Ecco come vivremo in modo sostenibile grazie a scienza e tecnologia: a Torino il “Centre for Sustainable Futures” per uno sviluppo green. Intervista al prof. Saracco

Il tema dei cambiamenti climatici è sempre più centrale nell’agenda politica dei principali Paesi del mondo e nelle ripercussioni quotidiane sulla vita dei cittadini: per questo riveste particolare importanza l’apertura a Torino del Centre for Sustainable Future Technologies (Centro per le Tecnologie Future Sostenibili) dell’Istituto Italiano di Tecnologia, in partnership con il Politecnico.

Il Centro ha un budget annuo superiore ai 5 milioni di euro per la metà legati a finanziamenti pubblici e per metà acquisiti sul mercato della ricerca (bandi internazionali, progetti industriali). Nel centro operano una cinquantina di ricercatori da diverse discipline (fisica, chimica, biotecnologie, nanotecnologie, ingegneria chimica e dei materiali, elettronica, ecc.) che collaborano con diverse aree di ricerca del Politecnico, conseguendo una massa critica essenziale non solo in termini di competenze ma anche di strumentazione scientifica in laboratori condivisi in base a una solida convenzione. Il fulcro dell’attività del centro è la coniugazione tra scienza e tecnologia per combattere i cambiamenti climatici.

Gli assi di azione del centro spaziano dalla cattura e riutilizzo dell’anidride carbonica come materia prima di processi produttivi, allo sviluppo di sistemi di produzione distribuita sul territorio e alimentata da materie prime e energie rinnovabili, dallo viluppo di sistemi bio-mimetici di conversione dell’energia solare in composti chimici allo stoccaggio di calore di bassa temperatura per un suo riutilizzo dilazionato nel tempo. Tra le ricerche più affascinanti in corso lo sviluppo di pannelli fotovoltaici a basso costo e alta efficienza che hanno visto recentemente un articolo su Science di un team di ricerca congiunto con il Politecnico di Torino, oppure i sistemi di additive manufacturing che potranno un giorno consentirci di produrre ovunque prodotti basati su materiali riciclabili bypassando le catene di distribuzione e attingendo a sole fonti rinnovabili. Un forte investimento addizionale è stato infine garantito dalla direzione di IIT nel settore della ingegneria metabolica (synthetic and systems biology) per attrarre nel centro uno scienziato in grado di dirigere un settore molto promettente per la realizzazione di processi chimici sostenibili. Le selezioni sono in corso attraverso un panel di esperti internazionali.

Gli scopi di ricerca del centro sono legati al futuro sostenibile del nostro pianeta: lo sviluppo di tecnologie di frontiera per rispondere velocemente agli obbiettivi ambiziosi posti dall’assemblea COP21 (Parigi, dicembre 2015) , per affrontare gli effetti del riscaldamento globale. In particolare:

Uso di CO₂ come materia prima per la sintesi di composti chimici, materiali o combustibili, così da ottenere sia un effetto quadratico sulla sua rimozione dall’atmosfera o dalle sorgenti di emissione, che la produzione di prodotti rinnovabili in sostituzione di quelli fossili.

Produzione distribuita, ossia lo sviluppo di sistemi di produzione sostenuta da sorgenti di materia ed energia rinnovabili (calore, radiazione solare, elettricità verde, rifiuti organici,CO₂), seguendo la natura distribuita di queste sorgenti con un’appropriata riduzione di scala e intensificazione di processo per produrre a costi convenienti prodotti ad alto valore aggiunto (es. bio-plastica, antiossidanti, medicine, metano, idrogeno, biocarburanti, ecc.) attraverso tecniche elettro-, bio- o foto-chimiche o loro combinazioni.

Accumulo e sfruttamento di calore di bassa temperatura, rilasciato o perso nell’atmosfera per ragioni economiche da varie contesti applicativi (processi industriali, automobili, riscaldamento residenziale, ecc.), o generato da sorgenti energetiche rinnovabili (e.g. solare termico, sorgenti geotermiche)

Nuove realizzazioni ed investimenti mirati in aree di ricerca chiave (biologia di sintesi e dei sistemi enzimatici) e servizi (modellistica multi scala) forniscono a questo Centro un’unica combinazione di competenze sinergiche e distribuite in quattro divisioni principali: Materiali Avanzati, Additive Manufacturinb, Reattori e Processi, Biologia di Sintesi e dei Sistemi Enzimatici.

Ai microfoni di MeteoWeb, il Direttore del Centro prof. Guido Saracco illustra l’importanza della ricerca in questo settore.

Professore, nella relazione con cui il 10 novembre ha presentato il Centro (vedi video in coda all’articolo, ndr) è sembrato ispirarsi alla Blue Economy di Gunter Pauli, declinandola però attraverso una serie di tecnologie innovative. Ci spiega meglio questo punto di vista?

“Nella blue economy i sistemi produttivi e di consumo si compenetrano in un’ottica a chilometro zero. Non ci si scontra a livello globale nel produrre un bene a costi sempre più bassi e in quantità sempre più elevate. La cosiddetta global economy ha portato danni che emergono con sempre maggiore chiarezza. Intanto si basa su assiomi che oramai fanno acqua da tutte le parti:

1. si va a produrre dove il costo del lavoro è più basso per mantenere basso il costo di produzione: ergo vado a produrre in Cina o in Paesi del terzo mondo, dove i maccanismi decisionali sono per così dire “snelli”, al pari dei presidi per la tutela dell’ambiente. Questo rende il costo del lavoro basso. Questo porta a disoccupazione crescente nei Paesi industrializzati che non riescono a uscire dalla crisi. I popoli impoveriti e inferociti da questo sempre più cominciano a reagire abbattendo le classi di governo che hanno convissuto con questa politica economica miope.
2. si usano fonti energetiche a basso costo per mantenere basso il costo di produzione: e via con il carbone che costa poco, perché una legislazione nuovamente miope non fa pagare alla fonte i danni all’ambiente locali (inquinamento) e globali (effetto serra) che quel combustibile comporta
3. si costruiscono impianti sempre più grossi per abbattere, ancora una volta, i costi di produzione: peccato che si producono sterminate quantità di prodotti tutti standard che poi viaggiano per essere distribuiti in tutto il mondo di nuovo pagando un costo per i combustibili non veritiero per quanto appena rilevato, e generando accumuli di prodotti non venduti di scarto. La legge del consumismo.

E’ una economia non sostenibile. Occorre cambiare il paradigma. Produrre con quello che è a disposizione a costo raggio, fare degli scarti una risorsa per processi a impatto ambientale al limite nullo, produrre non un “core product” ma un portafoglio integrato di prodotti compatibili tra di loro, gli scarti di un processo produttivo essendo le materie prime di un altro processo produttivo.

Occorre usare materie prime ed energie rinnovabili per alimentare i processi produttivi, che per la natura distribuita di queste fonti dovranno anche loro diventare distribuiti. Occorre scendere di scala e integrare i processi”.

Con i vostri studi cosa potrebbe cambiare per la casalinga? E per l’impiegato? Per uno studente? E per una piccola azienda? Per una grande azienda?

“Beh la casalinga potrebbe ritrovarsi in casa l’impianto che produce almeno alcuni dei beni di cui necessita. Le stampanti 3D stanno scendendo di costo e aumentando la loro efficienza. Possono essere alimentate con energia elettrica rinnovabile e con materie prime polimeriche riciclabili, biodegradabili o addirittura edibili per rendere compatibile con l’ambiente il loro ciclo di vita. Oltretutto con il cosiddetto additive manufacturing è possibile customizzare il prodotto al proprio gusto, possiamo insomma scegliere il design che più ci aggrada. Quando non ci piace più il prodotto, rifondiamo ad esempio il polimero e ne produciamo un altro che ci piace di più. Scarti zero. Questo lo fa un impiegato allo stesso modo per quello che gli serve. Gli studenti devono essere portati a ragionare in questa ottica, ad essere primi attori di questo cambiamento per quello che una volta laureati faranno nella loro vita lavorative. Le aziende allo stesso modo dovranno cambiare paradigma produttivo. Non è escluso che grandi gruppi possano continuare ad esistere, anzi, ma questi certamente dovranno produrre su scala locale adattandosi ai luoghi in cui producono”.

Quali potranno essere gli sviluppi economici, produttivi e industriali che potranno consentire investimenti remunerativi?

“La minima cosa che si può fare per far decollare questa nuova economia è far pagare i costi indotti dell’uso delle fonti fossili. Paesi che hanno mix energetici molto basati sulle fonti fossili automaticamente invece di pagare ad altri dazi preferirebbero investire in rinnovabili e tutto il mondo migliorerebbe e competerebbe secondo il nuovo paradigma “blu””.

Come possiamo immaginare il nostro futuro, tra 10, 20 o massimo 30 anni, grazie allo sviluppo di nuove pratiche grazie all’utilizzo delle più innovative tecnologie, per un mondo più sostenibile, rispettoso dell’ambiente e amico della Natura?

“Io penso che presto la stampa 3D popolerà le nostre case, come lo hanno fatto i computer nei decenni scorsi. Penso per altro che Paesi come il nostro impareranno presto a riconoscere nella produzione distribuita basata su fonti rinnovabili (rifiuti organici, anidride carbonica) una grande opportunità di rilancio. Noi abbiamo una economia che per il 17% del PIL si basa sul settore agroalimentare, noi abbiamo una grande quantità di energia rinnovabile approvvigionabile, noi infine bruciamo ahimè molti combustibili fossili ma proprio per questo produciamo molta CO2 che potremmo riutilizzare. Per farlo sono a disposizione tecniche sempre più efficienti come il fotovoltaico o le fermentazioni microbiche, o i processi elettrochimici che sfruttando fonti rinnovabili riescono a sostenere una economia circolare del carbonio. Magari per un uso convincente della CO2 come materia prima occorrerà attendere 10 o 20 anni ma non molti di più credo”.

E il Centro che avete appena inaugurato, come si prefigge di raggiungere questi traguardi?

“Oltre a tecniche di additive manufacturing sempre più avanzate ed efficienti, basate su materie prime riciclabili, stiamo investendo molto nella conversione diretta della radiazione solare in prodotti chimici attraverso tecniche foto-elettrochimiche, sulla cattura e purificazione a costi bassi della anidride carbonica, sulla conversione di rifiuti organici in bioraffinerie basate su processi integrati a “rifiuti zero” ed infine sulla ingegneria metabolica di microorganismi per far sì che questi diventino dei mini impianti industriali in grado di convertire rifiuti organici o CO2 direttamente in un prodotto di interesse commerciale ad alto valore aggiunto (alcoli, acido lattico, bioplastiche, biocombustibili, ecc.)”.