La realizzazione dell’economia circolare può essere facilitata dall’innovazione attraverso l’introduzione di nuove tecnologie
L’adozione su larga scala di una economia circolare rappresenta un cambiamento radicale e quindi richiede sistemi innovativi per (ri)pensare i sistemi produttivi e il consum. Alcuni settori si devono confrontare con problemi specifici, a causa delle caratteristiche dei loro prodotti, delle catene del valore che li caratterizzano, della loro impronta ambientale o della dipendenza da materie provenienti da paesi terzi.
Ecco perchè riteniamo utile approfondire alcune concezioni e visioni dell’economia circolare dal punto di vista tecnologico e settoriale sulle innovazioni del prossimo futuro.
Tecnologie che favoriscono lo sviluppo di processi circolari – Ambiente ed Economia Circolare
Abbiamo già visto come sia necessario, per il rispetto dell’ambiente e per favorire processi di economia circolare, garantire un’uso efficiente delle risorse. Tale uso comprende la valorizzazione delle risorse stesse, l’allungamento del ciclo di vita e la gestione virtuosa lungo l’intera catena del valore.
Si deve partire già dalla fase di eco-design e innovazione del prodotto e del processo, implementando modelli collaborativi di business, per poi proseguire con la fase dell’approvvigionamento, della progettazione, della produzione e della gestione del fine vita.
Molto utili sono anche le tecnologie per la valorizzazione delle miniere urbane, che mettono al centro il riciclo di materie prime critiche da prodotti complessi a fine vita e le plastiche miste. Infine le tecnologie utilizzate per la gestione della risorsa idrica e la valorizzazione dei fanghi derivanti dal trattamento dei reflui secondo i principi di circolarità.
Scopriamo allora quali sono le tecnologie che si applicano nel campo dell’ambiente e dell’economia circolare: 1. Tecnologie per la valorizzazione delle acque reflue 2. Approccio integrato alla gestione sostenibile e circolare dei fanghi di depurazione 3. Tecnologie per la valorizzazione delle batterie al litio a fine vita 4. Tecnologie per il riciclo chimico (o molecolare) dei rifiuti plastici 5. Tecnologie innovative per i prodotti Biobased 6. Tecnologie per un’agricoltura innovativa e sostenibile 7. Tecnologie per la valorizzazione delle risorse nel settore agroindustriale 8. La diagnosi delle risorse come strumento per l’economia circolare 9. La simbiosi industriale per la transizione verso l’economia circolare del sistema delle imprese e del territorio
Manifatturiero avanzato e meccatronica – Quali sono i paradigmi di base delle Fabbriche del Futuro?
Ebbene tra essi si possono annoverare: la centralità dell’uomo (come apprendimento e semplificazione delle interfacce Uomo-Macchina); la manifattura flessibile (ed in particolare la progettazione e produzione personalizzata), adattiva e a zero sprechi; il ciclo di vita del prodotto e il deremanufacturing, la produzione sostenibile (che riguarda l’ottimizzazione di consumi e materiali) e la tracciabilità di filiera (processo e prodotto).
Questi paradigmi comprendono modalità avanzate di gestione dei processi produttivi e di ricerca e sviluppo di prodotti. Nell’ambito della progettazione di prodotti e processi industriali, il software di simulazione svolge un ruolo cruciale nell’ottimizzazione e nel miglioramento di vari aspetti mentre le parti hardware di un impianto produttivo automatico vengono dotate della capacità di gestione, controllo o elaborazione dati e la stampa 3D può essere essenziale in fase di prototipazione per ridurre gli scarti, in settori come l’automotive, il biomedicale, ilpackaging, ecc.
La realtà aumentata e la realtà virtuale entrano in modo funzionale nella fase progettuale e di produzione. Esse permettono all’utilizzatore di immergersi in una esperienza visiva e sensoriale di un ambiente creato digitalmente grazie a dispositivi ergonomici avanzati. Con l’Intelligenza artificiale è possibile pensare al supporto all’operatore attraverso forme di condotta guidata con l’assistenza anche della robotica collaborativa.
Le iniziative europee e nazionali per il manifatturiero del futuro hanno l’obiettivo di preparare tutti gli attori a rispondere alle grandi sfide della globalizzazione e alla crisi finanziaria attuale. Il manifatturiero basato sulla conoscenza diventerà la base della nuova economia e della nuova manifattura. Tutti gli attori dovranno tendere contemporaneamente allo sviluppo economico e al progresso sociale facendo riferimento ai diversi aspetti della sostenibilità.
La digitalizzazione del processo produttivo può sostenere diverse funzioni utili alla sostenibilità, quali: il monitoraggio da remoto degli impianti produttivi (con l’Internet of Things); i sistemi di gestione remoti dei dati (con la Blockchain, cloud, edge); l’ analisi predittiva; la riparabilità, ecc.
Nel quadro di questi paradigmi e funzioni, sono state identificate al momento le seguenti tecnologie che possono trasformare i processi produttivi anche in senso circolare: 1. Componenti e sistemi meccatronici smart 2. Manifattura additiva 3. Robotica collaborativa 4. Simulazioni di prodotto e processo 5. Intelligenza Artificiale, Realtà Aumentata e Realtà Virtuale 6. Ergonomia cognitiva 7. Architetture e sistemi digitali per il manifatturiero.
Digitale
La convergenza tra green e digital caratterizza l’applicazione di alcune tecnologie nel settore delle ICT. In ottica circolare la massa di dati costituisce un patrimonio essenziale per migliorare il sistema complessivo da gestire attraverso l’implementazione in Cloud di soluzioni IT.
Esse sono dedicate a raccogliere, archiviare ed amministrare dati del ciclo di vita dei prodotti e i rapporti con i clienti, attraverso la costruzione di ecosistemi IoT per raccogliere i dati di funzionamento del processo e del ciclo di vita dei prodotti e all’ Edge computing per l’elaborazione in tempo reale nell’ambito dell’automazione industriale e nelle città intelligenti.
È utilissimo introdurre il calcolo ad alte prestazioni (High Performance Computing, HPC) sia per la simulazione in fase progettuale che per il controllo delle operazioni di sistemi di produzione in tempo reale. Nei sistemi più complessi l’Intelligenza Artificiale può supportare l’apporto umano in compiti ripetitivi o in operazioni che contemplino grandi quantità di dati.
In fase di progettazione di prodotto le tecnologie Immersive quali la Realtà Virtuale e Realtà Aumentata permettono di digitalizzare assets esistenti o di progettarne di nuovi e creare infrastrutture virtuali di sperimentazione. I Digital twin consentono di evolvere la funzionalità della tecnologia da semplice digitalizzazione di un’apparecchiatura a quella di un’intera struttura: fabbrica, edificio, ambiente.
Per sostenere la capacità di rete necessaria, occorre potenziare da un lato le tecnologie Ultra-wide band, 5G, 6G, per incrementare la velocità dati e introdurre nuove funzionalità, portando a pieno sviluppo la creazione di un mondo cyberfisico completamente digitalizzato e programmabile; dall’altro è essenziale sviluppare le cybersecurity dei dati, delle comunicazioni, del software e dei sistemi.
A questo scopo la Blockchain rappresenta un insieme di tecnologie chiave per il processo di validazione delle operazioni industriali e per le transazioni nella Logistica e nell’approvvigionamento. In tale contesto le tecnologie informatiche ed elettroniche consentono alle macchine un comportamento attivo, con il minimo impatto ambientale. Nel dettaglio le tecnologie per l’industria nel campo digitale: 1. Cloud Computing 2. IoT 3. HPC e Big Data 4. Intelligenza Artificiale, Machine Learning, DeepLearning / Explainable AI 5. Tecnologie Immersive: Realtà Virtuale e Realtà Aumentata 6. Ultra-wide band, 5G, 6G 7. Cybersecurity 8. Blockchain.
Fonte: Airi – Position Paper “Nuove competenze della ricerca e innovazione industriale per l’economia circolare”
