Smart City

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.

Negli ultimi anni la sharing economy ha dimostrato come la condivisione degli asset possa aumentarne l'efficienza d'uso: un'auto condivisa, ad esempio, viene utilizzata per molte più ore rispetto a un veicolo privato. Tuttavia, nel settore della logistica - e in particolare in quello del trasporto pesante - i modelli di economia condivisa, pur ampiamente studiati, trovano ancora scarsa applicazione pratica. Tra i primi esempi di shared logistics emerge la condivisione dei semirimorchi: un camion può trasportare un carico lungo una tratta e, a metà percorso, cedere il semirimorchio a un'altra motrice che completa il viaggio, mentre il primo autista rientra con un nuovo carico. Un sistema semplice solo in apparenza, che offre vantaggi significativi in termini di efficienza operativa e qualità della vita dei conducenti. Nonostante le barriere tecnologiche siano ormai superate, questo modello resta poco diffuso. Il tema viene approfondito con Damiano Frosi, direttore dell'Osservatorio Contract Logistics "Gino Marchet" del Politecnico di Milano.

Un sistema di messaggistica dedicato ai veicoli autonomi, che fornisce in tempo reale informazioni su come comportarsi: una sorta di vigile urbano elettronico incorporato nell'incrocio stesso che, sulla base di un sistema di comunicazione strettamente locale - quindi indipendente da Internet - comunica con i veicoli dando le istruzioni necessarie. La soluzione, denominata TLM (Time-Logic-Map), è stata messa a punto dal CNR di Pisa insieme all'Università di Pisa e al Massachussetts Institute of Technology, ed è stata presentata con successo alla Vehicle Technology Conference di Chengdu. Ne parliamo con Ilaria Matteucci, prima ricercatrice di IIT-CNR.

Continuiamo a parlare di piante bio-ibride, cioè di piante - prodotte all'Università di Bolzano - che incorporano delle nanoparticelle che agiscono come antenne capaci di aumentare la fotosintesi, permettendo loro di crescere più rapidamente e assorbire più CO2 dell'atmosfera. Si tratta di nanoparticelle di natura organica, che la pianta assorbe attraverso le radici e che, dopo un certo periodo, vengono completamente bio-degradate. Questa tecnologia, che permette di modificare le proprietà degli organismi vegetali migliorandoli senza alterarne il DNA, apre le porte a numerose applicazioni in settori che vanno dall'agricoltura alle energie rinnovabili, a partire dalla produzione di biomassa destinata alle energie rinnovabili. Ne parliamo ancora con Manuela Ciocca, ricercatrice in Fisica Sperimentale alla Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bolzano.

Nata all'Università di Bolzano la prima pianta bio-ibrida, grazie a una vasta collaborazione con altri centri di ricerca come Fondazione Bruno Kessler, Eurac Research, Università di Monaco, CNR e Elettra Sincrotrone Trieste. I ricercatori sono riusciti a incorporare per la prima volta nelle piante, delle nanoparticelle che agiscono come antenne capaci di aumentare l'assorbimento di luce della pianta e quindi la fotosintesi, col risultato di piante che crescono più rapidamente e assorbono più CO2 dell'atmosfera. Un filone di ricerca che apre prospettive del tutto inedite, di cui parliamo in questa puntata e nella successiva, con Manuela Ciocca, ricercatrice in Fisica Sperimentale alla Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bolzano.

Il 6G, il prossimo protocollo di rete mobile che nelle previsioni inizierà ad essere introdotto a partire dal 2030, rappresenterà una discontinuità importante rispetto al passato: sostituirà l'attuale paradigma di reti di telecomunicazione sovrapposte, sostituendole con un unico "tessuto di telecomunicazione". Ingloberà, cioè, tecnologie wireless che oggi non si parlano (come il wi-fi e la rete cellulare) e segnerà la convergenza tra reti di telecomunicazioni e reti di sensori. Si parla infatti di tecnologia ICAS, che sta per Integrated Communication and Sensing, in cui, come sperimentato con successo dall'Università di Bologna, uno stesso dispositivo funge sia da antenna per trasmettere i dati sia da sensore capace di individuare, mappare e tracciare oggetti a distanza. Ne parliamo con Roberto Verdone, professore del Dipartimento "Guglielmo Marconi" dell'Università di Bologna e direttore del WiLab.

Circa metà delle buste in plastica compostabile per la spesa segnalate non rispettano il requisito di legge, che prevede non contengano più del'1% di polietilene, la plastica comune. Si tratta di prodotti in gran parte di provenienza extra UE, nei quali il quantitativo di polietilene può arrivare anche al 5%. Finora mancava un metodo pratico, per poter verificare che questo limite fosse rispettato. Ma l'Università di Pisa, in collaborazione con Biorepack (il Consorzio Nazionale per il Riciclo Organico delle Bioplastiche Compostabili) ha pubblicato sul Journal of Analytical and Applied Pyrolysis una nuova metodologia di analisi, sufficientemente semplice ed economica e allo stesso tempo altamente sensibile, che ha colmato questa lacuna. Ce ne parla Erika Ribechini, professoressa di Chimica Analitica dell'Università di Pisa.

Quante volte abbiamo sentito parlare delle difficili condizioni in cui versano molte reti idriche, segnate da perdite che in alcuni casi superano perfino il 50%. In questa puntata andiamo in Valbelluna per parlare di Dolobot, una start-up innovativa che sta completando lo sviluppo di un robot, GECO, capace di intrufolarsi in reti idriche, fognarie, gallerie e bacini idroelettrici alla ricerca di perdite, segni di deterioramento e quant'altro. Caratteristica unica di GECO è la capacità di fare tutto questo senza svuotare gli impianti, mentre sono ancora in funzione e quindi senza alcuna interruzione di servizio. Il robot, lungo una settantina di centimetri e capace di infilarsi in qualunque condotta con un diametro superiore ai quaranta centimetri, è in grado di sopportare fino a cinquanta atmosfere di pressione, equivalente di cinquecento metri di profondità, e non teme quindi di percorrere gli acquedotti mentre sono in pressione. Ce ne parla Luca Anselmi, CEO di Dolobot.

Il tracciato gps di un furgone impegnato nelle classiche consegne porta a porta assomiglia ancora oggi a uno di quei pasticci che facciamo con la biro quando siamo piccoli. Che ci sia spazio per rendere questi spostamenti più razionali ed efficienti è evidente. Meno evidente è come riuscirci rispettando tutti i vincoli, quali quelli posti dalle consegne rapide, come sta facendo il gruppo MOVE. Il gruppo, composto da ricercatori del Politecnico di Milano, che dopo aver analizzato i tracciati degli spostamenti dei veicoli impegnati nella logistica dell'ultimo miglio, ha sviluppato una metodologia per posizionare dei micro-hub urbani, condivisi tra corrieri diversi e ottimizzati come location nella città, che possano fungere da punti di redistribuzione delle merci nelle immediati vicinanze. E il risultato è sorprendente: consegne più rapide, e meno 70% di km urbani percorsi e di emissioni; costi più bassi; meno veicoli in doppia fila. Ne parliamo con Silvia Strada, professoressa del Dipartimento di Elettronica, Informatica e Bioingegneria del Politecnico di Milano.

Recuperare il fosforo dai reflui urbani e trasformarlo in materia prima per l'agricoltura e il settore automotive. Parliamo di una possibilità che si studia da tempo e che ora è divenuta concreta, come dimostra il progetto NEOFOS, che ha appena preso il via col sostegno del MASE, per iniziativa del Gruppo CAP e di Metropolitane Milanesi. Si tratterà di applicare l'estrazione del fosforo a vari tipi di reflui del ciclo idrico integrato dapprima nel depuratore di Bareggio, per poi scalare su altri grandi impianti come quelli di Milano San Rocco e Nosedo (MM). Il fosforo è nella lista delle materie prime critiche europee ed è fondamentale sia per i fertilizzanti sia per la produzione di batterie (Litio-Ferro-Fosfato) per l'automotive. Per recuperarlo dai fanghi di depurazione, che ne sono ricchi, il Politecnico di Milano e l'Università di Bologna hanno assistito le imprese nel mettere a punto un processo di estrazione che sfrutta batteri specifici in grado di catturarlo e accumularlo. Ce ne parla Desdemona Oliva, Direttrice R&S gruppo CAP.

In questa puntata vi portiamo nel Bellunese, cuore pulsante dell'industria nazionale dell'occhialeria con circa 5,5 miliardi di fatturato; importante per il Paese, ma ancora di più per il territorio, per cui vale il 70% dell'export. Si tratta di un mondo che, come tanti altri oggi, è impegnato a identificare e dare corpo alle opportunità offerte dall'Intelligenza Artificiale. l'IA può aiutare infatti a produrre lenti altamente personalizzate, sulla base delle caratteristiche biometriche di ognuno, e a ridurre i rischi di approvvigionamento delle materie prime in un mercato sempre più volatile. Ma anche a far emergere e formalizzare le conoscenze implicite presenti in azienda, che spesso, nelle imprese più piccole, sono possedute da singoli individui che le hanno acquisite per esperienza e che rischiano perciò di perdersi facilmente. Ne parliamo con Pier Paolo Boccadamo, Responsabile innovazione Innovereye.

Scagliare, con una sorta di enorme fionda, dei manichini perfettamente abbigliati da sciatori contro pali da slalom o sul fondo ghiacciato di una pista da sci. L'obiettivo è quello di studiare come limitare al minimo i danni di una brutta caduta dagli sci, grazie a un airbag indossabile che scatta al momento opportuno; un dispositivo che si sta perfezionando e testando a pochi chilometri da dove, in questo preciso momento, si svolgono le Olimpiadi invernali. Ma stabilire quale sia l'esatto istante in cui aprire l'airbag è alquanto difficile nel caso di uno sciatore. Molto più di quanto non sia nel caso di un motociclista o di un automobilista. Per capirne i motivi, ne parliamo con Nicola Perotto, Technical Department Manager di DolomitiCert - Gruppo Certottica.

Ultima puntata dello speciale che abbiamo dedicato al futuro della ricerca dopo il PNRR, che in questi ultimi tre anni le ha portato ossigeno sotto forma di 12 miliardi di finanziamenti aggiuntivi: questi hanno infatti permesso di rinnovare e potenziare le infrastrutture di ricerca con nuove apparecchiature e di portare una ventata di nuove forze (si stimano circa dodicimila dottorandi e un numero analogo di ricercatori e tecnici di laboratorio). Un piccolo esercito di esperti, con competenze di alta gamma, che nell'arco di pochi mesi vedranno scadere i propri contratti. L'obiettivo iniziale era che il sistema della ricerca riuscisse a integrarne il 40%, ma tutto lascia pensare che non si andrà oltre il 15%. Che ne sarà degli altri? E quanto siamo lontani, in termini di investimenti pubblici, dalla cifra che servirebbe per valorizzare appieno gli investimenti degli ultimi tre anni? Ne parliamo insieme a Luca Carra, direttore di Scienza In Rete.

Continua con questa puntata il viaggio di Smart City nel PNRR per la ricerca. A pochi mesi dalla chiusura del piano, quale eredità lascia il PNRR al sistema dell'innovazione e della ricerca, e come viene gestita? Oggi parliamo del Centro Nazionale RNA & Gene therapy, uno dei cinque centri nazionali per la ricerca costituiti nel 2022 dal MIUR con fondi PNRR pari a 320 milioni di euro. Il centro lavora su due filoni terapeutici su cui ci sono enormi aspettative; una medicina di frontiera con una lunga storia di ricerca scientifica ma un approdo solo recente alla pratica clinica/medica, con moltissime diramazioni. Per citare le più importanti: malattie genetiche e metaboliche, vaccini, lotta al cancro. In tutti questi ambiti, le terapie geniche e a RNA hanno da offrire un ventaglio di approcci terapeutici semplicemente inesistente fino a pochi anni fa. Ne parliamo con Rosario Rizzuto, Presidente del Centro Nazionale per la Terapia Genica e i Farmaci con Tecnologia a RNA; medico e professore di Patologia Generale; già Rettore dell'Università di Padova.

Questa sera andiamo al Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing (CN-HPC), uno dei cinque nati su altrettante tematiche considerate di interesse strategico per il Paese, costituiti nel 2022 grazie a una dotazione di fondi provenienti dal PNRR. Questo centro nazionale, nello specifico, coordina una serie di competenze e infrastrutture di calcolo e supercalcolo, che afferiscono a varie università e centri di ricerca disseminati nel paese, tra atenei come il Politecnico di Milano e l'Università di Bari e istituti di ricerca come l'INFN e il CNR. Scopo del centro è offrire accesso a queste risorse a PMI, università e centri di ricerca che tipicamente non ne posseggono di propri, e di promuovere l'innovazione. Ne parliamo con Antonio Zoccoli, professore di Fisica presso l'Università degli Studi di Bologna e Presidente della Fondazione ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High-Performance Computing, Big Data e Quantum Computing.

Quale eredità lascerà il PNRR al mondo della ricerca e dell'innovazione italiana? Oggi un nuovo capitolo del viaggio che stiamo intraprendendo, nel tentativo di rispondere a questa domanda. Andiamo a Napoli, dove con un finanziamento da 344 milioni di euro è nato uno dei cinque Centri nazionali per la ricerca: Agritech, il Centro Nazionale per le Tecnologie Agricole, coordinato dall'Università di Napoli Federico II. Come per tutti i Centri Nazionali, Agritech ha soprattutto una funzione di coordinamento degli sforzi di una serie di soggetti come università, imprese e centri di ricerca, intorno a un obiettivo strategico comune. Nello specifico caso parliamo di robot, sensori, modelli previsionali e big data in agricoltura, per affrontare sfide come il cambiamento climatico e aumentare la salubrità dei cibi, evitando la "chimica" dove possibile. Ne parliamo con Matteo Lorito, Rettore dell'Università degli Studi di Napoli Federico II e Presidente di Agritech.