I 13 progetti innovativi selezionati per il Fondo PoC

Vari Agenzia ENEA

Di seguito le schede relative ai tredici progetti

Il progetto prevede la realizzazione di un prototipo basato su una soluzione tecnologica per la quale ENEA ha già depositato domanda di brevetto (n. 102018000005135 dell’8 maggio 2018). L’idea è di combinare la spettrometria a emissione con tecniche di micro o nano fabbricazione per realizzare uno strumento di ridotte dimensioni per piccole quantità di gas. La spettrometria a emissione, infatti, possiede virtualmente la gamma più ampia di sostanze rilevabili e non necessita di dispositivi di separazione analitica.

Le applicazioni sono molteplici: dal monitoraggio di possibili inquinanti atmosferici nei pressi di uno scarico industriale all’individuazione di gas o miscele di composti organici in ambienti aperti o chiusi; dalla determinazione di vapori di idrocarburi, ad esempio in una stazione di servizio, all’individuazione di gas o vapori anestetici in una sala operatoria. La compattezza e il basso consumo energetico del dispositivo ne permettono anche l’eventuale montaggio su un drone, o altro dispositivo mobile, idoneo a effettuare monitoraggi su ampie aree.

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In quest’ambito, si colloca il progetto sviluppato insieme a due partner industriali per realizzare un prototipo ingegnerizzato di batteria da 1-2 Wh e di dimostrarne le prestazioni in scala reale, con un finanziamento di 22.700 euro a valere sul Fondo di Proof of Concept ENEA. Si tratta di Manz Italy, azienda che si occupa di sviluppo e fabbricazione di apparecchiature per la produzione di batterie litio-ione, e Lithops Srl, centro di ricerca e sviluppo per le tecnologie litio-ione e post-litio del gruppo Seri Industrial SpA attiva nell’intera filiera delle batterie al litio e piombo-acido.

Le batterie Li-S sono promettenti candidate per sostituire le comuni batterie agli ioni di litio essendo più economiche, più leggere e in grado di immagazzinare quasi il doppio dell'energia a parità di peso. Lo sviluppo di questa tecnologia consentirebbe quindi di realizzare un sistema ad elevata densità di energia con costi ridotti tali da rendere vantaggiosa l'elettrotrazione e permettere la costruzione di grandi impianti di stoccaggio a servizio della rete elettrica.

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Produrre alimenti senza glutine buoni come quelli contenenti glutine rappresenta quindi una grande sfida. Innovazione, in questo settore, significa realizzare nuove formulazioni in grado di migliorare i prodotti in termini di sapore, consistenza e valore nutritivo. La metodologia proposta da ENEA è finalizzata alla realizzazione di prodotti alimentari del tutto nuovi ottenuti aggiungendo a impasti preparati con farine prive di glutine, proteine “detossificate” ottenute seguendo un approccio biotecnologico integrato innovativo.
Obiettivo finale è la messa a punto di prodotti celiachia- safe con caratteristiche superiori in termini di proprietà nutritive e sensoriali e, più in generale, di gradimento rispetto a quelle dei prodotti senza glutine oggi presenti sul mercato. La collaborazione con ATPr&d Srl, start-up biotech di ricerca e sviluppo che si occupa della caratterizzazione e riqualificazione di materie prime naturali, permetterà di verificare l’efficacia, l’efficienza e la sostenibilità della soluzione tecnologica proposta e la reale applicabilità su ampia scala del metodo produttivo. Il progetto può contare su un finanziamento di 40.500 euro sul Fondo ENEA per il Proof of concept.

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Fra i materiali impiegati per realizzare componenti per sistemi di accumulo, l’ossido misto di zinco-ferro è ritenuto un candidato molto promettente per sostituire la grafite utilizzata per realizzare l’elettrodo negativo (anodo) nelle batterie al litio commerciali. L’ENEA con il progetto PROMESSA si propone di sviluppare un processo meccano-chimico innovativo per sintetizzare l’ossido misto di zinco-ferro; l’obiettivo è di realizzare anodi a elevata capacità per batterie al litio, tali da superare i limiti delle tecnologie di sintesi convenzionali. La collaborazione con LITHOPS, il centro di ricerca e sviluppo per le tecnologie litio-ione e successive del gruppo Seri Industrial SpA, azienda attiva nell’intera filiera delle batterie litio-ione e piombo-acido, permetterà di indirizzare le attività di sperimentazione verso l’utilizzo di parametri operativi di facile trasferimento al contesto produttivo, in particolare per la realizzazione degli elettrodi. La tecnologia proposta è sostenibile, a basso costo, non impiega alcun solvente e di facile esecuzione/scalabilità. Può essere facilmente trasferita e applicata su scala industriale per produrre materiali elettrodici per batterie a elevata densità di energia, basso costo ed elevate prestazioni. Il contributo del Fondo ENEA di Proof of Concept è di 44mila euro.

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Da queste motivate preoccupazioni (ipotesi di shortage e/o di monopoli) deriva un costante e considerevole impegno R&D nella ricerca di soluzioni diverse. Presso il Centro ENEA di Portici nel corso degli ultimi anni sono state intensificate attività R&D per migliorare le proprietà degli strati di ossido di zinco drogato alluminio (AZO) o drogato gallio (GZO), con l’obiettivo di proporre una valida alternativa al materiale ITO.  In particolare, è stato ideato e sperimentato un metodo unico, innovativo e a basso costo per l’ottenimento di strati di AZO e GZO stabili in atmosfera umida anche su tempi molto lunghi.

Attraverso un finanziamento di 44.000 euro sul Fondo di Proof of Concept ENEA è stato avviato un progetto per realizzare il Concept Design di un impianto pilota, corredato da una realistica valutazione tecnico-economica, in grado di fabbricare su larga area, con buona produttività annua e a basso costo, un prodotto TCO innovativo partendo dalla metodologia avanzata messa a punto da ENEA.  Il partner industriale coinvolto nell’iniziativa è ELETTRORAVA SpA, società esperta nell’ideazione e sviluppo di impianti operanti in vuoto per la deposizione di film sottili.

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In quest’ambito, ENEA ed il Consorzio ECO-PV hanno avviato un progetto per il recupero delle materie prime seconde che costituiscono i rifiuti FV che si propone di superare le nuove soglie minime di recupero dell’85% e di riciclo dell’80% imposte dalla normativa vigente. Il recupero dei materiali sarà realizzato attraverso lo sviluppo di una tecnologia innovativa che tenga conto di svariati aspetti: dell’impatto ambientale, sanitario, sociale ed economico, della fattibilità tecnica e della praticabilità economica. ENEA contribuisce al progetto con 60mila euro del Fondo di Proof of Concept e 70mila euro sono previsti da ECO-PV, uno dei principali consorzi italiani riconosciuti dal GSE, autorizzato alla gestione del fine vita dei RAEE, con elevate competenze tecniche nella progettazione e realizzazione di impianti e processi nel settore ambientale.

Il know-how dei ricercatori ENEA e le competenze in ambito industriale dei tecnici ECO-PV porteranno alla realizzazione di un impianto di trattamento dei moduli fotovoltaici a fine vita, passando attraverso uno studio di fattibilità tecnico-economica, la progettazione di un impianto pilota e la verifica sperimentale della sostenibilità del processo proposto.

Le attività sperimentali e lo studio di fattibilità consentiranno di individuare un processo tecnologicamente più efficiente, con minore impatto ambientale ed economicamente più vantaggioso rispetto agli attuali processi di recupero utilizzati a livello industriale.

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I vantaggi di questo strumento sono una riduzione significativa dei costi dell’intervento in termini di tempo degli operatori e di quantità di materiale da utilizzare (reagenti, contenitori), con un minore impatto ambientale complessivo (i prodotti chimici da smaltire a fine ciclo). La disponibilità della strumentazione portatile, molto meno costosa e complessa degli strumenti da laboratorio, renderebbe i controlli di qualità più regolari ed estesi, con un favorevole impatto sulla popolazione locale.

ENEA ha avviato un progetto per sviluppare un prototipo che sia il più vicino possibile alle linee di industrializzazione e commercializzazione con un finanziamento di 44mila euro dal Fondo per il Proof of Concept e con partner industriale la BTS di Montecompatri (Roma). L’azienda è specializzata nella progettazione e realizzazione di pezzi meccanici di precisione e di stampi in acciaio attraverso la lavorazione di polimeri e ha acquisito un know-how nel campo delle misurazioni di precisione fatte con le tecniche più svariate che le permette di essere un ottimo partner per lo sviluppo di nuove tecnologie.

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In particolare, il processo di pirolisi delle plastiche dei RAEE sarà migliorato grazie all’impiego di catalizzatori di natura zeolitica sintetizzati a partire da CFA, ottenendo in questo modo un doppio recupero di materia.

La collaborazione con i due partner industriali Rina Consulting – CSM spa attiva nella sperimentazione e ricerca industriale sui materiali, e Puli Ecol Recuperi Srl, impresa specializzata nel trasporto e trattamento dei rifiuti in particolare dei RAEE, permetterà di progettare un processo di valorizzazione della plastica da RAEE con la produzione di un olio assimilabile a un crude oil e utilizzabile come combustibile o materia prima seconda. Il Finanziamento sul Fondo ENEA per il Proof of Concept è di 44mila euro.

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Oggi in radioterapia sono necessari dispositivi BPM di tipo non distruttivo, cioè in grado di non alterare o bloccare il fascio (ad esempio con l’interposizione di schermi), per monitorare costantemente la dose rilasciata al paziente e la zona dell’organismo effettivamente irradiata. I BPM sono sia di tipo analogico che digitale e i primi, assai più costosi, forniscono un segnale più accurato, ma più soggetto ai disturbi elettromagnetici; i secondi sono meno costosi e meno soggetti ai disturbi elettromagnetici ma anche meno precisi. La tecnologia ENEA prevede una diversa configurazione geometrica dei rilevatori e della loro connessione elettrica, garantendo così una maggiore protezione dai disturbi e dai difetti del segnale del BPM. Inoltre, essendo modulare, permette di sfruttare e concentrare la capacità di rilevamento nella zona del corpo da trattare dove più e necessaria.

Questa tecnica, una volta validata e ingegnerizzata, consentirà di realizzare dispositivi per la diagnosi e la cura dei tumori in modo più semplice e con una maggiore economicità e versatilità.  Prima di arrivare alla completa ingegnerizzazione del prodotto, sarà necessario procedere a un affinamento del modello e a successive prove di laboratorio per verificare l’efficacia dei risultati, da effettuarsi sia in ambito di ricerca accademica o industriale.

La collaborazione con il partner industriale ITEL Telecomunicazioni, dotato di un laboratorio qualificato con i relativi impianti di prototipazione e collaudo e da tempo impegnato nella ricerca ed industrializzazione di macchine acceleratrici anche per radioterapia, può contribuire alla definizione di un prototipo già molto vicino agli impieghi reali.

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Svolto presso il Centro Ricerche ENEA di Frascati (Roma), ASCANIO prevede l'uso di un innovativo strumento di acquisizione dati e l'impiego di catene di sensori sia di tipo tradizionale sia di tipo in fibra ottica.

Consentire l'impiego delle due tecnologie costituisce un particolare punto di forza, rendendo possibile l'uso di sensori tradizionali di comprovata efficacia e, allo stesso tempo, il potenziamento con sensori in fibra ottica di SMPTs tradizionali già esistenti.

Le soluzioni sviluppate da ENEA troveranno ingegnerizzazione e validazione grazie all'apporto dei partner industriali GEI Srl ed EARTH SYSTEM Srl che operano con affermata presenza nel campo dei monitoraggi strutturali e geotecnici. L’apporto del Fondo di Proof of Concept ENEA sarà di 44.500 euro.

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Tale dispositivo è il prototipo NAI (Neutron Active Interrogation system), già utilizzato con successo per simulare la rivelazione di una bomba sporca contenente uranio, che consente di identificare in modalità remota modeste quantità di materiali fissili (isotopi di uranio e plutonio, ad esempio) su campioni sospetti.

Il progetto prevede la collaborazione con l’azienda CAEN - Costruzioni Apparecchiature Elettroniche Nucleari SpA - che progetta e produce apparecchiature elettroniche sofisticate per la ricerca nella fisica nucleare ed è oggi una delle aziende leader del settore. Il contributo all’investimento sul Fondo di Proof of Concept ENEA è di 39mila euro, cui si aggiungono 39mila euro della CAEN. Obiettivo della collaborazione è di portare il prototipo NAI a un livello prossimo alla produzione industriale, superando alcuni limiti (quali dimensione dell’oggetto da verificare, migliore trasportabilità dello strumento ecc.) per identificare materiali fissili nell’ordine di qualche secondo da utilizzare in porti, aeroporti, dogane, punti di trasferimento merci intermodali per prevenire il traffico illecito di materiali uraniferi e plutoniferi.

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Il progetto AMCER finanziato con 43.500 euro dal Fondo Proof of Concept, nasce nel Laboratorio tecnologie dei materiali di Faenza dell’ENEA per verificare la possibilità di realizzare questi componenti con tecniche di additive manufacturing ceramico con l’impiego di una stampante 3D e di valutarne l’applicabilità come bracieri per il riscaldamento domestico. La collaborazione con la Palazzetti Lelio SpA, azienda leader nel riscaldamento domestico a biomassa legnosa, permetterà di testare i prototipi di bracieri realizzati con i nuovi materiali e valutare sostenibilità economica e convenienza del processo, anche in un’ottica di riduzione delle emissioni.

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Inoltre, per una più precisa definizione delle aree e dei periodi in cui la combustione di biomassa contribuisce maggiormente all’inquinamento atmosferico, può essere necessario determinarne il contributo, anche in combinazione con altri traccianti chimici e/o fisici, con analisi ad elevata risoluzione temporale in modo da predisporre piani di controllo delle emissioni finalizzati alla riduzione delle concentrazioni degli inquinanti nell’aria.

ENEA sta sviluppando con il partner industriale Metrohm Italiana Srl e un finanziamento di 43.500 euro sul Fondo per il Proof of Concept un innovativo monitor ad elevata risoluzione temporale in grado di quantificare, ad intervalli di qualche ora, la concentrazione di levoglucosano in campioni di particolato prelevati direttamente in aria e di effettuare analisi on-line con dati in tempo reale con conseguente riduzione dei costi e dei tempi di analisi. Il monitor, inoltre, è facilmente trasportabile e facilita l’associazione delle misure del monitor con misure derivanti da altri monitor ad elevata risoluzione temporale.

Metrohm Srl è uno dei produttori di strumenti ad alta precisione per analisi chimiche più conosciuto al mondo e metterà a disposizione dispositivi e tecnologie che andranno in parte a comporre il sistema di campionamento e analisi oggetto di sviluppo.

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