Nanotecnologie e materiali avanzati

Per nanotecnologie si intende: l’insieme delle metodologie di manipolazione, controllo e studio delle proprietà che la materia assume sulla scala delle lunghezze nanometriche (pari ad un milionesimo di millimetro), mediante intervento diretto su singole molecole ed atomi. Le nanotecnologie mirano a realizzare oggetti a partire dalle loro componenti fondamentali, piuttosto che mediante modificazione del materiale in scala macroscopica come avviene solitamente nei processi di fabbricazione convenzionali. Numerose le applicazioni scientifiche ed industriali delle nanotecnologie, quali materiali, elettronica, medicina e biologia, ambiente ed energia, chimica, settori meccanico, aeronautico e automobilistico. Rilevante il loro ruolo per la messa a punto di processi, componenti, dispositivi e sistemi innovativi caratterizzati da performance migliorate, funzionalità nuove e dimensioni diminuite.

I materiali avanzati fanno riferimento a: materiali ad elevate prestazioni utilizzati in svariate applicazioni quali quelle nel campo della salute, dei trasporti, delle telecomunicazioni e dell’energia.

Hanno potenzialmente un impatto rivoluzionario sulla scienza dei materiali, rendendo possibili progressi per quel che riguarda nuove proprietà, riduzione dell’impatto ambientale e, più in generale, miglioramenti nella qualità della vita. Nella categoria dei materiali avanzati si annoverano diverse tipologie:

• Materiali compositi e biomateriali (che presentano analogie col mondo naturale);
• Nanomateriali;
• Materiali “intelligenti” (smart materials). Questi ultimi modificano in tempi molto rapidi la loro struttura e/o le loro caratteristiche quando sottoposti a stimoli ambientali (variazione di temperatura, campi elettrici o magnetici oppure alla luce, etc.).

In molte applicazioni, è proprio lo sfruttamento delle caratteristiche che la materia mostra a dimensioni nanometriche a portare alla realizzazione di materiali avanzati.

Pertanto, considerato la stretta affinità tra le due tecnologie abilitanti in esame e che le imprese e le spin-off intervistate durante le visite aziendali utilizzano o sono interessate, nella maggior parte dei casi, ad entrambe le tecnologie, si è deciso di presentare congiuntamente le due KET18.

Le nanotecnologie sono da diversi anni al centro dello sviluppo tecnologico e scientifico globale: sono considerate un dominio tecnologico molto promettente nel medio-lungo periodo in termini di opportunità di business relativamente alle più pressanti sfide sociali (energia, salute, cambiamenti climatici, etc.). Considerato che le nanotecnologie non sono associabili ad una specifica tipologia di industria, risulta difficile quantificare il loro attuale valore di mercato ed il potenziale impatto economico e sociale. Tuttavia, i dati più aggiornati dell’OCSE19 stimano in oltre 15 mila il numero di imprese attive nel settore delle nanotecnologie, di cui i due terzi concentrate nei soli Stati Uniti. L’Unione Europea, trainata dalla Germania, conta oltre 2.400 imprese. Il totale degli investimenti in R&S nel settore a livello globale ammonta a 26,5 miliardi di dollari, di cui la metà investiti negli Stati Uniti. La ripartizione dei paesi per brevetti in nanotecnologie nel triennio 2010-13 vede invece primeggiare il Giappone (con una quota del 25,5%), seguito da Stati Uniti e Corea. L’Unione Europea si classifica invece al quarto posto, detenendo una quota del 16,3%.

L’importanza strategica delle nanotecnologie è riconosciuta anche in Italia: le attività si concentrano nelle maggiori università ed in altri centri di ricerca pubblici, presso alcuni grandi gruppi industriali e in micro e piccole imprese ad alta specializzazione tecnologica. Sulla base dell’ultimo censimento di settore20, relativo al periodo 2006-2009, è emerso che:

• sono circa 200 le strutture pubbliche e private con attività specifiche di R&S che riguardano le nanotecnologie;
• le attività di R&S sulle nanotecnologie comprendono tutte le fasi della ricerca. I materiali strutturali e funzionali, nano-medicina e nano-biotecnologie,
• nanoelettronica ed optoelettronica sono le principali specializzazioni;
• i fondi pubblici rimangono la principale fonte di fi nanziamento, sebbene quelli privati siano in crescita;
• le strutture censite hanno prodotto circa 7.000 pubblicazioni scientifi che (su riviste internazionali) e circa 450 domande di brevetto europeo.

TCT NANOTECH Informazioni di carattere generale – L’impresa progetta e produce cabine elettriche di trasformazione e di accumulo di tipo prefabbricato, su cui fonda il proprio core business, cui ha più recentemente affiancato una divisione dedicata alla ricerca e sviluppo, la TCT NANOTECH, che opera nel settore delle nanotecnologie. Il suo stabilimento produttivo a Brindisi impiega 32 addetti, di cui 7 nella divisione di ricerca e sviluppo, generando un fatturato di oltre 3 milioni di euro (dati riferiti al 2013).
Posizionamento di mercato – Leader di settore per il Sud Italia, la TCT è l’unica azienda omologata in Puglia a fornire cabine ENEL, suo principale cliente. L’azienda produce e fornisce anche soluzioni di cabine chiavi in mano in funzione delle esigenze del cliente e dell’utilizzo specifico. Per quanto riguarda il suo core business, l’impresa esporta fi no a metà della propria produzione. I principali mercati serviti sono costituiti da Romania, Marocco, Sud Africa, dove è presente con joint-venture, e Arabia Saudita. Per quanto riguarda invece l’attività di ricerca e di produzione di nanofluidi, l’impresa è molto attiva nella partecipazione a fi ere internazionali specialistiche per la promozione del proprio prodotto.
Processi, tecnologie, innovazioni – Le cabine sono prodotte in serie dichiarata ed autorizzata dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Dal punto di vista tecnologico, la linea di produzione è prevalentemente manuale per la produzione delle cabine prefabbricate, sebbene attraverso l’ausilio di attrezzature pesanti (carroponte, betonatrice, etc.). È attualmente impegnata in progetti per diminuire l’impatto ambientale (mediante riutilizzo materiali di scarto dalla vicina centrale Enel di Cerano per il betonaggio) e paesaggistico delle cabine, ovvero armonizzate con il territorio circostante per mezzo di soluzioni artistiche e/o di mimetizzazione. Precedentemente, ha anche partecipato a due progetti finanziati dal MIUR, uno relativo allo sviluppo di tecnologie innovative nel campo del solare a concentrazione, e l’altro allo sviluppo di tecnologie innovative nel campo della generazione diff usa di energia elettrica da fonte solare.
TCT Nanotech ha saputo sfruttare positivamente il passeggero incremento di fatturato dovuto al periodo di eccezionale crescita delle rinnovabili pugliesi, adottando soluzioni che ben si inseriscono nella recente evoluzione del mercato energetico. Tuttavia, la contrazione del mercato delle cabine elettriche, dovuto alla fase restrittiva del mercato degli impianti fotovoltaici, ha spinto TCT a diversificare i propri prodotti entrando nel settore delle nanotecnologie, iniziando su scala pre-industriale la sintesi di nanoparticelle di ossido metallico e nanofluidi di varia natura capaci di incrementare le proprietà di scambio termico dei fluidi termovettori tradizionali normalmente impiegati negli impianti termici industriali e nei circuiti di raffreddamento dei motori a combustione interna ad elevate prestazione. Rispetto a tale linea di produzione (pre-industriale e auto-costruita dalla stessa impresa), il parco tecnologico è di recentissima acquisizione. Il processo di produzione, coperto da brevetti aziendali, è a ciclo continuo per la produzione delle nanopolveri e presenta centri di lavorazione automatici per quanto attiene i nanofluidi. La recente assunzione di un ricercatore con esperienza internazionale come responsabile R&S ha consentito infatti all’impresa di dotarsi di nuove ed avanzate competenze in ambito nanotecnologico, che le hanno permesso, in un periodo di tempo relativamente breve, di raggiungere risultati industrializzabili. È certificata per il sistema di gestione per la qualità (ISO 9001) e di gestione ambientale (ISO 14001, EMAS).