrebbe anche minori costi di realizzazione e di gestione dei tradizionali termovalorizzatori.

La transizione ecologica ha bisogno anche di nuovi strumenti matematici, per valutare con maggior precisione gli effetti di attività antropiche nel sottosuolo e ottimizzare alcuni settori dell’industria pesante e i processi manifatturieri avanzati. Di molti di questi problemi è nota la matematica, ma le equazioni che li descrivono non hanno formule risolutive e solo nuove tecniche di calcolo numerico possono permettere di arrivare a delle soluzioni. Sviluppare un nuovo armamentario matematico è l’obiettivo del progetto NEMESIS (NEw GEneration MEthods for Numerical SImulationS), al quale è stato assegnato dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) un finanziamento di 7,8 milioni di euro. Ne parliamo con Lourenco Beirao da Veiga, professore di Analisi Numerica all’Università degli Studi di Milano-Bicocca.

Per la “settimana speciale dedicata all’economia circolare in occasione di Ecomondo”, Smart City torna sul difficile percorso dell’acciaio sostenibile. L’acciaio è particolarmente difficile da decarbonizzazione e la strada che mira a sostituire nel ciclo produttivo il carbone coke con l’idrogeno verde, sembra ancora fuori portata. Tuttavia, altre ipotesi stanno prendendo quota. Una delle più interessanti prevede di utilizzare la pirolisi (una sorta di combustione senza ossigeno) per trasformare delle biomasse residuali in un mix di gas combustibile e bio-carbone, che potrebbero alimentare gli altoforni. Soluzione che favorirebbe anche il ciclo dei rifiuti. Ce ne parla Carlo Mapelli, professore di siderurgia al politecnico di Milano.

Durante la pandemia, in alcuni ospedali sono stati sperimentati dei robot dotati di lampade a raggi ultravioletti per ridurre, e possibilmente azzerare, la carica virale presente negli ambienti. Ora l’ENEA sta sperimentando il loro utilizzo su alcune colture - come basilico, mele e limoni - con l’obiettivo di ridurre il fabbisogno di pesticidi, che l’Unione Europea vorrebbe dimezzare per tutelare la salute dei consumatori. I risultati di laboratorio sono incoraggianti e ora i ricercatori stanno pensando a progettare robot e droni agricoli che possano svolgere il lavoro nei campi. Ce lo spiega Paolo Di Lazzaro, dirigente di ricerca del Laboratorio ENEA di Applicazioni dei plasmi ed esperimenti interdisciplinari.

Un gruppo di ricercatori del CCHT - Centre for Cultural Heritage Technology dell’Istituto Italiano di Tecnologia, a Venezia, ha individuato un frammento di vetro risalente a duemila anni fa, che il tempo e l’interazione con l’ambiente hanno modificato nella struttura fino a dotarlo di particolari proprietà fotoniche, più avanzate di quelle che siamo in grado di ricreare anche nei migliori laboratori e potenzialmente utili nelle moderne tecnologie per le telecomunicazioni. Il prossimo passo sarà quello di studiare come replicarlo, senza però impiegare altri duemila anni.

Ne parliamo con Arianna Traviglia, coordinatrice del CCHT, che ha conquistato la copertina della rivista PNAS.

E’ stato realizzato in Italia il primo impianto algo-voltaico, in grado di abbinare la produzione di energia elettrica da fotovoltaico con la produzione di microalghe per uso alimentare, cosmetico e farmaceutico. L'impianto, attivato a settembre, si trova presso il Centro Ricerche ENEA di Portici, in provincia di Napoli, dove è stato sviluppato nell’ambito di un accordo con Enel Green Power. Ne parliamo con l'aiuto di Alessandra Scognamiglio, ricercatrice del Laboratorio ENEA di Dispositivi innovativi.

La ricerca su nuovi tipi di accumulatori non si ferma e procede per vie parallele. Mentre le batterie al litio continuano a migliorare in termini di capacità di accumulo, velocità di caricamento e costi, il mondo della ricerca è parallelamente impegnato a sviluppare nuove famiglie di accumulatori elettrochimici, basati su elementi più disponibili del litio, quali il sodio e il calcio. Proprio su quest’ultimo, punta il progetto ‘ACTEA’, mirato a sviluppare nuove batterie calcio-ione in alternativa a quelle litio-ione per applicazioni nella mobilità elettrica e per lo stoccaggio di energia nelle smart grid. Lo racconta Laura Silvestri, ricercatrice del Laboratorio Accumulo di energia, batterie e tecnologie per la produzione e l’uso dell’idrogeno del Dipartimento tecnologie energetiche e fonti rinnovabili dell’ENEA.