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Se c’è un grande laboratorio scientifico che tutti conoscono, questo è il CERN: il più grande acceleratore di particelle del mondo, un anello di 27 Km vicino Ginevra, al cui interno fasci di protoni vengono accelerati fin quasi alla velocità della luce e fatti scontrare. In effetti, seppure si tratti di infrastrutture pressoché uniche, di acceleratori di particelle in giro per il mondo ce ne sono parecchi. E come altre infrastrutture di ricerca hanno i propri fornitori in industrie altamente specializzate: si va dall’edilizia ai cavi superconduttori, dalle tecnologie del vuoto all’elettronica di potenza. E molte di queste sono Italiane. Basti pensare che, nel caso del CERN, le imprese italiane si aggiudicano bandi per circa una volta e mezzo il valore dell’assegno staccato dal BelPaese al grande acceleratore. Ne parliamo con Mauro Morandin, ricercatore di Fisica delle Particelle e Industrial Liason Officier del CERN.

Quali sono le aziende più performanti nell’aggiudicarsi le commesse del più grande progetto di ricerca sulla fusione nucleare? Tra le infrastrutture di ricerca, le facility dedicate alla ricerca sulla fusione nucleare - il Santo Graal dell’energia - sono tra le più complesse e sfidanti dal punto di vista tecnologico. In queste macchine, per esempio, un gas di idrogeno ionizzato, a oltre 100 milioni di gradi di temperatura, viene mantenuto a pochi centimetri di distanza da potentissimi magneti, che per funzionare hanno bisogno di essere raffreddati fino al oltre 270 gradi sotto zero. Attualmente, vari tokamak (questo il nome dei tipici reattori a fusione a forma di ciambella) sono in costruzione in diverse parti del mondo, grazie a componenti realizzati da industrie altamente specializzate. E’ un settore in cui l’Italia ha oggettivamente un primato. Ce lo racconta Leonardo Biagioni, Responsabile dei Progetti dell’agenzia Europea per la fusione Fusion4Energy.

Dimentichiamoci il microscopio da tavolo con cui a scuola abbiamo imparato a osservare le cellule, colorate con il blu di metilene. Per indagare l’infinitamente piccolo, oggi ci si affida a macchine enormi e altamente sofisticate; microscopi - se così vogliamo chiamarli - lunghi centinaia di metri e finanche chilometri. Infatti, se per vedere le cellule basta illuminarle con la luce di una lampadina, per visualizzare dettagli su scala atomica serve una luce del tutto diversa: più intensa, collimata e coerente, ma soprattutto con una lunghezza d’onda molto più piccola. Serve, in pratica, un laser a raggi X: macchina complicatissima da realizzare, che richiede meccanica di assoluta precisione, materiali superconduttori, tecnologie criogeniche e sensori ultra sofisticati. Tutto questo, per rivelare i dettagli atomici di virus e proteine, scattare immagini tridimensionali del mondo nanoscopico e perfino filmare in tempo reale la reazione chimica tra due molecole. Ce lo racconta An

Esiste un’industria della ricerca scientifica. Aziende che vivono, in tutto o in parte, di commesse che arrivano dal mondo delle grandi infrastrutture di ricerca: acceleratori di particelle, reattori a fusione, laser a raggi X, sonde spaziali e telescopi. Un settore che, spazio escluso, cuba circa 10 miliardi all’anno di commesse a livello europeo. Oggi diamo il via a un viaggio alla scoperta di questo mondo, a cui dedichiamo, per cominciare, questa settimana di programmazione. Iniziamo dal settore dei grandi telescopi, il più classico degli strumenti scientifici. Attualmente sono in costruzione il più grande telescopio ottico e il più grande telescopio a luce Cherenkov del mondo, nonché il più grande radiotelescopio. Si tratta di macchine straordinarie, che richiedono industrie specializzate nella meccanica di precisione, nell’ottica, nel settore delle antenne, dei sensori e dei rivelatori. Ne parliamo con Corrado Perna, Responsabile Politiche e Relaz

Il metanolo è un alcol utilizzato largamente dal settore chimico e ha un vasto potenziale nel settore dei trasporti, dove potrebbe aiutare a decarbonizzare soprattutto i trasporti pesanti, che oggi non trovano nell’elettrificazione soluzioni applicabili su larga scala. C’è però un problema: oggi gran parte del metanolo viene prodotto da combustibili fossili, perché i processi di conversione della biomassa in metanolo sono inefficienti e la maggior parte del carbonio viene rilasciato in atmosfera sotto forma di CO2. Il progetto Horizon Europe BeBOP metterà alla prova un processo completamente nuovo, che promette di raddoppiare l’efficienza, portando a un recupero del carbonio bio-genico superiore al 95%. Ne parliamo con Matteo Romano, professore di Sistemi per l’energia e l’ambiente del Politecnico di Milano.

Nei residui di vecchie attività minerarie si celano spesso riserve di elementi che a quel tempo non presentavano alcun interesse particolare, mentre oggi sono strategici: terre rare e metalli come il litio, il nichel, la manganese o il tungsteno. Svuotare discariche minerarie potrebbe rivelarsi un’idea vincente, per ridurre la dipendenza dell’Europa nel campo delle materie prime, permettendo di rinaturalizzare siti che l’abbandono delle scorie delle passate attività estrattive ha compromesso.Tuttavia, ad oggi il potenziale minerario di questi siti è incerto: servono prospezioni, analisi e ricerche accurate per identificare le situazioni più promettenti. A questo cercherà di porre rimedio il progetto CRITERIA, finanziato dal programma europeo Marie Sklodovska-Curie, di cui parliamo con Salvatore Straface, professore di Idraulica dell’Università della Calabria.

Più piccolo è il territorio su cui si tenta di prevedere un evento alluvionale, più piccolo è il corso d’acqua interessato e più difficili sono le previsioni. È la condanna del meteorologo: per rendere più precise simulazioni numeriche su cui queste previsioni si basano, bisogna aumentare il livello di dettaglio. Ma questo fa aumentare enormemente la potenza di calcolo necessaria, col risultato che oltre un certo limite non è possibile andare. I ricercatori dell’Università di Pisa e del Consorzio di Bonifica Toscana Nord hanno pensato di cambiare approccio e di rivolgersi a un sistema di intelligenza artificiale, che non simula praticamente nulla, ma è bravissimo ad apprendere dall’esperienza e dai dati. E i risultati, pubblicati su Scientific Reports, sono incoraggianti. Ne parliamo con Ismaele Ridolfi, Presidente Consorzio di Bonifica Toscana Nord.

È possibile rendere la carta idrorepellente? Oggi, quando un imballaggio deve contenere qualcosa di umido, si ricorre o alle plastiche o a materiali multi-strato come quelli del cartone del latte. Una carta intrinsecamente idrofobica, impermeabile senza bisogno dell’aggiunta di altri strati di materiale o di additivi che rendano impossibile il riciclo, rappresenterebbe una grande novità. Un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano ha appunto scoperto che è possibile ottenere carta idrofobica con l’aggiunta di nano-cellulosa e un pizzico di mini-proteine. Che sia la volta buona? Lo scopriamo con Elisa Marelli, dottoranda del Politecnico di Milano, co-prima autrice dell’articolo.

E se la strata per arrivare a produrre acciaio senza emissioni passasse non solo per l’idrogeno, ma per il carbonio giusto? Un bio-carbonio, neutro dal punto di vista climatico, con cui puntare a defossilizzare l’acciaio, più che a decarbonizzarlo. L’idea circola da un po’ di tempo e dopotutto i primi acciai si producevano col carbone da legna. Ma un conto è enunciare un principio, un altro è mettere a punto i necessari processi industriali. E qui veniamo alla notizia di oggi, un processo ideato all’interno del progetto H2Steel, finanziato dal programma Horizon dell’UE, che mira a sostituire carbon coke e gas naturale, cioè le tipiche materie prime fossili utilizzate nel processo primario di produzione dell’acciaio con biomasse di scarto quali i fanghi di depurazione e biogas da residui agricoli. Ce ne parla David Chiaramonti professore di Sistemi energetici per l’ambiente e di Economia dell’energia al Politecnico di Torino.

La stazione spaziale internazionale ospita da alcuni giorni un prototipo di micro-satellite unico nel suo genere: è di plastica, è stampato in 3D e ospita tutti i collegamenti elettrici necessari al suo funzionamento; un po’ come avviene nelle normali schede elettroniche.Il prototipo è stato messo a punto all’interno del progetto RISE (Resilient Integrated Structural Elements) dell’Università degli Studi di Trieste e dell’azienda PICOSATS, con il contributo dell’ASI, il cui obiettivo è porre le basi per una nuova generazione di micro satelliti modulari e assemblabili, più economici e più facili da produrre. Ne parliamo con Stefano Seriani, ricercatore dell'Università di Trieste.

HCCI ed RCCI, due sigle che per un progettista di motori rappresentano l’equivalente della gioconda per un pittore. HCCI sta infatti per Homogeneous Charge Compression Ignition ed è il Santo Graal dei motori a combustione: un motore che unirebbe l’efficienza del motore diesel alla pulizia di combustione del motore a benzina. RCCI, che sta per Reactivity controlled compression ignition, è una sua variante bifuel. In realtà, motori di questo tipo rappresentano più un riferimento ideale cui tendere, che non un obiettivo concreto. Ma nuovi design ispirati al motore HCCI ed RCCI sono costantemente studiati da parte della comunità scientifica. Alimentate con combustibili a zero emissioni, infatti, queste nuove motorizzazioni potrebbero rappresentare una soluzione valida nel mondo degli autotrasporti, soprattutto pesanti, dove le alternative per decarbonizzare scarseggiano. Ne parliamo con Federico Millo, professore di motori a combustione interna e controllo delle emis

In Italia 900 mila tonnellate all’anno di rifiuti, pari al 4% dei rifiuti solidi urbani, sono costituiti da prodotti assorbenti: pannolini per neonati, ausili per l’incontinenza, assorbenti igienici. Nel mondo, il conto sale a 30 milioni di tonnellate. Nella stragrande maggioranza dei casi, questi prodotti finiscono nella raccolta indifferenziata dove rappresentano, da un lato, un problema igienico, e dall’altro uno spreco di materiali pregiati, dato che nei prodotti assorbenti si utilizzano polimeri della massima qualità. Grazie a 150 milioni di fondi PNRR, la filiera nazionale sta per partire con i primi 15 impianti dedicati. Una grande opportunità per start-up innovative come I-Foria, oggi supportata anche da CDP, che nasce con l’obiettivo di realizzare impianti di riciclo sulla base di una tecnologia proprietaria per permette la rimozione di sostanze farmacologiche e altri contaminanti dagli assorbenti, restituendo una materia prima seconda particolarmente pura. Ce lo racconta Marcello Somma, l’inventore

Le perdite di metano rappresentano un doppio problema: ambientale (perché il metano è un potentissimo gas serra) ed economico. Gli operatori delle infrastrutture di trasporto del gas naturale, come SNAM, hanno programmi avanzati di riduzione di queste perdite, mentre molto meno sotto controllo è la situazione delle discariche. Benché esistano leggi e procedure per intercettare il metano che si forma dalla decomposizione della parte organica dei rifiuti, per varie ragioni molte emissioni oggi non sono mappate e tanto meno intercettate. ESCAPE, progetto co-finanziato dal programma Eureka Eurostars e coordinato da Recycle2Trade, una scale-up con sede a Brirgton, ha sviluppato un mix di tecnologie satellitari e da campo (un particolare zaino dotato di sensori ad hoc) che punta proprio in questa direzione. Parliamone con Yuri Ponzani, AD di Recycle2Trade.

È il diamante il semiconduttore del futuro? Nella puntata precedente abbiamo visto come ricercatori in tutto il mondo stiano studiando l’uso del diamante artificiale nei circuiti elettrici di potenza. Parliamo di tutti quei circuiti il cui compito è gestire voltaggi e correnti elettriche molto elevate. Rispetto ad altri semiconduttori usati oggi in queste applicazioni, come il carburo di silicio o il nitruro di gallio, il diamante sopporta temperature molto più elevate, dissipa meglio il calore e può trasportare meglio la corrente. Ma come si produce il diamante per applicazioni elettroniche? Quali sono le sfide da superare per poterlo applicare con successo nell’elettronica di potenza? E cosa, finora, sono riusciti a realizzare gli scienziati? Ne parliamo ancora con Giovanni Isella, professore di Fisica dei Semiconduttori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano. 

Ricercatori in varie parti del mondo stanno studiando la possibilità di utilizzare del diamante artificiale nei circuiti elettrici di potenza, il cui compito è gestire voltaggi e correnti elettriche molto elevate, essenziali nelle reti elettriche, negli apparati industriali e in molte tecnologie fondamentali per la transizione energetica. Per queste applicazioni il silicio non è idoneo e già oggi si usano altri semiconduttori come il carburo di silicio e il nitruro di gallio. Ma altri semiconduttori sono allo studio e tra tutti i possibili candidati il diamante sembra essere quello che, sulla carta, offre le prestazioni migliori. Ce ne parla Giovanni Isella, professore di Fisica dei Semiconduttori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano.

Cos’hanno in comune i microprocessori di un datacenter con le mele e lo spumante? In comune hanno una spiccata preferenza per il climi freschi. E in Trentino, dove da anni si utilizzano vecchie miniere come ambienti ipogei per conservare le mele o fermentare il vino, hanno pensato che anche i datacenter possono trovare spazio in questi luoghi i quali, oltre a condizioni termiche favorevoli, offrono una naturale protezione da interferenze elettromagnetiche e minacce idrogeologiche e fisiche. Nello specifico caso, parliamo di una barriera costituita da 90 milioni di metri cubi di roccia dolomia. Siamo in Val di Non, dove, grazie a una legge che in Trentino permette di derogare alla regola del massimo sfruttamento minerario per realizzare ambienti ipogei ad hoc, sorgerà Intacture, il primo datacenter in Europa all’interno di una miniera attiva. Ne parliamo con Roberto Loro, consigliere d'amministrazione di Trentino DataMine.

Messo a punto all’Università di Pisa un chip in silicio, capace di convertire il calore in energia elettrica con un'efficienza mai raggiunta prima. Il calore disperso da miriadi di apparati tecnologici, dai tubi di scappamento delle auto ai data-center, rappresenta un immenso bacino di energia che il mondo della ricerca tenta da tempo di trovare il modo di sfruttare. Tra gli approcci più studiati c’è tutta una famiglia di tecnologie dette termoelettriche, dispositivi a stato solido, senza componenti in movimento, capaci di trasformare direttamente il calore in energia elettrica, un po’ come i pannelli fotovoltaici fanno con la luce. Finora hanno avuto scarso successo a causa della bassa efficienza e del costo troppo elevato, ma il lavoro dei ricercatori pisani, pubblicato sulla rivista Small, rappresenta una novità. Ce ne parla Giovanni Pennelli, professore di Elettronica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pis

Continuiamo a parlare di micro macchine, cioè sistemi meccanici di dimensioni così piccole da poter interagire con singole cellule. Nella puntata precedente abbiamo visto che oggi i ricercatori riescono a costruire ingranaggi microscopici e a metterli in moto. Ci domandiamo: è possibile a questo punto realizzare veri e propri robot microscopici? Diciamo subito che al momento siamo parecchio lontani. A mancare, nella cassetta degli attrezzi dei ricercatori, non sono braccia e gambe miniaturizzate, ma sensori e sistemi per processare i segnali di dimensioni analoghe, senza i quali i nostri ipotetici robot risulterebbero privi di cervello. Continuiamo a parlarne con Roberto di Leonardo, professore di fisica sperimentale della materia al Dipartimento di Fisica dell’Università della Sapienza di Roma.

Inventato in Svezia il primo “motore” capace di mettere in moto ingranaggi più piccoli dello spessore di un capello. Da qualche tempo disponiamo delle tecnologie per realizzare ingranaggi e parti meccaniche piccolissime, con cui, in teoria, si potrebbe dar vita a micro-macchine così piccole da poter interagire con singole cellule. Finora, tuttavia, nessuno aveva ancora inventato un “motore meccanico” delle stesse dimensioni. La risposta sembra ora arrivare da un team di ricercatori svedesi, che hanno realizzato una speciale ruota dentata di dimensioni microscopiche, in grado di ruotare quando viene illuminata. Ne parliamo con Roberto di Leonardo, professore di fisica sperimentale della materia al Dipartimento di Fisica dell’Università della Sapienza di Roma.

Sistemi di monitoraggio dei macchinari industriali capaci di predire guasti e anomalie negli impianti produttivi; sistemi di knowledge management, come i chatbot dedicati al supporto clienti o ai manutentori sul campo; software che aiutano le risorse umane nella scrematura dei candidati sulla base dei curricula. Sono tra le applicazioni dell’Intelligenza Artificiale più gettonate dalle imprese secondo quanto emerso nel corso del Festival delle Città Impresa, a Bergamo la settimana scorsa. Sentiamo Roberto Sala - ricercatore del Dipartimento di Ingegneria Gestionale, dell'Informazione e della Produzione dell’Università degli Studi di Bergamo - intervistato al Festival da Silvia Bandelloni.