Chimica Magazine - dicembre 2021

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CHIMICA MAGAZINE

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N. 5 | Dicembre | 2021

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n. 5 | Dicembre | 2021

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ommario n.5 dicembre 2021

3 Editoriale

8 L’IDROGENO E IL SUO FUTURO

Cecilia Biondi

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OMBRE E LUCI NEL FUTURO DELL’AUTO

OSSIER TECNOLOGIE:

Marco Colombini

SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA

LE OPPORTUNITÀ DELL’IDROGENO PER L’ECONOMIA ITALIANA

4 News

a cura della Redazione

Giorgio Vizioli

SPECIALE

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IDROGENO

ITALIA ED EUROPA ALLA SFIDA DELL’IDROGENO Giovanni Abramo

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LA PROSSIMA FRONTIERA

PRODUZIONE DI IDROGENO: RECENTI SVILUPPI NELLA LETTERATURA BREVETTUALE

a cura di Cecilia Biondi

Massimo Barbieri e Flavio Manenti

6 ENERGIA DALL’IDROGENO:

36 IL “DIGITAL THREAD”

PER L’INDUSTRIA 4.0

a cura di Anie Automazione

ENERGIA 44 NESSUNA PAURA DEGLI SHOCK PETROLIFERI

Marco Colombini

PRODUZIONE 50 BIOTECH, DAL LABORATORIO AL LETTO

Idro geno

DEL PAZIENTE

STOCCAGGIO E DISTRIBUZIONE 56 KERAKOLL: LA GESTIONE DEL

TRASPORTO COME SERVIZIO AL CLIENTE

60 PRODUCT NEWS 62 ORGANIZER

ditoriale Ombre e luci nel futuro dell’auto

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himica e industria di processo hanno nell’automotive uno dei principali settori di interesse e di attività: ma su questo comparto pesano gli effetti di una rivoluzione che si può definire tanto dirompente quanto inarrestabile. Partiamo dal pacchetto climatico “Fit for 55”, adottato a luglio dalla Commissione europea, con le proposte legislative per raggiungere entro il 2030 gli obbiettivi del Green Deal. In particolare, il documento prevede la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra del 55% rispetto ai livelli del 1990, con l’obbiettivo di arrivare alla “carbon neutrality” per il 2050. Nell’ambito di questo scenario, dal 2035 in poi non sarebbe più possibile vendere in Europa automobili con motori termici tradizionali, diesel, benzina o ibride. Per l’Italia, che ha una lunga tradizione nell’industria automobilistica e interi distretti produttivi dedicati al motore, questo potrebbe essere un grosso problema.

E questo non perché i nostri ragazzi respirerebbero aria più pulita e le nostre città sarebbero più silenziose, obiettivi che ci sembrano del tutto auspicabili, oltre al fatto che le auto elettriche sono una tecnologia migliorativa da tanti punti di vista rispetto alle auto termiche; ma perché se lasciata a sé, questa transizione verso un futuro migliore implicherebbe inevitabilmente un presente molto drammatico. Parliamo di 60mila persone in 500 aziende che potrebbero perdere il proprio posto di lavoro nel giro dei prossimi quattordici anni: queste le stime riportate da Milena Gabanelli sul Corriere della Sera del 22 novembre. Nei forum frequentati dagli EV-driver il suo articolo è sembrato un tentativo di difesa della vecchia industria, quando invece sarebbe proprio un invito al sostegno di quella nuova, dato che il mercato e la sensibilità dei consumatori vanno senza dubbio in questa direzione ma non sono

sufficienti per proteggere un intero settore da un’evoluzione che corre sempre più veloce.

L’industria e i suoi consumatori, quindi l’offerta e la domanda (ancorché supportata da incentivi all’acquisto) non sono infatti gli unici attori su questa scena. Un terzo soggetto potrebbe farne parte e avrebbe anche la possibilità di capovolgere le sorti del dramma, trasformando questa evoluzione in una nuova opportunità di sviluppo per il Paese. In questo mese di dicembre è in corso la discussione sulla legge di Bilancio 2022 e, al momento in cui andiamo in stampa, sappiamo che non è stata prevista alcuna misura per affrontare la transizione ecologica ed energetica del settore automobilistico in Italia, non essendo stati stanziati fondi né per la domanda né per l’offerta. Ma è sulla seconda che riteniamo sia più importante spostare l’attenzione, perché questa rivoluzione industriale, se governata nel modo corretto, potrebbe diventare per l’Italia una nuova e importante occasione di sviluppo. Per esempio con l’insediamento di nuovi siti industriali coerenti con l’evoluzione del prodotto (e per fortuna vi sono diversi casi già attivi) ma soprattutto con la giusta attenzione alla formazione e alla riqualificazione degli operatori in vista di nuove prospettive. Risorse per il rinnovamento e per la conversione green dell’industria ci sono, si tratterebbe di gestirle in modo concreto ed efficace anche in risposta a questa situazione.

Un auspicio a cui aggiungiamo sinceri auguri di buon Natale e felice inizio d’anno nuovo a tutti i nostri lettori.

Cecilia Biondi

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FEDERCHIMICA PRESENTA RESPONSIBLE CARE, EDIZIONE 2021 Secondo il 27° Rapporto annuale Responsible Care®, il Programma mondiale volontario di promozione dello sviluppo sostenibile dell’industria chimica, gestito in Italia da Federchimica, le imprese chimiche in Italia hanno adottato in modo molto efficace i protocolli anti Covid-19: nel 2020 i contagi hanno pesato solo per il 4,6% sul totale degli infortuni nei luoghi di lavoro. In generale, il settore è comunque tra quelli con la più bassa incidenza di infortuni rispetto alle ore lavorate (8,4 per milione ore), migliore del 35% rispetto alla media manifatturiera (12,9 per milione ore). «Sono dati estremamente significativi, considerato che i nostri impianti hanno lavorato senza sosta durante il lockdown, garantendo al tempo stesso la fornitura di prodotti essenziali per la gestione dell’emergenza sanitaria e per la nostra vita quotidiana e i massimi livelli di protezione dei dipendenti contro il contagio da Covid-19» ha osservato Paolo Lamberti, Presidente di Federchimica. Nel complicato contesto della pandemia il settore ha comunque migliorato le prestazioni, già ottime, rispetto a tutti gli indicatori di sostenibilità ambientale: i gas serra si sono ridotti del 62% e l’efficienza energetica è migliorata del 48% rispetto al 1990. Risultati rilevanti, già in linea con gli obiettivi dell’Unione europea al 2030.

DIGITALIZZAZIONE DELLA RETE ELETTRICA DI BASSA TENSIONE

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Siemens e Areti, società del Gruppo Acea di distribuzione di energia elettrica a Roma, hanno presentato all’Enlit Europe di Milano un innovativo sistema che abilita la digitalizzazione della rete elettrica di bassa tensione della Capitale. Siemens ha sviluppato e realizzato il nuovo sistema di supervisione e controllo NGDMS, che riproduce digitalmente la rete elettrica, attraverso il quale Areti sarà in grado di monitorare, gestire e ottimizzare circa 14 mila cabine elettriche secondarie e circa 80 mila interruttori di bassa tensione.

Unico nel suo genere, il sistema NGDMS di Siemens consentirà di ridurre i costi operativi, i

tempi di reazione a possibili guasti e criticità e a organizzare le attività di manutenzione con un approccio preventivo e predittivo. NGDMS si interfaccia inoltre con il sistema di controllo della rete elettrica di Alta e Media Tensione ampliando le potenzialità di supervisione e controllo della rete a un livello di granularità mai raggiunto prima in ambito internazionale.

NGDMS infine apre la strada all’interconnessione alla rete di distribuzione di sottoreti (microgrid) per la ricarica elettrica e di impianti di generazione, industriali e domestici.

LA RIVOLUZIONE DELLA GENERAZIONE EOLICA FLOTTANTE In uno scenario energetico futuro, l’eolico flottante offshore (sul mare) avrà un ruolo fondamentale: «I parchi eolici offshore sono parte del paesaggio nelle zone ventose del mondo in cui i fondali sono più bassi» spiega Ilario Scian, Global Product Manager Industrial &

EFFICIENZA RECORD PER CELLE SOLARI INNOVATIVE Il gruppo Pvsquared2, diretto dalla professoressa Giulia Grancini dell’Università di Pavia, ha sviluppato una tecnologia fotovoltaica rivoluzionaria basata su vernici a perovskite ibrida.

Si tratta di inchiostri stampabili, facilmente integrabili mediante processi a basso costo e a ridotto

Specialty Transformers, Hitachi Energy. «Tipicamente i parchi eolici tradizionali sono installati e fissati al fondo del mare a profondità massime di 60 metri, limite che può essere superato solamente dalle installazioni eoliche flottanti che sono “ancorate” anziché “fissate” definitivamente al fondale, in modo che resistano alle difficili condizioni del mare aperto».

Sfruttare l’eolico offshore, anche galleggiante, sarà quindi una componente chiave per soddisfare gli obiettivi globali di emissioni di carbonio netzero entro il 2050. Per quanto riguarda l’Italia l’Associazione Nazionale Energia del Vento

contenuto energetico, in un fotovoltaico innovativo, flessibile, economico e sostenibile. Una soluzione che apre la strada allo sviluppo di nuove tecnologie a basso CapEx e facilmente scalabili. È di recente dimostrazione, in particolare, in collaborazione con la Yana Vaynzof dell’Università Tecnica di Dresda, un nuovo metodo di deposizione di

(ANEV) stima un potenziale offshore di 5GW per il 2040 in alcune zone particolarmente vocate: Puglia, Calabria, Sicilia, e Sardegna. Per l’Italia, l’eolico offshore flottante è l’opzione migliore per diverse ragioni. La prima è senz’altro l’elevata profondità dei fondali, la seconda è la particolare attenzione alla tutela e salvaguardia del paesaggio che, se da un lato frena la diffusione delle rinnovabili onshore perché considerate troppo impattanti, dall’altro dovrebbe spingere ancor di più verso l’eolico offshore galleggiante.

tali inchiostri che ha portato alla realizzazione di celle fotovoltaiche a perovskite (cosiddette in configurazione pin) con valori di efficienza record al mondo, di circa il 24%. «Tale risultato è ottenuto grazie a una speciale ingegnerizzazione chimica degli strati di interfaccia del dispositivo», commenta Matteo Degani, dottorando del gruppo, responsabile di tale invenzione. Lo studio è stato pubblicato su Science Advances del 1° dicembre. La ricerca rappresenta un avanzamento significativo rispetto allo stato dell’arte ponendo sempre più le basi per un loro ingresso nel mercato del solare come soluzioni leader per il fotovoltaico innovativo del futuro.

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SPECIALE

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Energia dall’idrogeno: la prossima

frontiera

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uesto servizio di Chimica Magazine è dedicato all’idrogeno come fonte di energia, per capire le caratteristiche, le opportunità che offre e le criticità che pone per poter essere sfruttato nell’ambito degli obiettivi di decarbonizzazione e di ricerca di nuove forme di energia pulita. Si tratta di un filone che vede coinvolte realtà diverse, pubbliche e private: dalle aziende alle università, dalle istituzioni governative agli enti sovranazionali.

Un fronte che potrà sembrare oggi pionieristico ma che genera un forte interesse in prospettiva futura. Parleremo dei sistemi di produzione, trasporto e stoccaggio; dell’utilizzo di idrogeno come combustibile; e degli scenari di mercato che potrebbe aprire. In particolare vorremmo esplorare il ruolo dell’industria, come utente ma soprattutto come fornitrice di nuove soluzioni e tecnologie. n. 5 | Dicembre | 2021

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SPECIALE IDROGENO

L’IDROGENO E IL SUO FUTURO Marco Colombini Analista economico

SOSTENUTO DALLA DECARBONIZZAZIONE E DA UNA NUOVA VISIONE DI REGOLATORI, INVESTITORI E CONSUMATORI L’IDROGENO STA RICEVENDO UN INTERESSE E INVESTIMENTI SENZA PRECEDENTI. DIVENTANDO UN PILASTRO CHIAVE DELLA TRANSIZIONE ENERGETICA 8

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L’

uso dell’idrogeno come vettore energetico è stato un punto di discussione per decenni. Si sta riconoscendo progressivamente la necessità di emissioni di gas serra “nette zero” entro il 2050. Questa necessità era implicita nell’obiettivo finale della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, che richiede la stabilizzazione delle concentrazioni atmosferiche di gas serra, anche se non è stata fissata un’agenda, e quindi nessuno standard. L’accordo di Parigi, fissando l’obiettivo di limitare il cambiamento di temperatura globale a 2 °C sopra i livelli preindustriali, e sforzandosi di limitarlo a 1,5 °C, ha riempito questo vuoto. In questo contesto, le prospettive per l’idrogeno verde e blu a prezzi accessibili stanno rapidamente migliorando, il che è una buona notizia per una decarbonizzazione dell’economia europea.

Offre anche la prospettiva di creare attività economica e posti di lavoro in un settore a prova di futuro, sostenibile e rilevante a livello globale. La Commissione europea ha la chiara ambizione di stimolare la diffusione dell’idrogeno già prima del 2030, come evidenziato nella sua strategia per l’idrogeno e nella strategia di integrazione energetica.

Attualmente, l’idrogeno è un gas industriale impiegato soprattutto per trasformare e pulire i prodotti petroliferi, e come materia prima per produrre ammoniaca e metanolo, due input importanti per l’industria chimica. Solo una piccola frazione dell’idrogeno, meno del 5%, è prodotta dall’elettrolisi, come sottoprodotto del processo cloro-alcalino che fornisce il cloro all’industria. Il gas sta ricevendo un interesse e investimenti senza precedenti grazie al costo di produzione dell’idrogeno verde che si sta avvicinando alla soglia di competitività e all’assenza di emissioni nella produzione di idrogeno blu.

All’inizio del 2021, più di 30 paesi hanno rilasciato tabelle di marcia per progetti relativi alla produzione dell’idrogeno, mentre l’industria ha annunciato più di 200 progetti e ambiziosi piani di investimento, mentre i governi di tutto il mondo hanno impegnato più di 70 miliardi di dollari in finanziamenti pubblici. Questo slancio esiste lungo tutta la catena del valore e sta accelerando la riduzione dei costi per la produzione, la trasmissione, la distribuzione, la vendita al dettaglio e le applicazioni finali dell’idrogeno. Il mercato degli elettrolizzatori nel 2021 ha avuto un forte incremento, sulla base della crescita della Cina nella prima metà dell’anno e si stima che raggiunga la capacità di 1,8 GW nel 2022. Poiché le aziende del paese asiatico si sforzano di allinearsi alla strategia di neutralità del carbonio del governo e si affrettano a produrre idrogeno, la Cina dovrebbe rappre-

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SPECIALE IDROGENO Domanda mondiale di idrogeno, per settore. Fonte: DNV.

sentare almeno la metà della capacità installata mondiale di elettrolizzatori. Secondo BloombergNEF, entro il 2030, si prevede che le installazioni di elettrolizzatori in tutto il mondo supereranno i 40 GW. Secondo la società di analisi i singoli governi dovrebbero aumentare le sovvenzioni per l’idrogeno, il che si tradurrà in circa 11,4 miliardi di dollari (9,6 miliardi di euro) disponibili all’anno, per la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio nel periodo 20212030, ma avverte che la domanda su larga scala di idrogeno pulito si sta muovendo lentamente, incapace di tenere il passo con i piani di espansione della capacità dei produttori di elettrolizzatori a causa della mancanza di politiche forti per stimolare e sostenere l’appetito dei consumatori.

IL MERCATO ODIERNO E PROSPETTIVE FUTURE Il business dell’idrogeno di oggi è, in termini globali, ragionevolmente piccolo, molto sporco e assolutamente vitale.

Ogni anno se ne producono circa 90 milioni di tonnellate, con un fatturato di oltre 150 miliardi di dollari, che si avvicina a quello della ExxonMobil. Questo viene fatto quasi interamente bruciando combustibili fossili, un processo che utilizza il 6% del gas naturale del mondo e il 2% del carbone ed emette più di 800 milioni di tonnellate di anidride carbonica. Il carattere vitale di questo deriva da uno degli usi successivi del gas. Oltre ad essere usato per trattare il petrolio nelle raffinerie e per produrre metanolo da usare nella plastica, l’idrogeno è anche, in modo cruciale, usato per la produzione di quasi tutta l’ammoniaca industriale

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del mondo. L’ammoniaca è l’ingrediente principale dei fertilizzanti artificiali che rappresentano una parte significativa dei raccolti mondiali. Senza di essa, la produttività agricola crollerebbe e centinaia di milioni di persone affronterebbero la fame. Il business dell’idrogeno di domani, secondo i pianificatori delle politiche verdi di tutto il mondo, sarà vitale in un modo diverso: come mezzo per decarbonizzare le parti dell’economia che altre trasformazioni industriali non possono raggiungere, quindi permettere ai paesi di raggiungere il loro obiettivo dichiarato di riduzione delle emissioni per stabilizzare il clima. Ma perché questo obiettivo sia raggiunto, tutto il resto dell’industria deve cambiare. Secondo Morgan Stanley se i governi prendono sul serio i loro impegni di decarbonizzazione, il mercato dell’idrogeno potrebbe aumentare di più di cinque volte, fino a più di 500 milioni di tonnellate prodotte entro il 2050, ma quello prodotto deve essere idrogeno verde, riducendo a zero le sue emissioni di anidride carbonica.

Un modo per rendere le tecnologie per produrre idrogeno pulito rapidamente economiche, sarebbe avere un prezzo del carbonio (combustibili fossili e permessi a inquinare) abbastanza alto da farle adottare all’industria attuale. Questo sembra altamente improbabile. In sua assenza, i governi stanno cercando di stimolare la domanda di capacità di idrogeno pulito attraverso politiche industriali e i sussidi, così come hanno stimolato la crescita delle energie rinnovabili. Come riportato dalla strategia dell’Unione europea sull’idrogeno: a partire dal 2030 e verso il 2050, le tecnologie dell’idrogeno rinnovabile dovrebbero raggiungere la maturità ed essere distribuite su larga scala per raggiungere

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SPECIALE IDROGENO Domanda mondiale di idrogeno, per fonte. Fonte: DNV.

Evoluzione della domanda di idrogeno fino al 2050. Fonte: World Energy Council.

tutti i settori difficili da decarbonizzare. Il problema con tutto questo è che l’idrogeno non è come l’elettricità rinnovabile, quest’ultima aiuta il clima semplicemente sostituendo l’elettricità prodotta da fonti non rinnovabili. Per la maggior parte l’idrogeno aiuta il clima solo quando viene usato per nuovi scopi e in nuove tecnologie. Per fare in modo che le

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aziende costruiscano o acquistino quella tecnologia, devono essere sicure che ci sarà idrogeno pulito in abbondanza e a prezzi accessibili. Affinché le aziende producano idrogeno pulito all’ingrosso, devono sapere che ci saranno utenti a cui venderlo. Questo è il motivo per cui il denaro pubblico viene pompato per stimolare sia l’offerta che la domanda.

Evoluzione del costo dell’idrogeno rinnovabile fino al 2050. Fonte: World Energy Council.

IL CASO ITALIANO L’Italia rappresenta un mercato molto attraente per lo sviluppo dell’idrogeno verde, dato il suo ampio patrimonio di energie rinnovabili esistente e la rete di trasporto del gas su tutto il territorio nazionale, consentendo la diffusione della tecnologia “power to gas” basata sullo stoccaggio dell’energia elettrica in eccesso prodotta da centrali solari, eoliche o idrauliche sotto forma di metano o idrogeno. Inoltre, data la sua posizione centrale nel Mediterraneo, l’Italia si trova in una posizione ideale per diventare un hub per il commercio dell’idrogeno, in quanto posizionata tra i potenziali grandi esportatori in Africa e Medio Oriente e i consumatori del Nord Europa.

Recenti stime di organizzazioni nazionali e internazionali, mostrano che l’idrogeno potrebbe costituire quasi un quarto della domanda energetica complessiva dell’Italia entro il 2050. Nonostante questo grande potenziale, lo Stato italiano deve ancora affrontare alcuni importanti ostacoli, tra cui quello normativo, che potrebbero ostacolare il pieno sviluppo dell’idrogeno verde. Tra questi, l’assenza di una specifica legislazione che regoli il processo di autorizzazione per gli impianti che producono idrogeno attraverso l’elettrolisi.

A differenza dei tradizionali impianti di reforming del gas naturale, la produzione di idrogeno verde non crea alcuna CO2. Pertanto, l’introduzione di procedure di autorizzazione semplificate per l’installazione di elettrolizzatori sarebbe auspicabile, come anche meccanismi di incentivazione per

sostenere gli impianti Power to Gas (P2G), che sono ancora lontani dall’essere economicamente e finanziariamente sostenibili. Lo sviluppo di questi impianti è fondamentale per evitare lo spreco di energia prodotta da fonti rinnovabili in eccesso, rispetto alla domanda in tempo reale e per generare energia a zero emissioni di CO2.

Gli operatori sono quindi in attesa di una normativa specifica per la produzione di idrogeno verde tramite elettrolisi, che possa introdurre sia un meccanismo di sostegno (per bilanciare gli alti costi del processo, almeno per i prossimi dieci anni) sia una semplificazione delle procedure autorizzative attualmente in vigore. In particolare, sarebbe auspicabile introdurre norme di autorizzazione diverse a seconda delle dimensioni dell’impianto e distinguere i processi di produzione di idrogeno con emissioni di gas serra da quelli con emissioni basse o nulle.

Anche l’ubicazione degli impianti di produzione è un aspetto da considerare attentamente per valutare la procedura di verifica ambientale più adatta da applicare. Infatti, soprattutto nel periodo iniziale di sperimentazione, è ipotizzabile che molti impianti vengano costruiti in aree industriali, essendo quindi vicini ai punti di utilizzo finale e rendendo possibile la realizzazione di sistemi sperimentali di produzione, trasporto e consumo basati sull’idrogeno (le cosiddette “Hydrogen Valleys”). È quindi necessario che l’idrogeno verde come vettore energetico privilegiato, almeno a lungo termine, sia approvato dalle autorità e dalle amministrazioni competenti a tutti i livelli, al fine di evitare incertezze e ostacoli al suo sviluppo.

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SPECIALE IDROGENO RETI DI TRASPORTO E DISTRIBUZIONE

di imbottigliamento di acque minerali, per circa un mese. L’esperimento è stato replicato nel dicembre 2019, L’obiettivo minimo per lo sviluppo delle reti tradizionali raddoppiando la percentuale di idrogeno in volume al di trasporto del gas per trasportare l’idrogeno è fissato 10%. Diversi studi e sperimentazioni di Snam e di alnelle Linee Guida del MISE, che stimano che entro il tri operatori del settore dimostrano che la miscelazione 2030 in media fino al 2% del gas naturale distribuito po- dell’idrogeno con il gas naturale fino ad almeno il 10% trebbe essere sostituito dall’idrogeno. La specifica tecnica è una soluzione praticabile e sicura. Nel febbraio 2020, UNI/TS 11537:2019 (Immissione di biometano nelle ARERA ha avviato una consultazione pubblica in relareti di trasporto e di distribuzione del gas naturale) fissa zione a progetti pilota, per ottimizzare la gestione e gli usi innovativi delle reti di trasporto e distribuzione un limite di accettabilità tecnica dell’1% al volume di del gas naturale esistenti. ARERA si è concenidrogeno nel biometano che può essere immestrata sulla possibilità di sviluppare progetti so in rete. Attualmente però non esiste un Recenti stime di pilota relativi all’integrazione dei gas nelquadro giuridico organico per l’iniezione organizzazioni nazionali le reti e le applicazioni della tecnologia su larga scala di idrogeno puro, nella e internazionali, mostrano P2G e Power-to-Hydrogen (P2H). rete di trasporto del gas naturale in che l’idrogeno potrebbe Quest’ultima tecnologia è essenziale Italia. costituire quasi un quar­to se l’idrogeno prodotto attraverso l’edella domanda energetica lettrolisi deve anche essere utilizzato Nell’aprile 2019, Snam è stata la pricomplessiva dell’Italia come vettore di stoccaggio, per riproma azienda in Europa a sperimentare entro il 2050 durre elettricità con sistemi di celle a l’iniezione di una miscela di idrogeno combustibile reversibili (Power-to-Power o al 5% in volume e gas naturale nella proP2P); oppure trasportato in un altro punto di pria rete di trasmissione. La sperimentazione, utilizzo attraverso la rete del gas naturale e incanalato avvenuta con successo, ha comportato la fornitura di una miscela idrogeno-gas (“H2NG”) a due aziende in- in infrastrutture dedicate e utilizzato come combustibile. dustriali di Contursi Terme, un pastificio e un’azienda Secondo ARERA, gli impianti P2G saranno economicamente sostenibili entro il 2030, principalmente a causa del fatto che questa tecnologia richiede grandi quantità di elettricità a basso costo per essere competitiva o, in alternativa, meccanismi di incentivazione.

I COLORI DELL’IDROGENO

L’

idrogeno è contraddistinto da diversi colori, a seconda di come viene prodotto con riferimento alle diverse fonti di energia che vengono impiegate. L’idrogeno nero viene estratto dall’acqua per elettrolisi, usando elettricità prodotta da una centrale elettrica a carbone o a petrolio. Viola, come per l’idrogeno nero ma usando l’elettricità prodotta da una centrale nucleare. Grigio, l’idrogeno che si ricava dal metano ottenuto attraverso un processo detto di reforming che ha come sottoprodotto la CO2, rappresenta circa il 90% dell’idrogeno attualmente prodotto. Viene definito blu l’idrogeno prodotto da reforming, ma l’anidride carbonica prodotta dal processo viene eliminata per mezzo di cattura e immagazzinamento della stessa. Infine, l’idrogeno verde viene ottenuto con l’elettrolisi dall’acqua, ma nel processo viene utilizzata esclusivamente corrente elettrica prodotta da energie rinnovabili.

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Da un punto di vista normativo, è necessaria una chiara definizione degli impianti P2G (di solito considerati come impianti di produzione), soprattutto in una fase iniziale di sviluppo incompleto del mercato, gli operatori delle reti di trasporto o di distribuzione avranno un ruolo chiave nella pianificazione e nello sviluppo di iniziative P2G completamente integrate nella rete di trasmissione.

Questo scenario esisterà solo quando il mercato sarà maturo e pienamente competitivo e richiederà l’adozione di una regolamentazione tariffaria e di requisiti normativi specifici (cioè la separazione finanziaria rispetto alle altre attività regolate). Il sistema di trasporto del gas avrà, quindi, un ruolo essenziale nel sistema energetico nazionale e dovrebbe essere realizzabile senza bisogno di sviluppare nuove grandi infrastrutture in aggiunta a quelle già previste o in costruzione, ma attraverso innovazioni tecnologiche al sistema di trasporto del gas esistente.

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LE OPPORTUNITÀ DELL’IDROGENO PER L’ECONOMIA ITALIANA DECARBONIZZAZIONE, EFFICIENZA ENERGETICA E OPPORTUNITÀ DI SVILUPPO PER UN’AMPIA FILIERA INDUSTRIALE: QUESTE ALCUNE DELLE NOTE CHIAVE EVIDENZIATE DA GIUSEPPE BENEDETTI, INVESTMENT BANKER ESPERTO TRA L’ALTRO DEL SETTORE CHIMICO INDUSTRIALE, IN RELAZIONE ALL’IDROGENO COME FONTE E VEICOLO DI ENERGIA, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO AL MERCATO ITALIANO di Giorgio Vizioli

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Qual è lo stato dell’arte in relazione all’utilizzo dell’idrogeno come vettore di energia? Quali le prospettive? Quali le opportunità concrete del breve medio periodo? Chimica Magazine ne ha parlato con Giuseppe Benedetti, investment banker esperto tra l’altro del settore chimico industriale.

«I

nnanzitutto, esordisce Benedetti, occorre operare una distinzione tra differenti modi di produrre l’idrogeno (“H2”), che per comodità identifichiamo con diversi colori: grigio (prodotto dal cracking del metano, emettendo CO2 nell’atmosfera), blu (che aggiunge all’idrogeno grigio il processo di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica, con basso impatto sull’atmosfera) e verde (prodotto da elettrolisi dell’acqua per mezzo di energia rinnovabile, senza impatto sull’atmosfera). Fatta questa premessa, è importante sottolineare due concetti. In primo luogo, l’uso dell’idrogeno – verde o blu -, permette di de-carbonizzare i processi industriali e i consumi, stabilizzando la CO2 in atmosfera. In Germania, dove circa il 75% dell’energia usata è di origine fossile, sono nate due espressioni per indicare le vie alla de-carbonizzazione: “sector coupling”, per indicare l’incremento della connessione tra il sistema elettrico e i settori di alto consumo di energia (industria, climatizzazione, trasporti) che sono i maggiormente responsabili della produzione di CO2 (quelli definiti ‘hard-to-abate’); e “Power-to-X”, che consiste nell’usare l’elettricità per produrre, per mezzo di elettrolizzatori o altre tecnologie, sostanze chimiche semplici (H2) o complesse, che siano vettori di energia e che, nell’uso, non generino CO2. Sostituendo i combustibili fossili con queste molecole – o direttamente con l’idrogeno –, si raggiunge lo scopo di abbassare il più possibile la quota di carbonizzazione (l’indice di 75%, nel caso della Germania). Quindi, per sostituire i combustibili fossili nei settori ‘hard-to-abate’ con H2 verde, occorre avere una fonte costante di energia rinnovabile (l’uso dell’idrogeno verde richiede un incremento molto importante di generazione verde), disporre di elettrolizzatori per generare H2 con l’energia elettrica rinnovabile, usare direttamente H2 - oppure combustibili sintetici – nei processi produttivi oppure negli usi finali».

«In secondo luogo, l’idrogeno verde, prosegue Benedetti, permette di conservare o trasportare l’energia elettrica

A COLLOQUIO CON: Giuseppe Benedetti è un investment banker indipendente, tra i fondatori di Globalscope, uno dei maggiori gruppi internazionali di advisor M&A. È partner di Benedetti & Associates, con sede a Milano, società specializzata in trattative e operazioni straordinarie tra aziende italiane ed estere, in diversi comparti, tra i quali il settore dell’industria chimica.

prodotta da fonti rinnovabili. Diversamente dall’energia elettrica, il cui trasporto e commercio è vincolato dall’esistenza di una rete di trasmissione, l’idrogeno può essere trasportato in gasdotti (misto a metano) o in forma di altri vettori, quali metanolo, ammoniaca o altri vettori organici. Ciò permette di avviare un commercio internazionale di energia rinnovabile. Si può immaginare un nuovo sistema di produzione di idrogeno nell’area EMENA (Europa, Medio Oriente, Nord Africa), con trasporto anche attraverso l’Italia, nell’ordine di molti milioni di tonnellate».

Ma qual è l’ordine di grandezza degli investimenti in idrogeno verde? Quanti investimenti occorrono per raggiungere gli obiettivi di idrogeno verde fissati dalla UE?

«L’obiettivo della UE, risponde Benedetti, è di raggiungere la neutralità verso i gas serra entro il 2050, per mezzo della de-carbonizzazione di processi industriali e settori economici. La priorità è sviluppare l’idrogeno rinnovabile, prodotto utilizzando principalmente energia eolica e solare. Coerentemente, l’obiettivo di fabbisogno di capacità installata di elettrolizzatori al 2050 va da un minimo di 300 GW a un massimo di 500 GW. Si tratta di un investimento che, per i soli elettrolizzatori, va da 120 a 200 miliardi di euro. Per il periodo da ora al 2030, la Commissione Europea indica investimenti in elettrolizzatori per 24-42 miliardi di euro, a cui si aggiungono: 220340 miliardi per impianti eolici e solari e 65 miliardi per trasporto, stoccaggio e distribuzione di H2».

E rispetto alle dimensioni del mercato elettrico italiano, come si confrontano le grandezze dell’utilizzo dell’idrogeno?

«Occorre fare alcune premesse sulla dimensione del mercato italiano dell’energia. In primo luogo, bisogna considerare che il consumo annuo di energia elettrica in Italia è di circa 320 TWh e la capacità installata elettrica è 120 GW (mentre la richiesta di punta è attorno a 55GW); circa il 40% di questa energia elettrica è di fonte rinnovabile.

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SPECIALE IDROGENO In secondo luogo, la domanda totale di energia in Italia è circa 170 milioni di tep, di cui circa 45 Mtep servono a produrre elettricità e 125Mtep per altri settori. In terzo luogo, se si dovesse de-carbonizzare, per mezzo dell’idrogeno verde, il 50% dell’energia usata in settori diversi dalla produzione di elettricità, occorrerebbe produrre circa 300 TWh di elettricità verde (ossia una quantità pari all’attuale domanda italiana di elettricità), con una capacità di elettrolizzatori pari a circa 90 GW con un investimento stimato di 36 miliardi di euro (senza contare gli investimenti per i nuovi impianti di energia rinnovabile e per produrre nuovi combustibili e per trasporto e stoccaggio di H2). Per l’Italia, quindi, sostituire metà dell’energia fossile usata dai settori diversi dalla generazione di energia elettrica significa almeno raddoppiare la quantità attuale di energia elettrica prodotta. A livello di Unione Europea, l’obiettivo minimo per il 2050 – 300 GW di elettrolizzatori – comporta un investimento pari a quasi tre volte la capacità di generazione elettrica in Italia. Questo per dare un’idea dell’enormità degli investimenti necessari per realizzare questo programma». «Gli investimenti cumulativi nell’idrogeno rinnovabile in Europa, aggiunge Benedetti, potrebbero ammontare fino a 470 miliardi di euro entro il 2050 e fino a 18 miliardi per l’idrogeno fossile a basse emissioni di carbonio (idrogeno blu)».

Il costo dell’idrogeno verde è competitivo con quello dell’idrogeno blu?

«Il costo di produzione dell’idrogeno blu è pari al 50% del costo dell’idrogeno verde, nel caso migliore (più economico). Il costo dell’idrogeno blu dipende dalla scala e dalla logistica degli impianti di cattura e stoccaggio CO2 (e dal costo del gas), mentre il costo dell’idrogeno verde dipende soprattutto dal costo dell’elettricità (fonte rinnovabile), ma anche da altri elementi quali il costo dell’elettrolizzatore. La maggioranza degli analisti prevede che l’idrogeno verde sarà competitivo in termini di costi con l’idrogeno blu entro il 2025 nei Paesi con molto sole o molto vento; entro il 2030 nel resto del mondo».

Il costo dell’idrogeno – blu o verde che sia – è competitivo con quello dei combustibili fossili?

«Al momento, il costo dell’idrogeno o dei suoi vettori è stimato in 125-155 €/MWh, in confronto a 10-35 €/ MWh del gas naturale. Pertanto, anche quando dimezzerà il suo costo, l’idrogeno verde sarà competitivo con i combustibili fossili solo se sarà sovvenzionato, oppure se la produzione di CO2 sarà penalizzata».

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Come si muovono gli altri Paesi?

«Oltre all’Unione Europea nel suo insieme, diversi Paesi hanno espresso una strategia per l’idrogeno: USA, Olanda, Francia, Portogallo, Spagna, Arabia Saudita, Cile, Brasile, Sud Africa, Germania, Australia, Cina, Corea del Sud, Giappone e Norvegia. Analizziamo l’esempio della Germania, il cui obiettivo strategico è quello di raggiungere la neutralità verso i gas serra entro il 2050. Lo Stato investirà nove miliardi di euro entro il 2050, ma nella pratica, il sistema tedesco avrà necessità di 105 GW, da applicare alla produzione di H2».

Cosa ne pensano i protagonisti italiani?

«Il Governo italiano ha emesso due documenti interinali: la ‘Strategia nazionale idrogeno - Linee guida preliminari’, del MISE (novembre 2020), e le ‘Prime indicazioni per una strategia italiana ricerca idrogeno’, del MUR (ottobre 2020). Il documento del MISE è diligente e ordinato, allineato sulle posizioni della Commissione UE, motivato principalmente dagli impegni internazionali di de-carbonizzazione. Si osserva che l’obiettivo al 2030 è di soli 5MW di elettrolizzatori, che il MISE aveva annunciato un nuovo documento di strategia per i primi mesi del 2021 (non ancora uscito) e che non vi sono autonome previsioni di impatto sulla crescita dell’economia italiana per effetto del programma idrogeno. Il documento fa riferimento a una filiera da sviluppare, ma l’argomento non è approfondito né quantificato né si commentano le enormi opportunità di crescita economica. Il documento del MUR, invece, è la lista di tutto ciò che occorre fare per permettere all’idrogeno di entrare stabilmente nell’economia. Nei programmi di ricerca, non si notano criteri di priorità in base alle competenze attuali o in base alla dimensione di mercato o altro criterio di convenienza».

«Al convegno dello Studio Ambrosetti, nel settembre 2020, SNAM ha presentato un documento complesso e suggestivo, secondo il quale l’Italia si può candidare come hub europeo dell’idrogeno e può svolgere un ruolo importante perché dispone della rete di trasporto gas, collegata anche al Nord Africa. Sfruttando le infrastrutture esistenti, l’Italia potrebbe infatti fungere da ponte tra l’Europa e il Nord Africa e importare l’idrogeno prodotto in Nord Africa da energia solare (prodotta a un costo inferiore del 10-15% rispetto al costo di produzione nazionale). Inoltre, l’Italia può capitalizzare la sua vasta rete di trasporto del gas (una delle più grandi d’Europa) per consentire il trasporto di percentuali crescenti di idrogeno nella rete

attraverso una serie di investimenti mirati. Inoltre, gioca favore dell’Italia la presenza di un settore manifatturiero competitivo: il nostro Paese è infatti uno dei due principali produttori del continente di tecnologie termiche e meccaniche, oltre che di impianti e componenti che possono essere potenzialmente utilizzati per l’idrogeno. Infine, non va trascurata la possibilità che l’Italia ha di integrare l’idrogeno nel proprio sistema energetico».

Quali passaggi sono necessari?

«L’opportunità idrogeno è un motore per il sistema economico nel suo complesso, attraverso importanti investimenti in infrastrutture e innovazione; l’Italia ha un grande potenziale per lo sviluppo di un sistema nazionale dell’idrogeno ma deve ancora implementare una strategia per questo promettente vettore energetico. I consulenti di

SNAM hanno ricostruito l’intera catena del valore di tecnologie, componenti e attrezzature per analizzare il ruolo di questo vettore in tutte le sue fasi: dalla produzione al trasporto, dallo stoccaggio ai molteplici usi finali e relativi servizi. Sono state censite novanta tecnologie, di cui il sistema economico italiano dispone. L’industria italiana è il principale produttore europeo di tecnologie termiche potenzialmente legate alla filiera dell’idrogeno, con un valore di produzione pari a circa un quarto del totale europeo; inoltre, l’Italia è il secondo produttore europeo di tecnologie meccaniche che potrebbero essere potenzialmente utilizzate nella catena di approvvigionamento dell’idrogeno, con una quota di mercato del 19,3%, compresi quelli per la gestione del gas pressurizzato; è il secondo produttore europeo di sistemi e componenti che possono essere adattati per la produzione di idrogeno verde e blu, con circa

FORNI A IDROGENO ENTRO TRE ANNI

S

ITI-B&T Group, produttore di impianti completi a servizio dell’industria ceramica mondiale, punta sulle nuove tecnologie hydrogen-based per accompagnare i produttori ceramici verso la transizione energetica. Le macchine termiche SITI già oggi sono Hydrogen Ready, cioè pronte per i primi livelli di mix di idrogeno dalla rete di distribuzione.

Nel 2021 è stato avviato un progetto di sviluppo di macchine termiche alimentate con un blend spinto di combustibili tradizionali e idrogeno attraverso il quale SITI B&T si pone un obiettivo molto ambizioso: mettere a disposizione dei suoi clienti una tecnologia di cottura eco-friendly e carbon free entro i prossimi tre anni.

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SPECIALE IDROGENO un quarto della quota di mercato, ma per i quali sono necessari significativi scale-up tecnologici e industriali per soddisfare la domanda futura per l’idrogeno. Le tecnologie da rafforzare sono: celle a combustibile e sistemi di controllo. Entro il 2050, prevede il rapporto di SNAM, si potrebbero avere: quasi 110 miliardi di euro di produzione di valore cumulativo oltre a 500 mila posti di lavoro.

SNAM stima che, entro i prossimi cinque anni, l’idrogeno sarà in grado di competere con il prezzo di alcuni dei carburanti usati attualmente».

Cosa è necessario fare per conseguire questi risultati?

«Il documento di Snam identifica sei azioni chiave: realizzare un ecosistema innovativo, con una visione a lungo termine della strategia idrogeno; creare una specifica catena del valore (anche con riconversione di industrie esistenti); supportare la produzione di idrogeno a livello nazionale; adottare l’idrogeno per i consumi finali; sviluppare competenze e know-how specialistici; incrementare la consapevolezza dei benefici dell’idrogeno nella pubblica opinione e nell’industria. Infine, Snam si chiede se l’Europa voglia giocare questa partita da spettatore o da protagonista. In effetti, per lo sviluppo di una filiera dell’idrogeno che sia funzionale al suo utilizzo negli impieghi finali sarà necessario procedere con una radicale trasformazione tecnologica e industriale.

Ma, in definitiva, quale dei tipi di idrogeno – blu o verde – è destinato a risultare più economico?

«Secondo me, risponde Benedetti, non è questo il modo più utile di porre la questione. È infatti meglio chiedersi quali siano le prospettive di sviluppo per l’economia italiana portate dall’una o dall’altra tecnologia. Se è vero, infatti, che le maggiori industrie di elettrolizzatori si trovano in Francia e Germania (e che per questo motivo, secondo alcuni, l’UE punterebbe sull’idrogeno verde), va considerato che è un’azienda italiana, De Nora, a essere leader mondiale della tecnologia alcalina, la più matura e affidabile. Inoltre, va sottolineato che, certo, l’uso dell’idrogeno porterebbe vantaggi in alcuni processi industriali e in alcuni settori di trasporto, difficili da convertire all’elettricità, con la possibilità di ridurre le emissioni di CO2, ma ben superiori, in qualità e in quantità, sono le opportunità di costruire una supply chain industriale per la produzione, il trasporto e l’uso dell’idrogeno verde, per l’Italia e per il mondo intero. Con l’idrogeno si possono infatti sintetizzare nuovi carburanti di origine non fossile (eteri, alcoli, idrocarburi), per un ulteriore contributo alla

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de-carbonizzazione».

«Si sono già create due fazioni. Da un lato c’è chi propende per l’idrogeno verde, senza riserve: da questa parte stanno Commissione UE, MISE, SNAM, ENEL. Dall’altra invece troviamo i sostenitori dell’idrogeno blu, che ritengono che l’Italia abbia limitate competenze nella filiera dell’idrogeno verde e che ne abbia molte di più nell’idrogeno blu, sul quale quindi conviene puntare, anche perché costerebbe meno. È evidente che la via del blu significa la continuazione dell’uso del metano, opportunamente trasformato in idrogeno; mentre la via del verde significa rinunciare a una buona parte dell’uso del metano (circa un quarto del consumo totale di energia) entro il 2050, sostituendolo con idrogeno generato da elettricità da fonte rinnovabile.

Nel Next Generation (PNRR) c’è posto per l’idrogeno?

«Nel Next Generation Italia, edizione del 21 gennaio 2021, l’idrogeno trova spazio nella Missione 2, intitolata ‘Rivoluzione verde e transizione ecologica’, che vale quasi settanta miliardi di euro per i suoi quattro capitoli e che assegna all’idrogeno quasi cinque miliardi di euro.

Per l’idrogeno, il capitolo 2.1 alloca l’importo di 1,35 miliardi a un hub di cattura, trasporto e iniezione di CO2 e produzione idrogeno de-carbonizzato e altri progetti a Ravenna-Ferrara-Porto Marghera e altri 1,35 miliardi a progetti per la produzione di combustibili alternativi e/o biopolimeri, tra cui un impianto ‘waste-to-hydrogen or methanol’ a Livorno. Il capitolo 2.2 (“Energia rinnovabile, idrogeno e mobilità sostenibile”) assegna due miliardi a programmi per l’idrogeno, che consistono nella produzione di idrogeno in aree dismesse (da cinque a dieci Hydrogen Valley, per un valore complessivo di 300 milioni di euro), nella produzione di elettrolizzatori e sviluppo di una filiera italiana (450 milioni), nello sviluppo di varie tecnologie di elettrolisi (alcalina, PEM e AEM), nell’inserimento di idrogeno in settori che sono grandi produttori di CO2 come la siderurgia, la chimica, la raffinazione, il riscaldamento, la produzione di cemento, vetro e carta, per un totale di 330 milioni euro; viene poi l’uso dell’idrogeno nel trasporto di merci pesanti (230 milioni), per gli impianti di ricarica per veicoli pesanti ogni 300 km sulla rete autostradale (GNL o idrogeno), per la mobilità ferroviaria (300 milioni)».

«160 milioni sono destinati alla ricerca di base (elettrolisi, idrogeno da diverse fonti, metano sintetico), mentre altri 65 milioni saranno a disposizione della ricerca sulla combustione dell’idrogeno, con l’obiettivo di progettare

PRODOTTI PER LA MOBILITÀ A IDROGENO: ACCORDO BOSCH-OMB SALERI

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osch ha ampliato il proprio portfolio di prodotti per la mobilità a idrogeno aggiungendo componenti per i sistemi di stoccaggio, come le valvole o i regolatori di pressione dei serbatoi. A questo scopo, l’azienda ha intrapreso una partnership tecnologica con l’italiana OMB Saleri, grazie alla quale i prodotti verranno ulteriormente sviluppati. «Nella corsa per arrivare alla neutralità climatica, l’idrogeno rappresenta un elemento importante del mix di sistemi di propulsione del futuro» ha dichiarato Uwe Gackstatter, presidente della divisione Bosch Powertrain Solutions. «La collaborazione con OMB Saleri ci permetterà di offrire componenti per i serbatoi a idrogeno per la produzione di massa». L’accordo prevede anche la concessione in licenza e lo sviluppo di diversi prodotti legati alle soluzioni per lo stoccaggio dell’idrogeno a pressioni comprese tra i 350 e i 700 bar. I team di ingegneri delle due parti lavoreranno per sviluppare ulteriormente i prodotti esistenti con lo scopo di ottimizzarli per la produzione di massa.

bruciatori adattabili in grado di utilizzare idrogeno, in sostituzione del gas naturale, fino al 70%, corrispondente a una riduzione delle emissioni di CO2 del 40% rispetto alla combustione di 100% gas naturale. Anche la ‘mobilità sostenibile’ prevede (indirettamente) l’uso dell’idrogeno: in particolare, per il trasporto pubblico locale sono previsti 358 autobus alimentati a idrogeno, 21 treni a idrogeno, 12 traghetti e 10 aliscafi a idrogeno, GNL o elettrici.

Infine, vi sono 1,6 miliardi per la ricerca (Key Enabling Technologies), che l’idrogeno si divide con Agritech, Fintech, IA e Biomedics). È prevista infine la creazione di un Centro Nazionale di Alta Tecnologia per l’idrogeno».

«Secondo i programmi dell’UE, dovrà essere costruita in Europa una capacità da 300 a 500GW di elettrolizzatori.

Secondo l’Istituto Fraunhofer, in termini di energia, questo equivarrebbe a 800-2.250 TWh/anno – da 2,7 a più di sette volte la domanda di elettricità in Italia, con un investimento fino a 200 miliardi euro. Inoltre, occorrerà investire in nuovi impianti rinnovabili e infrastrutture di stoccaggio e trasporto di idrogeno. Ciò costituisce un’opportunità per l’economia italiana, perché molto di questo non esiste e qualcuno lo dovrà costruire: e le industrie italiane, che hanno posizioni di leadership in alcuni settori necessari (industria termica / meccanica) sono in prima fila. Infine, c’è l’opportunità di trasportare idrogeno pro-

dotto nelle regioni MENA, con la possibilità di ottenere un reddito da infrastrutture già esistenti oppure nuove.

Oggi, l’idrogeno verde non è competitivo, ma l’Europa lo vuole fare comunque, per de-carbonizzare l’economia: si tratta quindi di vedere come saranno spesi questi soldi e acquisire un vantaggio per il sistema economico italiano.

Limitarsi ad affermare che l’idrogeno blu costa meno significa rinunciare a vedere le nuove opportunità. Con il PNRR, il Governo italiano ha predisposto € 1,35 miliardi per l’idrogeno blu (de-carbonizzazione) e circa € 3,35 miliardi per l’idrogeno verde. Ci sono anche fondi per la ricerca di base e sono previsti mezzi di trasporto alimentati a idrogeno».

«Sul piano del dibattito pubblico, conclude Giuseppe Benedetti, vi sono due visioni diverse, ove è diverso anche il ruolo dell’economia italiana: da un lato, la visione di SNAM e dell’establishment europeo, secondo la quale l’Italia può essere il leader europeo in questo progetto, sia sviluppando tecnologie e capacità di generazione di idrogeno sia veicolando idrogeno o combustibili sintetici dal Nord Africa; dall’altro, la visione ortodossa, che è scettica, difensiva, timorosa che questo fiume di denaro possa andare a vantaggio di altri sistemi economici, come è avvenuto (in gran parte) per gli investimenti in impianti fotovoltaici».

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SPECIALE IDROGENO

ITALIA ED EUROPA ALLA SFIDA DELL’IDROGENO Di Giovanni

Abramo

A colloquio con Giorgio Graditi, Direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili, ENEA

L’EUROPA HA DEFINITO AMBIZIOSI OBIETTIVI PER LA DECARBONIZZAZIONE DEL SISTEMA ENERGETICO ED ECONOMICO E IL PERSEGUIMENTO DELLA NEUTRALITÀ CLIMATICA: PER QUESTO VANNO ESPLORATE CON CORAGGIO TUTTE LE OPPORTUNITÀ TECNOLOGICHE E APPLICATIVE LEGATE ALL’IDROGENO. VEDIAMO UN QUADRO DELLA SITUAZIONE PIÙ AMPIO, CON LE INIZIATIVE IN ITALIA IN RELAZIONE AL CONTESTO EUROPEO

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A COLLOQUIO CON: Giorgio Graditi è dal 2020 direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili (TERIN) dell’ENEA. È responsabile della divisione Solare termico, termodinamico e smart network e in precedenza ha ricoperto il ruolo di responsabile del Laboratorio sistemi fotovoltaici e smart grid. In questi anni ha coordinato diversi progetti di ricerca nazionali ed europei. Dal 2019 è presidente di MEDENER, l’associazione riconosciuta dalla Commissione Europea che riunisce le agenzie dei Paesi del Mediterraneo impegnate nel campo dell’efficienza energetica e delle fonti rinnovabili. È coordinatore del Comitato Tecnico Scientifico del Cluster Tecnologico Nazionale Energia ed è stato Membro esperto del Gruppo di Lavoro (GdL) MUR per l’Ambito Tematico “Energetica Industriale”, Area “Clima, Energia e Mobilità Sostenibile”, Piano Nazionale delle Ricerche, PNR 2021-2027. È autore di libri scientifici e di oltre 250 pubblicazioni su riviste e congressi internazionali.

I

n Italia come nel resto del mondo, l’idrogeno si sta sempre più affermando come elemento-chiave per la transizione energetica e leva di sviluppo economico.

Si stima che entro il 2050 l’idrogeno green potrebbe soddisfare un quarto della domanda globale di energia, con investimenti superiori ai 60 trilioni di dollari (Bloomberg New Energy Finance) a livello mondiale, e un giro d’affari, per la sola Europa e 5,4 milioni di nuovi occupati (H2IT, l’Associazione italiana idrogeno).

Per approfondire l’argomento ne abbiamo parlato il l’ing.

Giorgio Graditi, Direttore del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA.

Chimica Magazine: Sappiamo che la Commissione Europea ha lanciato e proposto la strategia europea per l’idrogeno. L’idrogeno verde, sappiamo, può contribuire a processi industriali più sostenibili e puliti, all’affermazione di una mobilità a zero emissioni, alla riduzione dell’inquinamento generato dal riscaldamento domestico, ad assicurare flessibilità e resilienza del sistema energetico grazie alla sua capacità di agire come elemento di congiunzione tra il settore del gas e quello elettrico. È rimasta strategia o qualcosa inizia ad essere recepita da parte dei paesi membri?

Giorgio Graditi: Con l’adozione delle strategie “An

EU Strategy for Energy System Integration”-“A Hydrogen Strategy for a Climate-Neutral Europe”, la UE ha indicato l’idrogeno come uno dei fattori abilitanti per perseguire la decarbonizzazione del sistema energetico, individuando tra le priorità l’esigenza di sviluppare la domanda del nuovo vettore energetico nei diversi settori (energia, trasporti, industria e residenziale) e di favorirne l’uso in tutti quei settori dove l’utilizzo diretto dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabile non è possibile.

A livello europeo come risposta alla adozione delle due recenti strategie diverse sono le azioni messe in campo dagli Stati Membri.

La Francia, per esempio, si è dotata di una strategia nazionale che prevede investimenti per oltre 7 miliardi di euro, così suddivisi: il 54% per accelerare la produzione di idrogeno, il 27% per decarbonizzare il settore dei trasporti pesanti e il 19% per ricerca, innovazione e sviluppo. La strategia francese si focalizza in particolare sullo sviluppo dell’idrogeno “green”, ovvero con basso tenore di carbonio, con un obiettivo di circa 6,5 GW entro il 2030, per evitare sei milioni di tonnellate di CO2.

La Germania ha lanciato la propria strategia nazionale nel luglio 2020 puntando al rafforzamento della cooperazione con gli altri Stati dell’Unione Europea, in particolare nell’area del Mare del Nord, del Baltico e dell’Europa meridionale. Nell’ambito dei 130 miliardi di euro previsti dal Piano di rilancio 2020-2021, all’idrogeno andranno 9 miliardi di euro, di cui 2 miliardi per partnership con altri Paesi. Per il governo tedesco la priorità è supportare la creazione di un mercato dell’idrogeno verde, lungo l’intera catena del valore, con un adeguato sviluppo infrastrutturale, che preveda anche la riconversione di parte delle infrastrutture del gas inutilizzate, per una produzione totale di 5 GW al 2030 e 10 GW entro il 2040, divenendo leader mondiale del settore.

E poi ci sono i paesi del Mare del Nord che hanno dalla loro la possibilità di produrre idrogeno verde dall’elettrolisi che sfrutta l’energia eolica, in buona parte anche con impianti off-shore. Tra questi paesi si fanno avanti la Gran Bretagna e l’Olanda.

La Gran Bretagna, pioniera nello studio dell’idrogeno, oggi fa da capofila nel Vecchio Continente sia dal punto di vista della ricerca che dei finanziamenti per lo sviluppo di una filiera dedicata. Nel piano in 10 punti della “Green industrial revolution” varato il 18 novembre 2020, che prevede investimenti pubblici per 12 miliardi di sterline al 2030, il governo inglese punta sull’idrogeno “a basse emissioni di carbonio” (non necessariamente verde) e a 5 GW di capacità produttiva.

L’Olanda, tra i primi Paesi in Europa ad approvare una strategia per l’idrogeno, è oggi più che mai decisa a diventare

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SPECIALE IDROGENO l’Hydrogen Valley d’Europa, realizzando, fra l’altro, elettrolizzatori per 4 GW al 2030.

I paesi dell’area mediterranea rispondono con proprie strategie che puntano a creare un hub Mediterraneo dell’idrogeno, rappresentando un ponte infrastrutturale di collegamento verso l’Europa del Nord. Tra questi paesi, la Spagna e l’Italia sono pronte ad investire sull’idrogeno. La Spagna intende investire quasi 9 miliardi di euro nell’idrogeno verde nei prossimi dieci anni e diventare protagonista nella produzione e nell’esportazione. Per l’Italia, nel novembre scorso il Ministero dello Sviluppo Economico ha pubblicato e aperto alla consultazione la “Strategia Nazionale Idrogeno – Linee Guida Preliminari” per promuovere lo sviluppo di una filiera dell’idrogeno nel nostro Paese. A conferma dell’interesse italiano nel settore ci sono l’adesione ad iniziative mondiali come Mission Innovation, finalizzate alla ricerca, con investimenti di qualche decina di milioni di euro e l’impegno previsto dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) con 3,6 miliardi di euro di investimenti nell’ambito della mission M2C2 “Transizione Energetica e Mobilità Sostenibile”. È evidente, dunque, la volontà condivisa a livello europeo e mondiale di investire nel nuovo vettore energetico individuato con un ruolo da protagonista per gli obiettivi di decarbonizzazione.

CM: Guardando oltre l’orizzonte europeo quali sono le prospettive e gli scenari possibili a livello globale per la nascita di un’economia dell’idrogeno?

GG: Pioniere è stato sicuramente il Giappone, con una lunga

storia di sviluppo delle tecnologie dell’idrogeno, tra cui le celle a combustibile. Le prime attività di ricerca risalgono addirittura agli anni ’70. Per mantenere questa supremazia, il Giappone è stato tra i primi Paesi ad adottare una “strategia sull’idrogeno”, già nel 2017. Insieme al Giappone anche gli USA e l’Australia sono da diversi anni tra i principali paesi che puntano ad una economia dell’idrogeno.

Ma torniamo in Europa, dove l’adozione di strategie, linee guida, roadmaps hanno rappresentato delle dichiarazioni di interesse da parte degli paesi membri, rispetto all’adozione del vettore idrogeno e dove in parallelo l’utilizzo di strumenti di sostegno agli aiuti di Stato sta promuovendo in ambito industriale lo sviluppo di catene di valore strategiche nei settori di interesse per l’Unione Europea nel suo insieme e per i singoli paesi membri.

Uno degli strumenti più rilevanti in questo senso sono gli Importanti Progetti di Comune Interesse Europeo (IPCEI).

L’IPCEI è un vecchio strumento di recente applicazione che ha l’obiettivo di “aggregare” i progetti di sviluppo di più in-

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dustrie in un quadro di comune interesse europeo, supportandone gli investimenti in nuovi prodotti (R&S&I – ricerca, sviluppo e innovazione) e nella pre-commercializzazione (FID – first industrial deployment).

Questo strumento ha recentemente supportato due importanti filiere attraverso tre progetti integrati: il primo sulla microelettronica, seguito da due distinti progetti a supporto del settore delle batterie.

Nel 2019 è stato emesso il primo bando per la nascita di uno o più IPCEI sull’idrogeno. Ad oggi sono già stati “costruiti” i primi due IPCEI sull’idrogeno: il primo che ha come obiettivo la creazione di una economia europea di sviluppo di tutte le tecnologie legate alla filiera dell’idrogeno (tecnologie per la produzione, il trasporto e la distribuzione, e gli usi finali); il secondo IPCEI include al suo interno progetti che puntano a favorire l’utilizzo dell’idrogeno a basso impatto ambientale in ambito industriale (industria dell’acciaio, raffinazione, industria chimica, etc.). I due progetti IPCEI citati sono stati pre-notificati, e sono in fase di approvazione da parte della commissione Europea. Al primo IPCEI partecipano sedici paesi membri con circa ottanta progetti; al secondo altrettanti paesi membri con circa settanta progetti.

A questi primi due IPCEI sull’idrogeno ne seguiranno altri, ognuno dei quali dedicato ad altri settori ed ambiti specifici (es. infrastrutture per la mobilità, Hydrogen valley, industria manifatturiera per materiali e componenti per la filiera idrogeno, etc.) già in fase di costruzione.

L’Europa è dunque orientata aperseguire i target di de-carbonizzazione al 2050 favorendo al tempo stessa la crescita dell’economia interna.

CM: Ritornando in Italia, come deve muoversi il nostro Paese per creare una filiera di settore e conquistare spazi e competitività?

GG: Riprendendo il tema relativo all’IPCEI idrogeno, è op-

portuno sottolineare che alla prima “manifestazione di interesse” emanata dal governo italiano con riferimento alla suddetta iniziativa, hanno partecipato 150 aziende con più di 180 proposte progettuali. Di queste, tredici proposte sono state selezionate per i due progetti pre-notificati alla Commissione europea nell’agosto u.s., insieme alle proposte di tre enti di ricerca nazionali, tra cui l’ENEA. L’Italia presenta dunque tutte le condizioni per posizionarsi strategicamente nei diversi settori di riferimento della filiera idrogeno: produzione, logistica e trasporto, usi finali nel trasporto, industria e residenziale.

Ciononostante, la maturità tecnologica e la presenza di un’industria pronta a “convertirsi” al nuovo vettore energe-

tico sono condizioni necessarie, ma non sufficienti. Alcune barriere, che possiamo definire non tecnologiche, devono ancora essere superate, attraverso una serie di azioni: - definizione strategia/roadmap italiana sull’idrogeno che rafforzi le Linee Guida già emanate; - costruzione di un quadro legislativo/regolatorio e normativo/tecnico di riferimento chiaro e di facile applicazione, superando le barriere esistenti (soprattutto nell’ambito della sicurezza); - attuazione di schemi di incentivazione sulle tecnologie a emissioni zero, in un’ottica di neutralità tecnologica, per il settore dell’idrogeno.

L’Italia è nella posizione di poter creare innovazione e sviluppo competitivo, nonché di accelerare la diffusione sul mercato dell’idrogeno, facendo leva sul proprio estro creativo e leadership tecnologica in molti settori manifatturieri (ad esempio il cluster termico e meccanico, già oggi si identificano tra i primi due produttori continentali di tecnologie termiche e meccaniche e di impianti e componenti potenzialmente utilizzabili per l’idrogeno): un’opportunità da non lasciare sfuggire.

CM: Che cosa sta accadendo e si sta muovendo a livello di ricerca e innovazione?

GG: La filiera delle tecnologie dell’idrogeno è complessa e

articolata poiché copre diverse applicazioni (produzione, accumulo, trasporto, distribuzione, usi finali) e diversi settori di interesse (energia, industria, trasporti, residenziale). Ne consegue che i fattori tecnologici su cui andare ad incidere sono ancora numerosi e possono essere diversi ed avere soprattutto obiettivi differenti (riduzione dei costi, utilizzo di materiali meno critici, flessibilità operativa, etc.).

Sicuramente il settore della produzione dell’idrogeno è quello su cui è rivolta la maggiore attenzione. La strategia europea punta, infatti, entro il 2024 ad ampliare la propria capacità produttiva di elettrolizzatori per 6 GW (al momento gli elettrolizzatori installati nell’UE hanno una capacità di circa 1 GW), per arrivare tra il 2024 e il 2030 ad installare almeno 40 GW di elettrolizzatori per produrre fino a 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile nell’UE. Se guardiamo poi al caso Italiano, l’obiettivo al 2030 prevede l’istallazione di 5 GW di elettrolizzatori.

La tecnologia degli elettrolizzatori può considerarsi matura anche se un ulteriore sviluppo è necessario per ridurne costi ed i consumi energetici ed aumentarne durata e stabilità di funzionamento nel tempo, con l’obiettivo generale di avvicinare il costo dell’idrogeno al valore di 2 Euro/kg (attuale costo di produzione dell’idrogeno grigio). Accanto

al miglioramento delle tecnologie esistenti la ricerca è attiva anche sullo sviluppo di tecnologie di produzione idrogeno innovative che non contemplano solo i processi elettrolitici, ma anche quelli termochimici, comunque integrati con fonti di energia rinnovabile (alcuni esempi: AEM elettrolizzatori con membrana a scambio anionico, MCE elettrolizzatori a carbonati fusi, processi di reforming del biogas, integrati con energia rinnovabile da fotovoltaico o solare termico).

Supportare lo sviluppo della filiera legata alla produzione di idrogeno sarebbe poco significativo se in parallelo non si facesse crescere la domanda di idrogeno garantendo ricerca e innovazione quindi in tutti i settori di utilizzo finale dell’idrogeno: mobilità (trasporto su gomma degli autobus e dei mezzi pesanti, material handling, trasporto ferroviario e marittimo), decarbonizzazione dei carburanti (combustibili green ottenuti dalla combinazione di idrogeno, ottenuto dal surplus di rinnovabili, con la CO2 da effluenti industriali o da impianti a biogas/biometano), settore industriale, settore termico residenziale.

CM: “Ci sono settori più maturi e più pronti, da un punto di vista tecnologico, altri necessitano di ulteriori sforzi ed investimenti in ricerca e sviluppo. È necessario sviluppare tecnologie, prodotti, processi e soluzioni per favorire l’affermazione di un ecosistema basato sull’idrogeno, coniugando la capacità e l’offerta di innovazione e sviluppo tecnologico proveniente dal mondo della ricerca con la domanda di innovazione e chiusura dei cicli delle filiere produttive”. Qual è la situazione attuale delle aziende? Cosa devono fare?

GG: Nell’ultimo anno ENEA, in virtù dell’accordo firmato

con Confindustria, ha condotto una mappatura completa della filiera industriale italiana attraverso incontri diretti con tutti i settori industriali già inseriti o potenzialmente coinvolgibili nella catena del valore dell’idrogeno (siderurgia, cartiere, cementifici, chimica, ceramica, vetro, alimentare, produttori di caldaie industriali e residenziali, forni industriali, turbine, mobilità su gomma, navale, ferroviaria, merci, trasporto pubblico). Gli incontri hanno permesso di identificare i settori industriali più pronti a contribuire alla nascita di una economia basata sull’idrogeno e quelli meno pronti, individuando al contempo criticità ed ambiti di intervento. Tra questi vi sono certamente gli aspetti tecnologici che contemplano la necessità di ricerca, sviluppo ed innovazione, ma anche di adeguamento delle attuali tecnologie all’utilizzo di idrogeno in sostituzione dei combustibili fossili tradizionali. Sarà necessario garantire la compatibilità dei materiali, gli aspetti di sicurezza, il controllo delle emis-

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SPECIALE IDROGENO

POLITECNICO DI MILANO PRESENTA LA PRIMA EDIZIONE DI HYDROGEN INNOVATION REPORT 2021

S

ullo stato e prospettive dell’idrogeno nel mondo dell’energia si è appena espressa anche la School of Management del Politecnico di Milano, che ha presentato la prima edizione dell’Hydrogen Innovation Report 2021. Secondo questo documento, è urgente che l’Italia definisca la propria strategia nazionale per l’idrogeno, indicando con precisione gli obiettivi che intende raggiungere e i percorsi per traguardarli, nella scia della Strategia Europea e come già fatto dai principali Paesi membri. «Gli obiettivi per il settore dell’idrogeno dovrebbero essere integrati nella roadmap di decarbonizzazione prevista dal Fit for 55 - spiega Davide Chiaroni, vicedirettore dell’E&S Group - così da pianificare lo sviluppo aggregato delle fonti di energia rinnovabile necessario a raggiungere questi risultati.

sioni, il rispetto dell’occupazione del suolo, ecc.

Ci sono poi gli aspetti non tecnologici: - aspetti normativi come la necessità di adeguare la normativa di sicurezza di certificazione degli impianti e della componentistica, training degli operatori… (Vigili del Fuoco, ATEX, PED ecc), e aspetti normativi emissivi; - aspetti incentivanti e regolatori: costi elevati sia di CAPEX ma anche di OPEX; incertezza dell’evoluzione del mercato; - aspetti autorizzativi.

Cosa devono fare oggi le aziende?

Devono cercare di farsi parte attiva nel processo di transizione energetica che evidentemente coinvolgerà tutta l’economia del paese, partecipando ad esempio ai numerosi tavoli di lavoro che nascono a livello dei Ministeri e di Associazioni di categoria, intervenendo e collaborando in un’ottica di filiera integrata. Un ottimo esempio è la produzione del Rapporto di H2IT Associazione Italiana Idrogeno e Celle a Combustibile - Strumenti di Supporto al Settore Idrogeno, alla cui redazione hanno partecipato 67 organizzazioni tra centri di ricerca e aziende. Il Rapporto ha avuto lo scopo di fornire un contributo al sistema paese sul tema della filiera dell’Idrogeno, indicando quelle individuate come le priorità di azione nel contesto legislativo-regolatorio, giuridico ed economico.

CM: Per le aziende italiane cosa vorrà dire salire su questo treno ad idrogeno e cosa, invece, vorrà dire restare in stazione a guardare aspettando il treno tradizionale?

GG: L’Italia potrebbe posizionarsi strategicamente in tutti i

Senza l’ottimizzazione degli iter autorizzativi per permettere una crescita vera delle rinnovabili, in Italia non sarà possibile sviluppare un mercato dell’idrogeno ‘pulito’. Una nota decisamente positiva, però, viene dagli importanti investimenti stanziati all’interno del Piano nazionale di ripresa e resilienza: 3,7 miliardi di euro, di cui 2 per l’uso di idrogeno in settori difficili da decarbonizzare».

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settori di riferimento della filiera idrogeno: produzione, logistica e trasporto, usi finali, mobilità, industria e residenziale. L’industria italiana risulta essere pronta a raccogliere la sfida, a raccordarsi secondo un modello di filiera, ad aumentare i livelli occupazionali e a creare prodotti e indotto. Aggiungiamo che l’idrogeno, come vettore energetico pulito, non è l’unica soluzione per la lotta al riscaldamento globale; bisognerà traguardare anche obiettivi di circolarità (rifiuto che diventa prodotto), di efficienza energetica, (riduzione dei consumi a parità di livello di benessere ottenuto), di digitalizzazione dei processi produttivi, etc., Ossia sarà necessario cogliere e valorizzare tutte opportunità di crescita e di sviluppo che la Transizione Energetica sta offrendo anche al nostro Paese. È un processo ormai avviato e proprio per questa ragione è necessario, ora più che mai, nel momento in cui l’Europa ha definito ambiziosi obiettivi per la decarbonizzazione del sistema energetico ed economico ed il perseguimento della neutralità climatica, mettere a sistema tutte le risorse disponibili nell’interesse collettivo.

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SPECIALE IDROGENO

PRODUZIONE DI IDROGENO: RECENTI SVILUPPI NELLA LETTERATURA BREVETTUALE di Massimo Barbieri e Flavio Manenti Politecnico di Milano

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n. 5 | Dicembre | 2021

IL PRESENTE STUDIO MOSTRA UNA PANORAMICA DELL’ATTIVITÀ BREVETTUALE E DELLE TENDENZE DI DEPOSITO SUI PROCESSI PER LA PRODUZIONE DI IDROGENO. I DATI SONO STATI OTTENUTI CON LA BANCA DATI ORBIT INTELLIGENCE, UTILIZZANDO SIA CODICI DI CLASSIFICAZIONE (IPC, CPC) SIA PAROLE CHIAVE. SONO RIPORTATE LE STRINGHE DI RICERCA UTILIZZATE PER ESTRARRE I DATI. DALL’ANALISI DEI DATI RISULTA CHE I METODI BASATI SULL’ELETTROLISI DELL’ACQUA SONO I PIÙ BREVETTATI GLI AUTORI: Massimo Barbieri – Politecnico di Milano (Technology Transfer Office), Piazza Leonardo da Vinci, 32 – 20133 Milano. E-mail: massimo. barbieri@polimi.it; OrcID: https://orcid. org/0000-0002-7409-5861 Flavio Manenti – Politecnico di Milano (CMIC Dipartimento “Giulio Natta”), Piazza Leonardo da Vinci, 32 – 20133 Milano. E-mail: flavio. manenti@polimi.it; OrcID: https:// orcid.org/0000-0002-3305-8044.

INTRODUZIONE

L’

idrogeno è il terzo elemento più abbondante sulla terra [1] ma difficilmente si trova nella sua forma pura e quindi deve essere estratto dai composti che lo contengono (in particolare idrocarburi e acqua). La sintesi richiede, ovviamente, l’uso di una fonte di energia (che può essere di origine fossile e/o rinnovabile) [2], sovente con formazione di CO2.

I metodi per produrre idrogeno si possono distinguere in: a) termocatalitici (steam reforming di metano, metanolo, etanolo, glicerolo, reforming autotermico e di scissione dell’acqua, gassificazione del carbone, delle biomasse, dei rifiuti urbani, delle plastiche, dei fanghi), b) fotocatalitici (scissione dell’acqua tramite energia solare e catalizzatori), c) biologici (dark fermentation, foto-fermentazione, bio-fotolisi), d) elettrolisi dell’acqua [3].

La sintesi di idrogeno da combustibili fossili è oggigiorno la più utilizzata attraverso processi e termici e catalitici, quali il reforming con vapore e l’ossidazione parziale, anche autotermica, la pirolisi e la gassificazione; in trend crescente, l’idrogeno è ottenuto anche da fonti rinnovabili attraverso la pirolisi e gassificazione di biomasse o di biocombustibili e per scissione dell’acqua mediante energia solare e/o eolica.

Tra gli idrocarburi, il metano è il composto preferito per l’elevato rapporto H/C e le abbondanti riserve disponibili.

Il processo più utilizzato è quello del reforming del metano (o degli idrocarburi leggeri in genere) con vapore: avviene ad alta temperatura (700 °C - 850 °C), a una pressione compresa tra 3 e 25 bar e in presenza di un catalizzatore (nichel, platino o rodio). Si tratta di una reazione endotermica, che produce gas di sintesi (una miscela di H2 e CO) in presenza di una cospicua quantità di CO2 e di metano non reagito. Il monossido di carbonio della miscela di gas di sintesi è poi “shiftato” con vapore (reazione di spostamento, o shift, del gas d’acqua) formando ulteriore anidride carbonica e idrogeno. In un passaggio conclusivo (detto di addolcimento, per es. mediante tecniche di assorbimento, purificazione a membrana, lavaggio, scrubbing), CO2 ed altre impurezze vengono rimosse dal flusso di gas, ottenendo in questo modo idrogeno puro.

Le reazioni che avvengono sono le seguenti: Reforming del metano con vapore: CH4 + H2O → CO + 3H2 Reazione di spostamento del gas d’acqua: CO + H2O → CO2 + H2 Uno svantaggio di questo processo è l’emissione di diossido di carbonio, comune a tutti i reformer (dry, bi- e tri-reformer) laddove si desideri generare idrogeno dal momento che la parte carboniosa deve sempre essere separata dal prodotto sotto forma di anidride. Inoltre, alla quantità di CO2 abbinata alla generazione di idrogeno nelle reazioni di reforming e shift di cui sopra, si aggiunge il contenuto di CO2 dei flue gas che concorrono al sostentamento energetico di tali reazioni mediante combustione di metano lato firebox. La produzione complessiva di CO2 è, inoltre, correlata alla perdita di efficienza del catalizzatore [4] per la

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29

SPECIALE IDROGENO decomposizione catalitica del metano.

Nell’ossidazione parziale del metano viene utilizzato ossigeno secondo la reazione: CH4 + ½O2 → CO + 2H2 Il reforming autotermico è una combinazione dei due metodi: con vapore e per ossidazione parziale.

Durante la gassificazione del carbone si forma gas di sintesi, viene estratto l’idrogeno e il monossido di carbonio subisce una reazione di spostamento del gas d’acqua, con produzione di un maggior quantitativo di idrogeno.

Un’altra interessante via di sintesi è il reforming di acido solfidrico in presenza di metano, che aumenta la conversione di H2S e la quantità di idrogeno prodotta [5].

Altri processi per la produzione d’idrogeno riguardano l’elettrolisi dell’acqua, i procedimenti elettrochimici industriali per produrre soda caustica o cloro (dove l’idrogeno è un sottoprodotto), il reforming di derivati delle biomasse (quali etanolo), i metodi di scissione dell’acqua (ad alta temperatura, fotobiologici o fotoelettrochimici [6]) e i metodi fermentativi tramite microrganismi.

Questi ultimi stanno ricevendo sempre più attenzione, in quanto molti processi operano a condizioni di temperatura e a pressione ambiente richiedendo un minore apporto di energia e, pertanto, con riduzione della CO2 prodotta. I metodi di scissione termochimica dell’acqua e i cicli termochimici ibridi forniscono risultati interessanti anche dal punto di vista ambientale, mentre i processi di reforming dei combustibili fossili e la gassificazione delle biomasse sono più vantaggiosi dal lato economico.

Da considerare è anche la decomposizione dell’ammoniaca (con sodio e ammoniuro di sodio come catalizzatore), secondo la reazione [7]: 2NH3 → N2 + 3H2 Questi sono i principali metodi reperibili nella letteratura scientifica, ma qual è la tendenza in quella brevettuale?

Quali sono i processi che l’industria sta cercando di realizzare?

Nell’articolo di W.J. Martinez-Burgos et al. [8] la ricerca brevettuale è stata effettuata utilizzando solo parole chiave (in portoghese e in inglese) in tre banche dati: INPI, Latipat-Espacenet e Derwent Innovation. Il numero di risultati ottenuti per ciascuna tipologia è riportato nella Tabella 1.

La ricerca brevettuale è piuttosto incompleta, perché l’uso parole chiave non è sufficiente ad esprimere concetti complessi (come nel caso delle nanotecnologie).

30

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TIPO DI PROCESSO

N. DI RISULTATI

Dissociazione dell’acqua (termolisi, fotolisi ed elettrolisi) Microbiologici

199

Termochimici

209

Nanotecnologici

224

115

Tabella 1 Numero di brevetti per tipologia di processo utilizzato (fonte: [8])

METODOLOGIA La ricerca brevettuale è stata condotta, utilizzando sia parole chiave sia codici di classificazione IPC e CPC, sulle banche dati “Espacenet” e “Orbit Intelligence” (http://www. orbit.com; accesso al database: 5 settembre 2021).

L’IPC è il sistema di classificazione internazionale gestito dalla WIPO e in uso da più di 100 uffici brevetti nazionali, mentre la CPC (attualmente è in vigore lo schema 2021.05) è un sistema di classificazione sviluppato da EPO e USPTO, basato sulla precedente classificazione ECLA dell’EPO e che incorpora le migliori strategie di classificazione di entrambi gli uffici [9, 10, 11]. 29 uffici brevetti nazionali (di cui 16 nell’Organizzazione Europea dei Brevetti) stanno partecipando alla classificazione CPC ma non a tutte le domande e ai brevetti concessi viene attribuito un codice CPC: il sistema IPC rimane, quindi, quello più completo da utilizzare per le ricerche di prior art.

Nella ricerca dei dati sono stati utilizzati entrambi i sistemi di classificazione, che sono caratterizzati da un differente numero di sottogruppi (Tabella 2).

I sottogruppi IPC (e in parentesi solo quelli CPC) rilevanti sulla produzione di idrogeno sono stati reperiti utilizzando sia la funzione di ricerca presente in Espacenet sia quella messa a disposizione dalla WIPO, confrontati con quanto riportato nell’articolo [12] e riassunti nella Tabella 1S. I codici di indicizzazione CPC serie 2000 (utilizzati per catalogare le informazioni aggiuntive e non inventive) sono elencati nella Tabella 3S. SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE

NUMERO DI SOTTOGRUPPI

IPC

76.000

CPC

250.000

Tabella 2 Classificazione IPC vs. CPC

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SPECIALE IDROGENO SISTEMA DI CLASSIFICAZIONE C01B 3/02 C01B 3/042 (CPC) C01B 3/047 (CPC) C01B 3/24 C01B 3/32 Y02E 60/36 (CPC) C25B 1/02 C25B 1/04 C25B 1/55 C10J 3/00 C12P 3/00

C12M 21+

DEFINIZIONE Produzione di idrogeno o di miscele gassose contenenti (soprattutto) idrogeno Produzione di idrogeno per decomposizione dell’acqua Produzione di idrogeno per decomposizione di ammoniaca Produzione di idrogeno per decomposizione di idrocarburi Produzione di idrogeno mediante reforming Produzione di idrogeno da reagenti che non contengono carbonio (per esempio, mediante elettrolisi dell’acqua) Produzione elettrolitica di idrogeno o ossigeno Produzione di idrogeno o ossigeno per elettrolisi dell’acqua Produzione elettrolitica di composti inorganici mediante foto-elettrolisi Produzione di gas contenenti monossido di carbonio e idrogeno (per esempio gas di sintesi) Fermentazione o processi che utilizzano enzimi per sintetizzare un composto chimico • Preparazione di elementi o composti inorganici eccetto il diossido di carbonio Bioreattori o fermentatori

C12M 23+

Dettagli costruttivi dei bioreattori

B82Y

Usi specifici o applicazioni delle nanostrutture Nano-strutture formate mediante la manipolazione di atomi o molecole

B82B

Tabella 1S - Elenco dei codici di classificazione IPC e CPC sui metodi per la produzione di idrogeno.

ANALISI DEI DATI La strategia di ricerca adottata sulla banca dati Orbit Intelligence (e precisamente su FamPat, in cui i brevetti sono raggruppati in famiglie) per reperire i brevetti aventi ad oggetto la produzione di idrogeno è riportata nella Tabella 2S. Dal momento che i codici di classificazione (IPC e CPC) non si riferiscono al solo idrogeno, sono state effettuate delle stringhe di ricerca comprendenti anche parole chiave (H2, idrogeno e produzione di idrogeno).

Sono state prese in considerazione le sezioni B, C e Y (in particolare la sezione C, riferita a chimica e metallurgia).

La sezione Y (presente solo nel sistema di classificazione CPC) è utilizzata solo per informazioni aggiuntive (e non

32

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inventive). In particolare, nel sottogruppo Y02E 60/36 confluiscono varie tecnologie (v. Figura 1, per esempio sulla decomposizione dell’acqua, fotocatalitica, elettrocatalitica, ecc.).

I risultati ottenuti sono raggruppati in famiglie brevettuali, ovvero in insiemi di brevetti che hanno in comune la data di priorità. Le domande di brevetto totali sulla produzione di idrogeno sono pari a 39.784, di cui 20.530 sono ancora attive. Nel quinquennio 2016 – 2020 sono state depositale 13.982 domande (di cui 6.105 sono state concesse). Il 42,5% delle già menzionate domande di brevetto (attive) riguardano procedimenti di elettrolisi N.

RISULTATI STRINGA DI RICERCA

1

4.107

2

1.513

3

2.083

(HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-003/02)/IPC/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-003/042)/CPC (C01B-003/042)/CPC

4

361

(C01B-003/047)/CPC

5

1.508

(C01B-003/24)/IPC/CPC

6

4.881

(C01B-003/32)/IPC/CPC

7

23.783

(Y02E-060/36)/CPC

8

2.359

9

9.277

10

700

11

2.046

12

89

13

299

14

419

15

130

16

1.843

17

2.487

18

232

19

39.784

(HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C25B-001/02)/IPC/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C25B-001/04)/IPC/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C25B-001/55)/IPC/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C10J-003/00)/IPC/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-2203/02)/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-2203/0205)/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-2203/025)/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-2203/0266)/CPC (HYDROGEN OR "H_2")/CLMS/ICLM AND (C01B-2203/0283)/CPC ("H_2" OR HYDROGEN)/TI/AB/CLMS/ICLM AND (C12P-003/00 OR C12M-021+ OR C12M-023+)/IPC/CPC ((HYDROGEN 1D PRODUCTION) OR ("H_2" 1D PRODUCTION))/TI/AB/CLMS/ICLM AND ((B82B+ OR B82Y+) AND C01B-003+)/IPC/ CPC 1 OR 2 OR 3 OR 4 OR 5 OR 6 OR 7 OR 8 OR 9 OR 10 OR 11 OR 12 OR 13 OR 14 OR 15 OR 16 OR 17 OR 18

Tabella 2S - Stringhe di ricerca utilizzate sulla banca dati Orbit per la ricerca brevettuale

CODICE DI INDICIZZAZIONE C01B 2203/02 C01B 2203/0205 C01B 2203/025 C01B 2203/0266 C01B 2203/0283

DEFINIZIONE Procedimenti per produrre idrogeno o gas di sintesi Procedimenti per produrre idrogeno o gas di sintesi mediante reforming Procedimenti per produrre idrogeno o gas di sintesi mediante ossidazione parziale Procedimenti per produrre idrogeno o gas di sintesi mediante decomposizione Procedimenti per produrre idrogeno o gas di sintesi mediante spostamento di CO (per esempio, mediante reazione di spostamento del gas d’acqua)

Tabella 3S - Elenco dei codici di indicizzazione CPC sui metodi per la produzione di idrogeno

dell’acqua (C25B 1/04), mentre il 7,3% sono sul reforming. Cina, Giappone e Stati Uniti sono i Paesi con il maggior numero di domande/brevetti attivi depositati (Grafico 1) nel quinquennio 2016 - 2020.

Si registra una crescita nel numero di brevetti concernenti i processi fermentativi.

I brevetti sulla produzione elettrolitica di idrogeno mediante foto-elettrolisi sono raddoppiati rispetto al periodo 2011 – 2015, mentre quelli sulla scissione dell’acqua passano da 224 a 1.420 negli anni 2016 – 2020.

Dall’analisi dei codici di classificazione (effettuata sul numero totale delle famiglie brevettuali – stringa di ricerca 19 – Tabella 2S) risulta che i principali metodi per produrre idrogeno (Grafico 2) sono realizzati mediante elettrolisi dell’acqua (C25B 1/04), reforming (C01B 3/32), gassificazione del carbone (C10J 3/00) e i processi biologici (C12P 3/00).

Anche il numero di processi fermentativi (ottenuti tramite la stringa di ricerca 17 – Tabella 2S) è in crescita, anche se è inferiore rispetto a quelli per decomposizione dell’acqua. Si registra una tendenza in crescita anche nell’uso di catalizzatori nanostrutturati (stringa di ricerca 18 – Tabella 2S).

TECNOLOGIE BREVETTATE AL POLITECNICO DI MILANO SUI METODI PER PRODURRE IDROGENO Nel brevetto italiano n. 1419249 si rivendica un procedimento per produzione di idrogeno da zolfo con vapore acqueo in presenza di ossigeno oppure aria, in un impianto che comprende un reattore termico oppure rigenerativo, secondo il seguente schema di reazione complessiva: S2 + 2H2O + O2 → 2SO2 + 2H2 Tale processo è sia economico sia sostenibile energeticamente.

La reazione (endotermica) responsabile della formazione di idrogeno è la seguente: S + 2H2O → SO2 + 2H2 Per sostenere termicamente il processo si alimenta il reattore con aria, aria arricchita in ossigeno oppure ossigeno puro: S + O2 → SO2 La quantità di ossigeno è compresa tra il 15 e il 25% in volume.

Il reattore termico è un reattore PFR tubolare oppure una fornace, la cui temperatura di esercizio è superiore a 1.300°C. Una configurazione alternativa è un reattore rigenerativo.

Figura 1. Principali parole chiave estratte analizzando il brevetti del sottogruppo Y02E 60/36.

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33

SPECIALE IDROGENO 10000 9000 8000

8738

8806

7963

7000

Grafico 1 Numero di domande/brevetti sulla produzione di idrogeno (2016 – 2020).

6000 5000 4000 3000 2000

1317

1000 0

CN

1916

1335

872

1466

1447

WO JP Paese di priorità Paese di pubblicazione

25000

922

1530

1641 803

1521

1080 1107

US KR Paese di tutela (domande o brevetti attivi)

1078

EP

23783

20000

Grafico 2 Numero di brevetti suddivisi per codice di classificazione (IPC e/o CPC).

15000

10000

5000

9277

4881

4107 2083

0

361

1524

n. 5 | Dicembre | 2021

2046 700

1843 89

299

419

2487

130

C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B3 C01B C01B C01B C01B C01B C12P /02 /042 /047 /24 /32 /36 /02 /04 /55 /00 2203/ 2203/ 2203/ 2203/ 2203/ 3/00 02 0205 025 0266 0283

Un’altra tecnologia è riportata nel brevetto italiano n.

102019000006953, esteso con procedura internazionale PCT n. PCT/IB2020/054605 ove si rivendica un forno per la produzione di syngas costituito da due serie di tubi in cui passano due flussi di processo, uno dei quali è destinato al trattamento dei gas acidi. Tale forno comprende una zona convettiva e una radiante.

A monte del forno SMR (Steam Methane Reformer), il gas naturale viene convogliato in un’unità di addolcimento amminico, che separa i gas acidi (H2S e CO2). Il gas purificato viene inviato all’unità di SMR, dove avviene la seguente reazione [13]: CH4 + H2O → CO + H2

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I gas in uscita dall’SMR sono avviati in un reattore WGS, dove avviene la reazione di spostamento del gas d’acqua.

Il flusso di processo viene trattato in un’unità di rimozione del vapore acqueo (De-W) e successivamente inviata ad un’unità di assorbimento (per esempio, Pressure Swing Adsorption), al fine di massimizzare la produzione di H2.

Nella seconda serie di tubi avviene la seguente reazione [14-15]: 2H2S + CO2 → CO + H2 + S2 + H2O I prodotti della reazione sono inviati ad un’unità di rimozione di acqua (De-W) e zolfo (De-S). Il flusso in uscita viene trattato in un reattore catalizzato con g-allumina, dove avvengono le seguenti reazioni:

COS + H2O → CO2 + H2S CS2 + 2H2O → CO2 + 2H2S La miscela H2S e CO2 viene riciclata nel forno e convogliata nel secondo flusso di processo in entrata all’ESMR, mentre la miscela CO e H2 viene trattata nell’unità WGS per incrementare la produzione di idrogeno.

In un’altra forma realizzativa, nella seconda serie di tubi avviene la seguente reazione di pirolisi, condotta preferibilmente a 850° C e a una pressione di 1.8 bar: H2S → H2 + ½ S2 Il flusso in uscita viene inviato ad un’unità di rimozione dello zolfo (De-S), in cui si separa parzialmente per condensazione S2 dalla miscela.

I vantaggi di questa soluzione tecnica sono: - Aumento della produzione di idrogeno (+ 10% circa); - Diminuzione della quantità di vapore da fornire all’unità SMR; - Riduzione del rilascio in atmosfera di inquinanti; - Minore quantità di metano e aria da fornire lato firebox Il brevetto italiano n. 102019000006957, esteso con procedura internazionale PCT n. PCT/IB2020/054606, descrive un sistema piuttosto simile al precedente ma in questo caso la seconda serie di tubi è dotata di un catalizzatore, selezionato tra g-allumina, nickel, cobalto, molibdeno, ferro o rame.

La reazione che avviene nella zona convettiva del forno, a una temperatura di 600°C, è la seguente: H2S → H2 + ½ S2 La conversione in idrogeno e zolfo è pressoché totale (97%).

Il flusso in uscita viene inviato ad un’unità di rimozione dello zolfo (De-S), in cui si separa parzialmente per condensazione zolfo elementare dalla miscela.

Infine, il brevetto nazionale n. 102019000006212, esteso con procedura PCT n. PCT/IB2020/052430, rivendica l’uso di un concentratore solare luminescente in una cella elettrolitica per lo stoccaggio di energia attraverso la produzione di idrogeno. Il dispositivo è costituito da una piastra (di vetro o materiale plastico) sui cui sono posizionati elementi luminofori che assorbono la luce e la riemettono a una lunghezza d’onda maggiore, orientandola verso i bordi su cui sono posizionate le celle fotovoltaiche. Sulla piastra ci sono due poli, a cui sono connessi due elettrodi, che sono immersi in un elettrolita a base acqua e possono essere separati da una membrana. In una ulteriore variante, il dispositivo, in cui gli elettrodi sono integrati alle celle fotovoltaiche, è immerso in un elettrolita.

CONCLUSIONI Dall’analisi dei dati brevettuali risulta che i principali processi per produrre idrogeno sono classificabili in quattro tipologie: (1) elettrolisi e scissione dell’acqua, (2) reforming di combustibili fossili (idrocarburi, in particolare il metano) e/o rinnovabili, (3) gassificazione del carbone e (4) processi fermentativi.

La maggior parte dell’attività recente in R&D riguarda i procedimenti di elettrolisi dell’acqua e il picco nel numero di domande depositate è circoscritto nell’arco temporale 2016 – 2020.

Si registra una tendenza in crescita anche nel caso dei processi fermentativi e nell’uso di catalizzatori nanostrutturati.

Anche il Politecnico di Milano vanta alcuni brevetti sulla produzione di idrogeno nel suo portafoglio, basati principalmente sul trattamento dei combustibili fossili e sulla riduzione della CO2 con particolare attenzione al ruolo dello zolfo elementare come elemento chiave nella transizione energetica per la sintesi diretta o attraverso la produzione di gas di sintesi e delle membrane per la via elettrolitica.

BIBLIOGRAFIA [1] N. Armaroli, V. Balzani, ChemSusChem 2011, 4, 21–36 [2] A.M. Abdalla et al., Energy Conversion and Management, 2018, 165, 602 [3] M. Martino et al., Catalysts 2021, 11, 547 [4] Z. Fan et al., Journal of Energy Chemistry, 2021, 58, 415 [5] A.M. El-Melih et al., International Journal of hydrogen Energy, 2017, 42, 4764 [6] V. Balzani et al., Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 2019, 30, 443 [7] W.I.F. David et al., Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 13082 [8] W. J. Martinez-Burgos et al., Journal of Cleaner Production, 2021, 286, 124970 [9] J. List, World Patent Information, 2015, 41, 1 [10] B. DeGroote, P. Held, World Patent Information, 2018, 54, S78 [11] G. Andreoni et., Springer Briefs in Applied Sciences and Technology, 2014, Issue 9783319012063, 15 [12] M. Dehghanimadvar et al., International Journal of Energy Research, 2020, 44, 8233 [13] P.P.S. Quirino, A. Amaral et al., Industrial and Engineering Chemistry Research, 2020, 59 (24), 11250 [14] F. Manenti et al., Hydrocarbon Processing, 2016, June 2016, 1 [15] A. Bassani et al., Applied Energy, 2016, 184, 1284

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SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA

IL “DIGITAL THREAD” PER L’INDUSTRIA 4.0 A cura del

WG Software Industriale di ANIE Automazione

GRAZIE ALLE NUOVE SOLUZIONI SOFTWARE, UN PRODOTTO PUÒ NASCERE DUE VOLTE: DAPPRIMA VIRTUALMENTE E POI FISICAMENTE, MIGLIORATO DAI DATI RACCOLTI NEL PROCESSO INFORMATICO. IN SEGUITO SARÀ SEMPRE UN SISTEMA IT AVANZATO CHE CONSENTIRÀ DI CONTROLLARE L’ANDAMENTO DELLA PRODUZIONE E ANCHE LA VITA STESSA DEL PRODOTTO, RILEVANDO ANOMALIE O NECESSITÀ DI INTERVENTO TECNICO. DOPO UNA PANORAMICA DELLE PRINCIPALI SOLUZIONI IT PER LA GESTIONE DELLA PRODUZIONE, VEDREMO UN ESEMPIO CONCRETO DEDICATO ALLA SICUREZZA CON LE SOLUZIONI PROPOSTE DA SECURITY BRANDS SOLUTIONS

I

l mercato dell’industria sta attraversando un periodo dotto, per poi passare alla sua progettazione ingegneristica, di forte trasformazione digitale, dovuto da un lato alle alla produzione ed infine al supporto e monitoraggio del continue evoluzioni tecnologiche, dall’altro alla forte suo utilizzo. Le nuove tecnologie possono essere utilizzate necessità di “remotizzare” quanto possibile le attività per creare soluzioni in grado di collegare ingegneri progettisti, ingegneri di produzione e operatori di campo neldi controllo e monitoraggio. la gestione dello sviluppo di prodotti e processi.

Oggi è possibile acquisire dati e informaMantenere aggiornate le informazioni e gazioni dalle aree produttive, creando un Il modo in cui rantire che i dati siano controllati e acces“gemello digitale” che ne descriva il un’azienda sfrutta sibili tra i diversi reparti di un’organizzacomportamento e lo stato di funzionala tecnologia per gestire zione aziendale è una grande sfida. mento. e ottimizzare i processi Il primo step di questa sfida è certaCon quello che viene comunemente produttivi è fondamentale mente la gestione del ciclo di vita del denominato il Digital Thread, i proper rac­cogliere tutti i prodotto, il Product Lifecycle Manageduttori possono concettualizzare visivantaggi e il valore ment (PLM), il processo di gestione che vamente i loro processi di produzione al offerti dal concetto di supporta le fasi di ideazione, progettaziofine di garantire che ciò che stanno proIndustria 4.0 ne e produzione, per concludersi con l’assiducendo sia ciò che effettivamente vogliono stenza all’utilizzo ed allo smaltimento. I sistemi produrre.

PLM forniscono un repository centralizzato per ogni dettaglio di progettazione e produzione, inclusi distinta DESIGN PRODUCT & PROCESS base (BOM), record di conformità, strumenti di produIl ciclo di vita inizia con la concezione originale di un pro- zione e librerie di risorse, istruzioni di lavoro digitali, ecc.

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SIMULATE Sebbene l’approccio alla simulazione sia ben consolidato nella fase di progettazione e verifica del prodotto, le organizzazioni in genere non utilizzano questa metodologia per la fase successiva della loro catena del valore: la produzione del prodotto. Di conseguenza, perdono l’opportunità di studiare il comportamento dei loro processi e sistemi di produzione prima che vengano implementati. Poiché la messa in servizio di nuove strutture, linee di produzione e processi è spesso costosa e ad alta intensità di capitale, l’applicazione di metodi di simulazione può portare enormi vantaggi.

PRODUCE Il modo in cui un’azienda sfrutta la tecnologia per gestire e ottimizzare i processi produttivi è fondamentale per raccogliere tutti i vantaggi e il valore offerti dal concetto di Industria 4.0.

Con il costo delle materie prime in aumento, un mercato globale altamente competitivo e crescenti problemi di conformità normativa, le aziende che vogliono avere successo devono ridurre gli sprechi, aumentare la qualità e monito-

rare i processi di produzione, aumentando la produttività.

Un Manufacturing Execution System (MES) è un sistema di controllo per la gestione e il monitoraggio del work-in-process in una fabbrica. Tiene traccia di tutte le informazioni di produzione in tempo reale, ricevendo dati aggiornati dagli asset della linea.

Gli ordini di produzione e le istruzioni di lavoro vengono inviati alle postazioni operative e, quando un’operazione è completata, vengono aggiornati i risultati e le quantità di materiale utilizzate. Lo stato in tempo reale dell’ordine di lavoro è a disposizione dei responsabili di stabilimento per monitorare se la produzione è nei tempi previsti.

QUALITY Difetti, scarti e rilavorazioni sono tra i fattori che influenzano la produttività del processo di produzione di un’azienda e, soprattutto, i profitti. Se uno di questi fenomeni si accentua, si riscontra immediatamente un calo delle prestazioni.

I sistemi di controllo seguono l’intero processo produttivo, aiutando a raggiungere la qualità del prodotto e del processo per soddisfare costantemente gli standard e le normative del settore.

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SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA

Combinando moduli software come test in linea, istruzioni di lavoro elettroniche (EWI), flussi di lavoro elettronici, azioni correttive, allarmi, controllo statistico di processo (SPC) e sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS), un’azienda può migliorare la qualità dei prodotti tenendo sotto controllo i costi.

PLANNING & SCHEDULING La continua mutabilità dei mercati rende necessaria una radicale trasformazione della gestione e pianificazione della produzione. I clienti richiedono maggiore flessibilità, accesso più semplice alle informazioni sulla disponibilità dei prodotti, tempi di risposta più rapidi e maggiori personalizzazioni. I concetti di Planning and Scheduling si riferiscono all’insieme di pratiche e sistemi volti a pianificare i processi produttivi al fine di garantire la quantità sufficiente di risorse (dipendenti, materiali, ecc.) per soddisfare la qualità e la quantità attese dal mercato.

ASSET MANAGEMENT L’Asset Performance Management (APM) include il monitoraggio degli asset e del loro stato di funzionamento, garantito dai dati che gli asset stessi mettono a disposizione, dati che vengono sempre di più utilizzati per effettuare analisi specifiche che consentono di prevenire guasti ed anomalie. Le nuove tecnologie come il Cloud, la gestione dei Big Data, l’Artificial Intelligence e il Machine Learning

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possono migliorare drasticamente la capacità dell’azienda di pianificare, prevedere e ottimizzare strategicamente le attività di manutenzione.

UTILIZE & SERVE Il Digital Thread di un prodotto non finisce una volta che questo lascia la fabbrica.

L’Industry 4.0 e Internet of Things (IoT) sono guidate da miliardi di dispositivi intelligenti che generano enormi volumi di dati. Creare un circuito chiuso e trasformare questi dati in valore è un fattore critico di successo, sfruttandolo per migliorare la produzione, la progettazione del prodotto successivo o il processo di produzione stesso.

L’IoT offre alle aziende l’opportunità di monitorare le prestazioni del prodotto, ottenendo dati aggregati in tempo reale utili e necessari per migliorarne l’efficienza, la produttività e l’utilizzo.

Il monitoraggio delle prestazioni del prodotto consente di tenere traccia del suo funzionamento, fornendo dati utili per il suo miglioramento. I vantaggi che ne derivano riguardano una riduzione degli errori derivanti dalle misurazioni manuali, una migliore reattività alla risoluzione dei problemi e la possibilità di intervenire da remoto.

All’interno di questo scenario il ruolo dei System Integrator diventa fondamentale. Sfruttando l’esperienza di integrazione dei sistemi, consentono alle aziende di completare l’intero percorso digitale, utilizzando al meglio tutte le tecnologie abilitanti

DOSSIER 021 TECNOLOGIE

SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA SECURITY BRANDS SOLUTIONS TECNEST

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DOSSIER 021 TECNOLOGIE

SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA

SECURITY BRANDS SOLUTIONS

HIGH-TECH ANTICONTRAFFAZIONE & INDUSTRIA 4.0

© MATTEO MONTALDO.

SECURITY BRANDS SOLUTIONS SRL www.sbs-italy.it pietro.pagani@sbs-italy.it

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L

a perdita dell’immagine di un marchio sul mercato dovuta alla contraffazione crea un danno pressoché irreparabile, a volte seguito da conseguenze giuridiche civili e penali che minano le aziende solide del settore

chimico e farmaceutico.

Nel 2019 più del 30% del PIL delle vendite è avvenuto attraverso il commercio elettronico, la pandemia non ha fatto altro che aumentare gli scambi via web; oltre il 50% dei fermi di prodotti contraffatti è collegato ad operazioni on-line (Fonte EUIPO-OCSE), una stima che rischia di essere solo la punta di un iceberg.

Security Brands Solutions produce i sistemi più avanzati di contrasto all’uso improprio dei marchi e alla possibilità di adulterare il contenuto

ETICHETTE CON CIRCUITO INTEGRATO RFID DUAL NFC/UHF E MEMBRANA DI CHIUSURA ANTICONTRAFFAZIONE. © SBS

dei prodotti messi in commercio. Attraverso l’innovazione tecnologica e l’impiego della intelligenza artificiale, l’applicazione degli RFID, di membrane speciali, ed etichette multistrato, unite ad un software dedicato in grado di tracciare la filiera produttiva, creando in tal modo le basi di fidelizzazione del marchio e la cultura della sicurezza nell’utente finale.

L’esperienza acquisita e la versatilità nell’individuare soluzioni senza stravolgere le linee di produzione, pongono la Security Brands Solutions tra i migliori player mondiali; i successi ottenuti dai nostri Clienti attraverso la propria crescita commerciale, confermano la direzione fisiologica verso la tutela del marchio e dell’industria 4.0 per i prossimi anni a venire.

INTERNO PRODUZIONE CAMERA BIANCA. © SBS

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DOSSIER 021 TECNOLOGIE

SOLUZIONI INFORMATICHE PER L’INDUSTRIA

TECNEST Le anticipazioni sulla nuova linea di prodotto firmata Tecnest: si punta su velocità, Cloud e iperautomazione LA NUOVA FABBRICA DIGITALE

C

onnessa, intelligente e remota. L’evoluzione della “fabbrica digitale”, secondo Tecnest si concretizza in una nuova linea di prodotto. Per l’azienda friulana, sul mercato da oltre 30 anni, non si tratta solo di un avanzamento tecnologico, ma di una ricetta capace di intercettare le vere esigenze del mercato odierno: velocità e resilienza, ma anche visibilità e controllo in real-time, abbinate a potenza di calcolo, connettività ed interoperabilità per fabbriche non più semplicemente interconnesse, ma organiche.

Un’offerta basata su sistemi intelligenti in grado di integrare informazioni e soluzioni. Quindi non parliamo solo d’interconnessione delle macchine, ma di centralizzazione e decentralizzazione delle applicazioni, di confluenza dei dati tra FOG e CLOUD, di analisi dati in tempo reale, senza però dimenticarsi di seguire un approccio human-centered.

Insomma, il futuro, per Tecnest, è già qui e si affronta sia agendo dal punto di vista dei para-

TECNEST SRL Via Nazionale 130/C 33010 Tavagnacco UD Tel. 0432 511550 marketing@tecnest.it www.tecnest.it

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digmi tecnologici, sia pensando a soluzioni sempre più capaci di guidare le scelte strategiche del management aziendale e produrre valore basandosi su evidenze reali.

DAL MES AL MOM Con le mutazioni del mercato e le innovazioni tecnologiche, le esigenze della fabbrica si sono ampliate nel tempo richiedendo sistemi sempre più capaci di integrare soluzioni che abbracciassero tout-court diverse tematiche connesse alla produzione: dalla manutenzione alla qualità alla logistica inventariale dei materiali. Si è quindi passati dal semplice “MES” delle origini al “MOM” inteso come “Manufacturing Operations Management” ovvero un sistema dove tutte le operatività si integrano in uno schema comune.

L’esperienza maturata da Tecnest e gli studi in campo R&D, confluiscono in un nuovo MES/ MOM Web-Based, concepito per essere cuore pulsante della fabbrica sia se installato nel datacenter on-premise, sia che venga utilizzato come applicazione Cloud as-a-service. Parliamo di un sistema pensato per colmare il divario tra

le funzioni operative e quelle gestionali e di business presenti nei sistemi ERP di “Enterprise Resource Planning” o quelle offerte dai sistemi APS di “Advanced Planning and Scheduling”.

Ed anche su questo fronte Tecnest ha in serbo diverse novità, con un sistema APS notevolmente potenziato in termini di prestazioni ed usabilità. Dalla sinergia tra gli ambiti di “Planning” ed “Execution” diventa così possibile conciliare testa e cuore di una fabbrica al tempo stesso digitale ed organica.

INTERCONNESSIONE DEI DISPOSITIVI (E NON SOLO) La presenza di sistemi informativi sempre più complessi e pervasivi dal punto di vista tecnologico richiede necessariamente infrastrutture di rete e tecnologie di comunicazione altrettanto avanzate che fungano da “sistema nervoso” dell’intera fabbrica. Il dialogo machine-to-ma-

chine è quindi una condicio sine qua non. La nuova piattaforma IIoT di Tecnest potenzia ulteriormente questo aspetto, ampliando la scelta di configurazioni e dispositivi utilizzabili (Gateway) non solo per garantire connettività con le macchine a livello di protocolli industriali (sia standard che proprietari), ma dando anche più gradi di libertà all’architettura delle soluzioni. Gateway con ancora più potenza di calcolo sono in grado quindi non solo di raccogliere informazioni ed elaborare segnali, ma anche di decentralizzare strategicamente funzioni applicative, dialogando in modo snello con il sistema centrale.

REAL TIME ANALYTICS & EDGE COMPUTING Ampliando l’offerta di soluzioni IIoT con dispositivi Gateway dotati sempre più di ampie capacità di “Edge Computing”, Tecnest può quindi

integrare nella sua soluzione MES/MOM nuove funzionalità di raccolta dati ed analisi in tempo reale: dal monitoraggio in tempo reale dell’efficienza delle macchine fino al monitoraggio ed alla programmazione dell’efficienza energetica degli impianti e dei processi, tema questo sempre più di attualità in un’ottica di sostenibilità e di “green transition”. È una strada tracciata per portare verso il campo sempre più intelligenza, integrando ad esempio delle applicazioni di manutenzione predittiva, ma anche avvisi in logica di qualità predittiva rivolti agli operatori.

HUMAN CENTERED MANUFACTURING: UN SOCIAL NETWORK PER LA FABBRICA Protagonista della partita rimane sempre l’uomo. Proprio sul capitale umano, fatto di esperienza e competenza sugli specifici processi produttivi, si fondano le eccellenze qualitative che caratterizzano gli elementi vincenti delle industrie “made in Italy”. Nell’ambito della “Industria 4.0” troviamo quindi automazione, intelligenza artificiale abbinati allo “Human-Centered Manufacturing” che gioca un ruolo importante introducendo nuove modalità di relazione tra gli operatori umani e l’ambiente di lavoro circostante.

Proprio il sistema MOM permette di realizzare un “social network” della fabbrica che rappresenta il luogo principale dove si concentrano le attività di interazione e collaborazione (uomo-macchina, uomo-uomo, macchina-uomo) tra gli operatori di produzione e gli elementi del sistema produttivo.

Qui possono essere fatte confluire sia le notifiche predittive elaborate in tempo reale dal campo, che eventuali necessarie informazioni di pianificazione e di business provenienti dal livello gestionale. Dalla “Smart Factory Console” di FLEX, fruibile sia con un Web browser che da tablet, gli operatori sul campo hanno accesso ad un sistema capace di far dialogare macchine, oggetti e persone secondo un approccio che unisce collaborative manufacturing e Internet of Things.

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ENERGIA

NESSUNA PAURA DEGLI SHOCK PETROLIFERI Marco Colombini Analista economico

IL PETROLIO È UNO DEI PRINCIPALI FATTORI DI COSTO NEL SETTORE PETROLCHIMICO. I SUOI DERIVATI, COME GLI AROMATICI, L’ETILENE E IL PROPILENE, SONO ALLA BASE DEI PRODOTTI CHIMICI CHIAVE. INOLTRE, ALCUNE PRODUZIONI AD ALTA INTENSITÀ ENERGETICA E HANNO UN FORTE LEGAME CON I PREZZI DEL PETROLIO. PERTANTO, LE VARIAZIONI DEI PREZZI AL BARILE HANNO UN IMPATTO IMMEDIATO E SIGNIFICATIVO SULLE STRUTTURE DEI COSTI DELL’INDUSTRIA CHIMICA 44

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I

l petrolio non è solo la merce più scambiata nel mondo, ma la risorsa energetica più importante nelle attività economiche. La tendenza dei prezzi a lungo termine di questa commodity è determinata dalla domanda e dall’offerta, che sono influenzate dagli eventi politico - economici e dalla crescente speculazione sui prodotti finanziari legati al greggio, determinando un aumento, sia in frequenza che in ampiezza, delle fluttuazioni dei prezzi del petrolio.

L’incertezza che ne deriva ha una forte influenza sullo sviluppo economico, attraverso l’aumento dei costi di produzione e sul comportamento degli investitori, causando un impatto negativo sulle attività economiche.

INDUSTRIA CHIMICA E PETROLIO

è minore e con un significativo ritardo temporale. Inoltre, i cambiamenti di prezzo possono permettere ad alcuni L’industria chimica comprende un ampio ventaglio di pro- produttori a valle di trovare opportunità di sostituzione, duzioni che abbraccia diversi settori, così è più o meno quando i prezzi relativi di alcuni intermedi chimici camimpossibile trovare una risposta univoca alla questione biano (per esempio, il prezzo del polipropilene potrebbe dell’influenza del prezzo del petrolio sulla produzione. Per scendere al di sotto del polietilene ad alta densità durante dare un’idea della complessità, si stima che fino al 96% di un calo del prezzo del petrolio). Sui modelli della domantutti i prodotti fabbricati sono in qualche modo influenzati da, cambiamenti improvvisi nei prezzi del petrolio possono dalla chimica. Dati pre-pandemia mostrano che l’industria cambiare i modelli di spesa dei singoli consumatori, che chimica negli Stati Uniti da sola vale circa 797 miliardi di vedono il loro reddito disponibile espandersi o contrarsi. dollari e rappresenta il 15% di tutte le esportazioni ame- A medio termine, il nuovo ambiente dei prezzi del greggio ricane. In Europa, secondo Federchimica, la chimica è il comincia a informare le decisioni di investimento dei conquarto settore manifatturiero, mentre l’Italia è il terzo pro- sumatori e delle aziende (come l’acquisto di una casa o la duttore europeo (dopo Germania e Francia) e il decimo a costruzione di un impianto). Quando i prezzi del petrolio diminuiscono, la spesa iniziale si concentra sui beni di livello mondiale. In questo contesto le Istituzioni euroconsumo (per esempio, il cibo). Se il calo dei pee hanno un ruolo importante, in quanto conprezzi del petrolio persiste, gli investimenti dizionano la normativa e la politica energeIl greggio e i in beni durevoli e poi in attività fisse autica. In Oriente, il settore chimico cinese prodotti petrolchimici mentano, insieme alla spesa associata per continua a crescere significativamente, in sono inestricabilmente i prodotti chimici usati per produrre tali linea con sua la politica industriale Cina legati, così la variazione dei beni. Naturalmente, se i prezzi del pe2025, iniziando anche ad adeguare le prezzi del petrolio trolio risalgono, si verifica il contrario. produzioni più climalteranti, dopo l’anha generalmente tre È importante riconoscere che i cambianuncio del governo dell’obiettivo della effetti sull’industria menti della domanda sono in genere più neutralità climatica nel 2060. chimica graduali e hanno un impatto più attenuato Gli shock dei prezzi del petrolio sono molsull’industria nel suo complesso, rispetto agli to più di un comune problema di gestione, impatti degli shock petroliferi legati ai costi e ai che il management dell’industria deve affrontare. prezzi descritti sopra.

Il greggio e i prodotti petrolchimici sono inestricabilmente legati, così la variazione dei prezzi del petrolio ha generalmente tre effetti sull’industria chimica. Innanzitutto, sulla STRUTTURA COMPETITIVA struttura dei costi. Il petrolio è uno dei principali fattori di costo, perché molti dei componenti chimici chiave (per L’intersezione tra strutture di costo e meccanismi di prezzo esempio, aromatici, etilene e propilene) sono prodotti di- che variano a causa di shock petroliferi ha un impatto signirettamente dal greggio o dai suoi derivati (per esempio, ficativo sull’economia dei produttori chimici e rimodella la nafta e gas di petrolio liquefatto). Altri, come il cloro, sono creazione di valore e le dinamiche competitive. prodotti attraverso percorsi di produzione ad alta intensità Chiunque lavori nel settore chimico ha familiarità con la energetica e hanno un forte legame con i prezzi del petro- catena del valore. La misura in cui un’azienda chimica è lio. Le variazioni dei prezzi del greggio hanno un impatto colpita da una volatilità del prezzo del petrolio dipende in immediato e significativo sulla struttura dei costi di questi gran parte dalla sua posizione nella catena del valore chiprodotti chimici. Per quanto riguarda meccanismi di fissa- mico. In generale, le aziende petrolchimiche all’inizio delzione dei prezzi, per la maggior parte dei prodotti chimici la catena del valore che producono materie prime (come di base, i costi di produzione sono i principali motori dei SABIC, LyondellBasell, DOW e BASF) saranno colpite prezzi di mercato. Gli shock dei prezzi del petrolio influen- in modo significativo. Questo perché i loro prodotti sono zano l’economia dei produttori e, di conseguenza, i livelli basati sul petrolio greggio e queste aziende acquisteranno dei prezzi dei prodotti chimici di base. Questi cambiamenti direttamente dalla fonte, società a valle o integrate vertidi prezzo, a loro volta, hanno un impatto sui produttori calmente come BP, Shell o ExxonMobil. Quindi, a prima di specialità a valle, che tipicamente usano i prodotti chi- vista, può sembrare ovvio che un prezzo del petrolio più mici di base come input, anche se la portata dell’impatto basso significa produttori di materie prime più felici. Essi

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ENERGIA

Prezzi del petrolio greggio (dollari/barile).

Fonte: U.S. Energy Information Administration, Short-Term Outlook, August 2021.

BOX 1 BOOM PETROLCHIMICO

$90

forecast

$80 $70 $60 $50 $40 $30 $20

Brent

$10

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Jan -22 Apr -22 Jul -22 Oct -22

Jul -21 Oct -21

Jan -21 Apr -21

Jul -20 Oct -20

Jan -20

Apr -20

Jan -19

Apr -19 Jul -19 Oct -19

Jul -18 Oct -18

Prezzi del petrolio greggio vs prezzi dei derivati plastici.

Fonti: Mountaintop Economics and Research Inc., Plastics News; Graphic by Amy Steinhauser.

Resins Price Index

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75

60

70

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2018

2019

20120

2021 Forecast

Cents per pound

Crude Oil Price

80

possono ottenere le loro materie prime a un prezzo inferiore, e passare questi risparmi all’anello successivo della catena. Tuttavia, una piena comprensione dell’impatto degli shock petroliferi richiede un’analisi approfondita dei costi, dei prezzi e della struttura competitiva per le singole catene di prodotti per zona.

Una categorizzazione in tre categorie generali di costi e prezzi, ognuna delle quali ha diverse implicazioni sui margini, può essere utile per ottenere una comprensione più ampia del fenomeno. La prima è costituita dalle combinazioni prodotto-regione con forti legami di prezzo e costo con il petrolio. La seconda è costituita dalle combinazioni in cui i cambiamenti di prezzo e di costo sono asimmetrici rispetto al prezzo del petrolio. La terza sono le combinazio-

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Apr -18

Jan -17 Apr -17 Jul -17

Oct -17 Jan -18

Weste Texas Intermediate

$0

Dollars per barrel

L’

etano è un sottoprodotto del gas naturale, la molecola ha innescato un boom petrolchimico che sta trasformando l’economia della Costa del Golfo e rimodellando i mercati globali, dall’Europa al Medio Oriente all’Asia. L’etano ha attirato decine di miliardi di dollari di investimenti, creato decine di migliaia di posti di lavoro nell’edilizia e nella produzione, ampliato le esportazioni e alimentato la crescente domanda di beni di consumo in Cina, India e altre nazioni in via di sviluppo. L’impatto dell’etano è forse lo sviluppo più notevole nella notevole storia della rivoluzione dello scisto. Meno di cinque anni fa, l’etano era un sottoprodotto largamente indesiderato della trivellazione di petrolio e gas, gran parte del quale veniva bruciato nel flusso di gas naturale che scorreva verso le centrali elettriche, le aziende e le case, o bruciato nei siti dei pozzi.

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ni prodotto-regione con legami minimi di prezzo e costo al petrolio.

Con i prezzi e i costi legati alla stessa commodity, gli shock petroliferi avranno un impatto minimo sui margini, perché i prezzi e i costi cambiano più o meno della stessa intensità di quelli del greggio. Prima che i prezzi raggiungano l’equilibrio, tuttavia, un produttore chimico con buone capacità commerciali e di approvvigionamento può espandere il margine in un ambiente di prezzi del petrolio in calo, realizzando risparmi di sourcing più velocemente di quanto i suoi prezzi di vendita diminuiscano. Al contrario, in un ambiente di aumento dei prezzi del petrolio, può aumentare i margini aumentando i prezzi più velocemente di quanto i suoi costi aumentino.

Ci sono alcune tipologie di prodotti in cui il prezzo del tabili. Il fatto che così tanto dipenda o possa essere altepetrolio avrà un effetto significativo sui costi e sui prezzi in rato dalla variabilità del prezzo del petrolio significa che alcune zone geografiche, ma non in altre. Le combinazioni le aziende devono essere in grado di muoversi e cambiare supply chain – zone geografiche che rientrano in questa rapidamente le loro strategie, il percorso verso i mercati e a categoria tendono a vedere il maggiore impatto sui margini volte anche i processi di produzione, a seconda di ciò che da shock petroliferi, sia di compressione che di guadagno. sta succedendo al prezzo del greggio. Molti produttori sono Inoltre, i cambiamenti improvvisi nei margini spesso indu- stati costretti a ritoccare i prezzi verso l’alto per mantenere cono i produttori a ritardare o accelerare gli investimenti i margini, il che comprensibilmente non li ha resi così in corso, cambiando l’equilibrio tra domanda e popolari tra i clienti. offerta a medio termine.

Anche se importanti, i modelli microeconoUn esempio di questa situazione si è avuta mici di impatto del prezzo del petrolio da Ottimizzare il rischio è durante il 2014 e il 2015 con il cloruro soli sono insufficienti. Lo shock del 2014 fondamentale, le aziende di polivinile (PVC). Poiché i prezzi del ha dimostrato che molte aziende chimidovrebbero intraprendere PVC nelle varie regioni sono collegati un’azione decisiva per ca­pire che sono incapaci di cambiare direzione dalle esportazioni, tendono a essere fisabbastanza rapidamente, per rispondere qual è il livello di rischio sati da un soggetto economico che opeadeguatamente alla variazione del prezzo accettabile per il loro ra globalmente che, nel recente passato, del greggio.

Il prezzo del petrolio stabile business spesso è stato un produttore asiatico che dal 2010 in poi ha permesso a molte azienusava la nafta come input alla produzione. de chimiche di concentrare la loro attenzione Per questo motivo, i players nordamericani con sulla gestione della volatilità. Tuttavia, con il calo accesso all’etilene a basso costo prodotto dal gas di scidel prezzo nel 2014, nel 2020 a causa della pandemia e sto hanno goduto di forti margini. Quando i prezzi della il recente rally del prezzo del petrolio, le imprese si stanno nafta asiatica sono scesi, il prezzo a livello globale del PVC rendendo conto di non possedere più l’agilità organizzativa è sceso. Tuttavia, anche i prezzi del gas nordamericano sono che è richiesta. scesi, ma meno di quelli della nafta, con l’effetto netto di Per assicurarsi che le aziende siano preparate ad affrontare una certa compressione dei margini per gli operatori nor- ulteriori shock, il management dovrebbe rafforzare la loro damericani. È interessante notare che, mentre i prezzi della adattabilità in tre aree: strategica, manageriale e funzionale, nafta sono scesi, in alcuni paesi asiatici con ampia disponi- per rispondere rapidamente a uno shock petrolifero. bilità di carbone, sono emersi produttori marginali di PVC usando l’acetilene, impedendo I costi dell’energia, tallone di Achille dell’industria europea. ai prezzi del polivinilcloruro di scendere ulteCosto medio dell’etilene in Europa rispetto al nord America. riormente.

I prodotti chimici i cui prezzi e costi sono entrambi slegati dal petrolio probabilmente subiranno un impatto minimo sui margini da uno shock petrolifero. Per esempio, alcuni additivi per lubrificanti sono generalmente valutati in base al valore d’uso o di sostituzione, e hanno pochissimi componenti di costo legati al petrolio. I margini per questi prodotti chimici sembrano essere relativamente insensibili ai cambiamenti dei prezzi del petrolio.

ADATTABILITÀ La cosa più importante per tutti i produttori chimici, in particolare quelli che si occupano di materie prime, è la necessità di essere adat-

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ENERGIA

Crescita della domanda di petrolio per settore, 2017-2030.

BOX 2 10

VOLATILITÀ SINONIMO DI OPPORTUNITÀ? radizionalmente, l’aumento dei prezzi del greggio farà salire i costi petrolchimici e i prezzi di mercato di molti intermedi chimici a valle e delle materie plastiche. Mentre l’influenza del petrolio sui costi petrolchimici rimane invariata, i mercati energetici continuano ad evolversi e le implicazioni di investimento per l’industria petrolchimica sono diventate più complesse. Tuttavia, le aziende chimiche non dovrebbero necessariamente temere la volatilità del prezzo del petrolio; infatti, le più organizzate assaporeranno le opportunità che presenta. Con un investimento disciplinato nelle capacità organizzative e nell’adattabilità, i produttori possono pianificare efficacemente, rispondere e beneficiare degli shock del prezzo del petrolio.

m/d

T

8

6

4

2

0

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Aviation

Road freight

Petrolchemic...

Demand grwoth 2017-2030

(M&A, Due Diligence, Investment Optimization)

Legal Counsel (Expert Witness, Technical Advisory, Antitrust Advisory

FEEDSTOCKS

Crude Oil

Raw Materials & Intermediates & Additives Resins tives Intermediates Colorants/Pigments Solvents

Bio Source

La previsione strategica si esplica nel determinare rapidamente la giusta direzione da prendere di fronte a un ambiente in rapido cambiamento, essa è basata sulla sua capacità di monitorare le variazioni del prezzo del petrolio attraverso gli indicatori del prezzo e sviluppare buone capacità analitiche. Poi, l’analisi dell’esposizione del portafoglio, richiede una revisione microeconomica periodica delle strutture di costo e dei meccanismi di prezzo per i loro prodotti, per ogni supply chain e regione, stabilendo sia la

48

Passengers vehicles

Private Equity & Investment Banking

Natural Gas

La catena del valore dei servizi del gruppo chimico ChemQuest.

Shipping and other

Formulated Products Coatings Adhesives & Sealants & Pressure Sensitive Adhesives Plastics & Composites Elastomers Personal Care Household, Industrial & Institutional Cleaners Graphic Arts (Inks, Barrier & Film Coatings & Heat Seals) Lubricants Agricultural Chemicals Active Pharmaceutical Ingredients (API)

Channels to Market

Application & Process Equipment

End Use Markets Transportation Construction – Architectural Manufacturing & Assembly (OEM) Durable Products Refinish & Aftermarket Packaging Infrastructure, Protective & Industrial (OEM/MRO) Marine Consumer/DIY Cosmetics Sun, Skin & Hair Care Home Care Laundry Care Etc.

grandezza che la tempistica dell’impatto dei movimenti del prezzo del greggio. Ottimizzare il rischio è fondamentale, le aziende dovrebbero intraprendere un’azione decisiva per capire qual è il livello di rischio accettabile per il loro business, poi eliminare i rischi indesiderati spostandoli attraverso la contrattazione, la copertura finanziaria e le scelte operative interne (per esempio, l’approvvigionamento di materie prime alternative).

L’agilità manageriale si riferisce alla velocità con cui i re-

sponsabili possono spostare rapidamente il focus delle loro organizzazioni e allinearsi su nuove priorità. Per far ciò, le aziende possono creare un gruppo decisionale senior e interfunzionale. In ambienti di presso altamente volatili, le decisioni devono essere prese molto più rapidamente e ad alti livelli, rispetto ai periodi di relativa stabilità. Convocare rapidamente e responsabilizzare questi team è fondamentale, poiché dovrebbero avere la responsabilità decisionale durante gli shock. Uno dei loro compiti dovrebbe essere riallocare le risorse alle funzioni critiche. I produttori hanno bisogno di flessibilità per sostenere funzioni e attività sovraccariche con risorse provenienti da altre aree meno critiche. In definitiva, questo si riduce ad avere un management che agisce nell’interesse dell’organizzazione nel suo complesso e che non si concentri solo sui settori di propria responsabilità.

Le capacità funzionali sono messe alla prova durante i grandi shock, poiché i processi standard progettati per un’evoluzione costante del mercato non funzionano più. Tipicamente, osserviamo che una pressione significativa è posta sulle funzioni commerciali e di sourcing, che devono eseguire rapidamente le azioni per catturare il valore e minimizzare le minacce. Una forte adattabilità funzionale richiede alle aziende di tradurre rapidamente le priorità in azioni concrete, identificando le sacche di valore in gioco (per esempio, i clienti a rischio, o passare ad altri fornitori) e sviluppando piani d’azione chiari e specifici che i team commerciali devono implementare. Per ridurre i passi falsi e concentrarsi sulle aspettative, le funzioni aziendali devono comunicare rapidamente le nuove priorità, la velocità è essenziale per fornire una guida a tutti gli stakeholder legittimi e gestire le mosse immediate. La chiave, per un’esecuzione di successo, è spostare il processo decisionale dal pilota automatico al manuale e guidare il monitoraggio quotidiano delle performance. Questo potrebbe essere effettuato al meglio attraverso un approccio “war-room”, riunendo i dati di mercato, i decisori e il monitoraggio delle performance finanziarie. Infine, è necessario non perdere mai di vista l’eccellenza operativa, nel nuovo ambiente ad alto prezzo del petrolio che, per ora, prevale, l’eccellenza nelle operazioni e nell’efficienza degli investimenti in conto capitale è più importante che mai, per riconquistare almeno una parte della precedente redditività.

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PRODUZIONE

BIOTECH, DAL LABORATORIO AL LETTO DEL PAZIENTE NEL MONDO, IL 50% DEI FARMACI IN SPERIMENTAZIONE CLINICA SONO BIOTECNOLOGICI. QUESTE TECNOLOGIE SONO ANCHE ALLA BASE DELL’INTERO PROCESSO DI DRUG DISCOVERY, OLTRE AD ATTRAVERSARE TRASVERSALMENTE TUTTO IL SETTORE DELLA SALUTE: DALLA DIAGNOSTICA AI VACCINI FINO ALLE TERAPIE. ECCO I DATI DEL RAPPORTO ANNUALE REDATTO DA ASSOBIOTEC – FEDERCHIMICA ED ENEA

A

ssobiotec - Federchimica, l’associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie, ha presentato online lo scorso luglio il rapporto annuale sulle biotecnologie in Italia, il BioInItaly Report, realizzato grazie all’ormai consolidata collaborazione con ENEA, offrendo una fotografia aggiornata dei numeri del comparto nazionale e delle attività di ricerca e sviluppo. Il presente rapporto è stato redatto sulla base delle analisi ed elaborazioni terminate nel giugno 2021.

I dati utilizzati nel lavoro derivano dalle informazioni rilevate direttamente presso le imprese del settore a fine 2020, dai bilanci 2019 depositati nel corso del 2020 e da altre fonti di dati pubblici del Sistema Statistico Nazionale.

BIOTECH: DI COSA SI TRATTA? Le biotecnologie sono tecnologie che utilizzano organismi viventi come batteri, lieviti, cellule vegetali e animali o parti di essi per sviluppare prodotti e processi. Definite nel 2009, dalla Comunità Europea, Key Enabling Technology rappresentano vere e proprie tecnologie abilitanti per tanti

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comparti industriali, fornendo attraverso le loro innumerevoli e diverse applicazioni risposte a molteplici esigenze sempre più urgenti della società moderna a livello di salute pubblica, cura dell’ambiente, agricoltura, alimentazione, sviluppo sostenibile.

Secondo le stime dell’OCSE, le biotecnologie nel 2030 avranno un peso enorme nell’economia mondiale: saranno biotech l’80% dei prodotti farmaceutici, il 50% dei prodotti agricoli e il 35% dei prodotti chimici e industriali, incidendo nel complesso per il 2,7% del PIL globale.

Sempre entro il 2030, inoltre, si stima che la popolazione mondiale crescerà del 28%, dai 6,5 miliardi del 2005 a 8,3 miliardi, e il reddito medio annuo globale procapite subirà un incremento del 57%, dai 5.900 dollari del 2005 a 8.600 dollari. Una popolazione mondiale più numerosa e ricca farà, quindi, crescere la domanda globale di servizi sanitari che aumentino la qualità e la durata della vita, al pari della domanda di risorse naturali essenziali, come cibo, mangimi per animali, fibre per abbigliamento e arredamento, acqua pulita ed energia.

Le biotecnologie offrono le soluzioni tecnologiche per af-

frontare in modo efficace queste sfide, rappresentando già oggi lo strumento per il raggiungimento di traguardi totalmente inimmaginabili, fino a qualche anno fa, in diversi settori: dalle Scienze della Vita alla sicurezza alimentare, dall’agricoltura all’industria, fino in generale alla Bioeconomia. Su queste tecnologie abilitanti, secondo Assobiotec – Federchimica ed ENEA, si può e si deve costruire il

rilancio dell’economia e dell’occupazione anche in Italia, dove il comparto del biotech vale circa 11,5 miliardi di euro, conta un numero di addetti che supera le 13.000 unità e presenta investimenti in ricerca e sviluppo per più di 2 miliardi di euro. Per massimizzarne i benefici, serve un ecosistema nazionale che permetta lo sviluppo del settore, favorendo l’innovazione.

I numeri della filiera Life Sciences in Italia. Fonte: rielaborazione Confindustria 2020.

Il settore delle Scienze della Vita è un settore strategico per il Paese. In Italia il valore aggiunto dell’intera Filiera Life Science rappresenta il 10% del PIL, con un numero di addetti pari circa a 1,75 milioni.

La Filiera della Scienza della Vita Vale il 10% del PIL nazionale in termini di valore aggiunto

207,5 miliardi di euro in termini di valore di produzione

Impiega oltre 1,74 milioni di addetti sul territorio nazionale

Sanità

Ricerca

Oltre 1.000 istituti di cura collaborano con il SSN

51 IRCCS che lavorano ricerche e innovazione

DI cui il 48% privati accreditati, a cui si aggiungono ore strutture socio-sanitarie

DI cui 30 sono privati e 21 pubblici

Farmaceutica Oltre 740 unità locali attive in Italia

34 miliardi di euro di valore della produzione

Di cui 200 aziende biotech

66.500 addetti

32 miliardi di euro di export

Gli investimenti in R&S sibi pari all’1,39% del PIL vs l’obiettivo UE del 3%

Si stimano 4,9 miliardi di euro in R&S in scienze medico-sanitarie

Di cui i 0,5 punti + il contributo pubblico

Di cui il 68% del settore privato

Dispositivi medici Oltre 3.950 imprese attive nella filiera del dispositivo medico

Un mercato che vale 16,5 miliardi Di cui 5,1 miliardi generati dall’export

76.400 addetti occupati

Di cui il 10% in R&S

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PRODUZIONE

Sintesi grafica del tavolo di lavoro.

L’IMPIEGO DELLE BIOTECNOLOGIE IN ITALIA

prodotti diagnostici. Sono la strada per rendere più resistenti le varietà vegetali, preservando il nostro patrimonio di biodiversità, salvaguardando la capacità delle varietà vegetali dal rischio di soccombere alle aggressioni parassitarie. Sono valido strumento per aumentare le produzioni senza estendere le superfici coltivate, ridurre i consumi di acqua in agricoltura e gli effetti delle avversità ambientali.

E, ancora, sono elemento chiave per caratterizzare gli alimenti, garantendone attraverso l’impronta digitale genetica l’origine, la composizione, le caratteristiche reali, a salvaguardia del consumatore anche per quanto riguarda le contaminazioni.

Sono, infine, motore per dare reale slancio alla bioeconomia e alla bioeconomia circolare, modelli sui quali sempre più si dovrà puntare se si vogliono salvaguardare gli ecosistemi naturali, la salute di tutti e quella del pianeta.

E l’elenco potrebbe ancora andare avanti per molto. Un elemento su tutti è chiaro: l’OCSE ci dice che le biotecnologie nel 2030 avranno un peso enorme nell’economia mondiale. Saranno biotech l’80% dei prodotti farmaceutici, il 50% dei prodotti agricoli e il 35% dei prodotti chimici e industriali, incidendo complessivamente per il 2,7% del PIL globale.

Il comparto del biotech italiano vale circa 11,5 miliardi di euro, conta un numero di addetti che supera le 13.000 unità e presenta investimenti in ricerca e sviluppo per più di 2 miliardi di euro (BioInItaly Report 2020, Assobiotec-ENEA). In questo metasettore, l’Italia vanta imprese d’eccellenza, che operano nei diversi ambiti di applicazione: la salute, attraverso la produzione di nuovi farmaci, vaccini e prodotti diagnostici, che ottengono eccellenti riNell’area delle Scienze sultati in termini di export; la bioecodella Vita ormai il 50% dei nomia di cui le biotecnologie sono una far­maci in sperimentazione RICONOSCERE IL VALORE leva di innovazione importantissima, DELL’INNOVAZIONE clinica nel mondo sono centrale sia per il settore agricolo che NELLE LIFE SCIENCE biotec­nologici industriale, in un’ottica che concilia sviluppo economico e tutela dell’ambiente.

Nel mondo, il 50% dei farmaci in sperimentazione clinica sono biotecnologici.

Oggi le moderne biotecnologie, affinate ed evoQueste tecnologie sono anche alla base dell’inlute, rappresentano lo strumento per il raggiungimento tero processo di drug discovery, oltre ad attraversare di traguardi fino a qualche anno fa totalmente inimma- trasversalmente tutto il settore della Salute: dalla diagnoginabili. Infatti, sono soluzione per offrire prospettiva di stica (sia i tamponi che i test sierologici sono biotech) vita a pazienti che in passato non l’avevano; sono stru- ai vaccini (i vaccini sono prodotti biotech) – due aree mento per migliorare le condizioni di salute in persone rivelatesi cruciali nel periodo dell’emergenza pandemica colpite da leucemie, linfomi, mielomi, malattie rare; sono – fino alle terapie. speranza per tante patologie che non trovano ancora ri- Le biotecnologie costituiscono un motore strategico sposte terapeutiche adeguate, con un forte interesse della dell’innovazione nelle Scienze della Vita, un comparto ricerca biotech verso l’oncologia, le malattie infettive e i che già vale circa il 10% del Pil nazionale, con un nu-

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Distribuzione percentuale imprese.

ENEA - Direzione Innovazione e Sviluppo – Servizio MARK. Centro Studi Assobiotec®.

mero di addetti pari a circa 1.75 milioni. In Italia, quello delle Life Science, si conferma un settore molto dinamico e ad alto tasso di innovazione, il cui valore necessita di essere riconosciuto in tutta la filiera, dalla sperimentazione all’accesso al mercato.

L’attività delle imprese biotecnologiche si conferma concentrata prevalentemente nell’ambito della salute umana.

30%

50%

Da qui, la richiesta delle seguenti policy, emerse dal tavolo di lavoro dedicato, seSalute guendo il viaggio del farmaco: Industria • Sbloccare la sperimentazione animae ambiente le, allineando la legislazione italiana a Agricoltura e zootecnia quella europea, attraverso un recepiGPTA mento non restrittivo della relativa direttiva, consentendo la sperimentazione sugli animali ogni qual volta non sia possibile ricorrere a metodi alternativi.

• Creare centri d’eccellenza italiani, sul modello dei “Catapult” inglesi e svedesi, per rafforzare la capacità del Paese di generare conoscenza e valore. In questo modo, si mettono gli Enti di ricerca pubblici e non profit, gli Spin-off, le Start up e le PMI nazionali, nelle condizioni di testare, sviluppare e scalare i propri progetti di ricerca, aumentandone il valore e la spendibilità all’interno di rapporti di collaborazione con investitori privati.

• Velocizzare il processo di approvazione delle sperimentazioni cliniche, in linea con i termini previsti dalla legislazione europea, seguendo queste direttrici: I. avviando il processo di riordino dei Comitati Etici; II. garantendo semplicità e tempi congrui delle relative procedure amministrative; III. gestendo con regole trasparenti la questione del conflitto di interessi.

• Rafforzare il tessuto produttivo bio-farmaceutico, favorendo una trasformazione degli impianti produttivi italiani, nell’ottica di valorizzare la produzione innovativa e biotecnologica.

• Rivedere in profondità il sistema di governance farmaceutica, considerato superato e penalizzante per l’innovazione con il payback della spesa convenzionata/ospedaliera, che colpisce soprattutto le aziende che innovano e portano valore a pazienti e SSN. Da qui, è emersa la raccomandazione a rimodulare nel breve periodo i tetti di spesa, adeguandoli, nel medio, alle effettive necessità

12%

8%

Tra il 2014 e il 2019 si registra, tuttavia, una tendenziale espansione delle quote relative alle imprese che sviluppano applicazioni biotecnologiche per l’industria e l’ambiente oltre che per l’agricoltura e la zootecnica.

terapeutiche del Paese, superando la logica dei silos e tenendo conto di tutti i benefici apportati. La nuova governance dovrebbe avere come principio fondante quello di garantire che il finanziamento pubblico sia adeguato alla domanda farmaceutica pubblica, rendendola, quindi, per definizione sostenibile.

Nell’area delle Scienze della Vita ormai il 50% dei farmaci in sperimentazione clinica nel mondo sono biotecnologici e la percentuale di prodotti biologici autorizzati per l’immissione in commercio cresce di anno in anno.

I biologici in sperimentazione in Italia sfiorano il 42% circa (Elaborazione Assobiotec su dati AIFA, 2018).

Le biotecnologie sono anche alla base dell’intero processo di drug discovery, anche nel caso di molecole non biotecnologiche, come le cosiddette small molecules, ovvero molecole di sintesi paragonabili ai farmaci tradizionali.

Le biotecnologie, inoltre, attraversano trasversalmente tutto il settore della Salute, non limitandosi all’area delle terapie, ma coprendo anche i settori della diagnostica (sia i tamponi che i test sierologici sono biotech) e della prevenzione (i vaccini sono prodotti biotech), due aree rivelatesi cruciali nel periodo dell’emergenza pandemica.

Per evidenziare ancor più l’importanza di questa tecnologia e delle sinergie tra i diversi settori, basti pensare alle nuove metodiche di companion diagnostic, che permettono di affrontare in maniera più efficace e precisa la gestione delle esigenze terapeutiche del paziente, prevalentemente

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PRODUZIONE

oncologico: il tipo di farmaco da usare, le dosi e la somministrazione, sono valutati sulla base della specifica mutazione genetica presente nel paziente. Un vantaggio per il paziente, quindi, ma anche per l’intero sistema economico, grazie all’ottimizzazione dell’uso delle risorse e alla razionalizzazione dei costi sanitari pubblici. Elemento chiave di un settore, quello delle Scienze della Vita, che in Italia si conferma molto dinamico e ad alto tasso di innovazione.

I PUNTI DI FORZA E DI DEBOLEZZA Vediamo ora i punti di forza e di debolezza a livello nazionale dai quali partire per lo sviluppo sostenibile attuale e futuro attraverso le biotecnologie.

Punti di forza • Competenze cliniche diffuse sul territorio in Centri Universitari e IRCCS, riconosciute a livello internazionale.

• Ottimo valore della produzione farmaceutica: con un valore della produzione nel 2018 pari a 32,2 miliardi di euro, l’Italia si conferma in una posizione di leadership europea nella produzione farmaceutica, dopo che nel 2017, secondo i dati disponibili, il nostro Paese aveva superato la Germania con un valore di 31,2 miliardi di euro. È importante però chiarire che si tratta per lo più di una produzione fortemente incentrata su principi attivi di sintesi chimica e su farmaci che hanno perso la copertura brevettuale (off patent), sviluppata in stabi-

800 700 600 500 400 300 200 100 0

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limenti datati. Elementi che rappresentano un fattore di rischio in termini sia di volumi che di valori nel medio-lungo termine.

• Esistenza di centri di eccellenza sia in area diagnostica che nel settore dei vaccini.

• Specifiche competenze in aree considerate critiche per il futuro della medicina personalizzata: malattie rare, terapie avanzate, oncologia, sistema nervoso centrale, ecc.

• Alto tasso di crescita delle esportazioni: a livello di export, con un valore pari a circa 26 miliardi di euro, l’Italia si posiziona tra i primi 10 esportatori del mondo.

• Riconosciuta eccellenza delle maestranze italiane: chimici e tecnologi farmaceutici, biotecnologi, bio-ingegneri, biologi e tecnici in generale, vengono considerati eccellenti a livello internazionale.

• Costo del lavoro competitivo rispetto a molti Paesi occidentali concorrenti.

• Percorsi di scientific advice e di early access per i farmaci innovativi (p.es. legge 648), anche se un po’ “arrugginiti” negli ultimi tempi.

Punti di debolezza • Basso numero di ricercatori, scarsa capacità di attrarre talenti: l’Italia ha un primato negativo per numero di ricercatori che fanno ricerca sul territorio nazionale e il disavanzo peggiore in Europa tra ricercatori nazionali che vincono un grant europeo lavorando in strutture straniere e ricercatori stranieri che lo vincono lavorando presso strutture del nostro Paese.

• Recepimento restrittivo e con limitazioni di diverse direttive europee, L’evoluzione del comparto. Numero di imprese biotech in Italia. ENEA dalla sperimentazione animale alla Direzione Innovazione e Sviluppo – Servizio MARK. Centro Studi Assobiotec®. sperimentazione clinica: in particolare, per ciò che riguarda i trial clinici, 751 permangono tempi eccessivamente 735 738 724 721 658 686 lunghi per avviare uno studio (solo 574 592 624 544 a titolo di esempio, Italia 17 setti505 478 mane vs. Regno Unito 5 settimane e Germania 9 settimane); scarso coordinamento e disomogeneità delle regole fra Comitati Etici; difficoltà di contrattualizzare in tempi rapidi le sperimentazioni per il mancato 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 utilizzo di un “contratto unico” fra *il dato sul numero delle imprese attive a fine 2020 è provvisorio e sottostimato, in quanto diverse imprese promotori dello studio e centri clibiotech costituitesi di recente sfuggono inevitabilmente alla rilevazione condotta nel corso del 2020 nici; una ridotta presenza di Centri e personale dedicati alla sperimentaLuglio 2021

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zione nei principali ospedali italiani. Queste debolezze contribuiscono a rendere l’Italia meno competitiva nell’attrarre ricerca ai livelli che consentirebbe la qualità dei nostri ricercatori, sia pre-clinici che clinici.

• Stabilimenti produttivi datati: la pur eccellente produzione nazionale avviene in stabilimenti datati, anche se in gran parte ammodernati.

• Produzione fortemente incentrata su principi attivi di sintesi chimica e su farmaci off patent, ovvero medicinali che hanno perso la copertura brevettuale, con conseguenti prospettive di valore in diminuzione. Inoltre, i processi decisionali per ottenere le autorizzazioni necessarie per l’apertura di nuovi stabilimenti produttivi, per le modifiche GMP necessarie negli stabilimenti esistenti, per lo sviluppo e utilizzo di nuovi farmaci, sono lenti e farraginosi, caratterizzati da interpretazioni più restrittive rispetto alle norme GMP europee a cui fanno riferimento, e spesso sono duplicati a livello regionale e locale.

• Questi elementi rappresentano un fattore di rischio in termini sia di volumi che di valori nel medio- lungo termine, testimoniato dal susseguirsi di chiusure e cessioni di impianti produttivi da parte di grandi multinazionali a terzocontisti, mestiere certamente rispettabile, ma non adeguato a portare il Paese nel futuro né a produrre PIL e occupazione qualificata: quando le produzioni più tradizionali e con margini meno remunerativi si sposteranno verso Paesi a più basso costo del lavoro, l’Italia rischia di non essere pronta ad affrontare le nuove sfide, perdendo l’opportunità di far leva sulle eccellenze delle proprie maestranze e sull’esistenza di un tessuto e di una cultura produttivi di primo livello, per partecipare alla corsa mondiale alla produzione di proteine ricombinanti, anticorpi monoclonali, terapie avanzate e rigenerative, tecnologie CAR-T e CRISPR, vaccini e diagnostici, la cui richiesta crescerà sulla base di analisi che partono dalle sperimentazioni cliniche di fase dalla I alla II attualmente in corso.

• In termini di accesso alle terapie e di riconoscimento del valore della ricerca innovativa che si è fatta prodotto, l’Italia detiene il primato dei tempi più lunghi di accesso e dei prezzi più bassi tra i Paesi dell’Europa che conta.

• Tali tempi lunghi sono gravati da ingiustificata lentezza burocratica (è stato calcolato che più del 50% del tempo che intercorre tra la domanda di autorizzazione e l’AIC è speso da passaggi burocratici senza alcuna creazione di valore né per il paziente né per il SSN) e da eccessiva frammentazione regionale: per ottenere l’accesso, è in-

fatti necessaria l’introduzione del farmaco nei prontuari terapeutici regionali per le Regioni che lo richiedono, con tempi e modalità diverse in ciascuna Regione.

L’attuale sistema di governo della spesa farmaceutica, infine, parte con un problema di fondo: il finanziamento pubblico per la spesa farmaceutica non è sufficiente a coprire la domanda pubblica corrente, con particolare riferimento al sottofinanziamento della spesa farmaceutica ospedaliera, dove arriva gran parte dell’innovazione e dove si rileva il massimo livello di appropriatezza terapeutica, grazie agli strumenti di registri, piani terapeutici, etc. Il meccanismo del payback, con il 50% del ripiano a carico delle imprese, rallenta e scoraggia l’immissione di terapie innovative sul territorio nazionale, peggiorando ulteriormente l’attrattività del sistema italiano.

RIPARTIRE DA QUI PER UN PIANETA PIÙ SOSTENIBILE Negli ultimi dieci anni le biotecnologie si sono ritagliate un ruolo di game changer nelle politiche di sviluppo sostenibile di diversi Paesi del mondo, all’interno di quello che è stato definito come il paradigma della bioeconomia circolare. Un settore in costante crescita, che in Italia vale circa 345 miliardi di euro - pari al 10,1% del valore della produzione - occupando oltre 2 milioni di persone (dati 2018). Numeri che posizionano il nostro Paese al terzo posto in Europa, dopo Germania (414 miliardi) e Francia (359 miliardi).

Nel 2017 l’Italia ha messo in campo una strategia nazionale per la bioeconomia, che è stata rivista nel 2019 dal Gruppo di coordinamento nazionale per la Bioeconomia della Presidenza del Consiglio, per allinearla alle nuove priorità del Paese in questo ambito (circolarità, digitalizzazione, rigenerazione territoriale, bioeconomia delle città, etc.).

Successivamente, nel 2020, è stato presentato un suo piano di implementazione nei territori (Implementation Action Plan, 2020-2025) insieme a un documento di indirizzo per il recovery del Paese, “La bioeconomia circolare: suo ruolo per la ripresa economica, sociale, sanitaria ed ambientale del Paese”, dimostrando una particolare sensibilità su questo tema. In questo contesto, a giocare un ruolo cruciale sono le biotecnologie industriali e agricole, che rappresentano la principale leva di innovazione per la bioeconomia.

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STOCCAGGIO E DISTRIBUZIONE A colloquio con il team di progetto: per KERAKOLL Stefano Ghisellini, Project Leader; Alessandro Lugli, Chief Information Officer; Marco Cuoghi, Supply Chain Leader

per TESISQUARE Luca Portanova, Solution e Delivery Manager; Paolo Masoero, Account Manager

KERAKOLL: LA GESTIONE DEL TRASPORTO COME SERVIZIO AL CLIENTE

ECCELLENZA MADE IN ITALY NEL SETTORE DEI MATERIALI PER COSTRUZIONI, CON UNA SPICCATA ATTITUDINE ALLA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE, KERAKOLL HA AVVIATO, IN COLLABORAZIONE CON TESISQUARE, UN IMPORTANTE PROGETTO DI TRASFORMAZIONE AZIENDALE, RELATIVO ALLA GESTIONE DEL PROCESSO DI TRASPORTO. DA SITUAZIONE ACCESSORIA E GESTITA ESTERNAMENTE, A SERVIZIO STRATEGICO E FONTE DI VALORE ANCHE A LIVELLO COMMERCIALE

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Chimica Magazine: Vi chiediamo innanzitutto un profilo dell’azienda cliente, per capire le sue specificità e le sue esigenze.

Stefano Ghisellini: Kerakoll nasce nel 1968 a Sassuolo

dall’intuizione del nostro Presidente Romano Sghedoni che, per differenziarsi sul mercato locale, cominciò a sperimentare nel garage di casa nuovi collanti per le piastrelle.

Sotto la sua guida Kerakoll diventa leader di settore e, dagli anni 2000, assume un ruolo da protagonista sullo scenario internazionale dedicandosi con decisione alla ricerca di nuove soluzioni per continuare sempre a distinguersi sul mercato, con specifico riferimento allo sviluppo di nuovi materiali rigorosamente ecosostenibili. Oggi Kerakoll è leader mondiale nelle soluzioni per costruire e vivere nel rispetto dell’ambiente e del benessere abitativo, dispone di dodici filiali nel mondo ed esporta in oltre cento Paesi. Nel 2020 il fatturato del Gruppo Kerakoll ha raggiunto i 486 mln/euro con una quota export del 45%. In totale, in Italia Kerakoll produce e spedisce più di 680.000 Ton/anno.

Andando più in dettaglio nella gestione della supply chain, oggi i prodotti Kerakoll si caratterizzano per una notevole variabilità, in quanto l’azienda ha ampliato la sua gamma con l’inserimento di merceologie estremamente diversificate, che comprendono anche componenti, sistemi e so-

luzioni di supporto alle costruzioni. Per la maggior parte questi materiali si possono confezionare e movimentare su pallet, ma questo non vale per tutti e comunque si tratta quasi sempre di oggetti pesanti e voluminosi. Oltre all’ampia gamma di prodotti a catalogo, inoltre, Kerakoll è in grado di supportare il cliente nella realizzazione di soluzioni personalizzate, che prevedono quindi una gestione puntuale, diversa dalla semplice alimentazione di stock a magazzino.

CM: Il progetto di cui stiamo parlando riguarda in particolare la fase di trasporto. Come si svolgeva in precedenza?

SG: La strategia di Kerakoll è da sempre fornire il massimo livello di servizio al cliente finale. La proposta di Kerakoll è di avere sempre tutta la merce pronta e disponibile nei centri distribuzione, per essere consegnata ai trasportatori inviati dai nostri clienti. Kerakoll infatti non ha mai gestito in prima persona il trasporto del prodotto finito: questo era interamente a cura del cliente. Quello che abbiamo sempre fatto è di avere a disposizione tutti i dati necessari e attivare nel minore tempo possibile il processo di preparazione ed evasione ordini. La gestione era, per così dire, “spontanea”: ogni trasportatore poteva arrivare praticamente in qualsiasi momento e richiedere la sua merce. Questo modello è di-

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STOCCAGGIO E DISTRIBUZIONE

ventato difficilmente sostenibile nell’impegno delle risorse e spazi di magazzino, nel rispetto degli elevati standard di livello di servizio voluti da Kerakoll e in coerenza con un’idea moderna di supply chain.

CM: Qual era dunque il vostro obiettivo principale: agevolare l’accesso dei trasportatori al magazzino o migliorare le vostre operazioni interne?

SG: Naturalmente entrambi, ma nessuno dei due è stato prioritario nell’avvio di questo progetto. Quello che abbiamo capito, in realtà, è che serviva un nuovo approccio aziendale, in grado di trasformare una fase sempre considerata accessoria, in una fonte di valore aggiunto rivolta al cliente. In pratica, volevamo che il trasporto diventasse uno dei numerosi servizi che possiamo offrire, o in altri termini, ingrediente strategico di un miglior servizio offerto al cliente. Quello che dovevamo affrontare dunque non era l’inserimento di un nuovo applicativo per la gestione più ordinata delle fasi di trasporto, per quanto benvenuta, ma un vero e proprio processo di cambiamento aziendale. Comunque, come effetti pratici, il nuovo sistema doveva consentire sostanzialmente una miglior attività di pianificazione: lato trasportatori, per poter prenotare il proprio ritiro, e lato magazzino, per poter impostare l’attività di movimentazione sulla base degli appuntamenti fissati dai trasportatori stessi.

Ma non solo: oltre alla creazione di un ambiente più collaborativo fra magazzino e trasporto, un altro obiettivo importante che volevamo realizzare, dal punto di vista operativo, era dare alla nostra forza vendite l’informazione di tracking delle consegne in tempo reale. In questa nuova ottica di gestione del trasporto come servizio, volevamo essere in grado di dare al nostro cliente tutte le informazioni sull’effettivo avanzamento del suo ordine, nel suo percorso dal nostro centro distribuzione fino alla sua destinazione finale.

CM: Formulata in questo modo la domanda, come è stata cercata la risposta?

Alessandro Lugli: Come prassi in questi casi, abbiamo

condotto una software selection, per la ricerca del fornitore in grado di sostenerci in questo percorso. La scelta è caduta su Tesisquare, perché già nelle fasi iniziali di confronto e di definizione degli obiettivi di progetto hanno compreso quella che era la nostra reale esigenza: non tanto cambiare la modalità di trasporto, quanto cambiare la

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nostra “idea” di trasporto. Tesisquare ha risposto dunque con una competenza specifica sull’ambito del trasporto, in particolare, grazie all’utilizzo di una piattaforma collaborativa completa, semplice e facilmente scalabile; anche ad altre referenze importanti che ha potuto mostrarci sullo stesso tema; competenza sulla gestione della supply chain in generale; e, soprattutto, capacità di seguirci nell’aspetto più complesso e delicato di questo percorso: la gestione del cambiamento.

Paolo Masoero: Nella discussione di questo progetto è

emerso ben presto che Kerakoll aveva bisogno di un supporto concreto per questo cambio di “paradigma” relativo al trasporto, finalizzato ad uno scenario nel quale l’azienda, i suoi clienti e i rispettivi trasportatori arrivavano ad assumere ruoli diversi da quelli svolti in precedenza. Ecco che, in questa occasione, abbiamo potuto far emergere uno dei nostri punti di forza, che sta infatti nella possibilità di mettere a disposizione del cliente un team completo di professionalità che vanno dagli aspetti più concreti della gestione della supply chain e logistica, fino agli aspetti più teorici e organizzativi di project management e change management. È l’insieme di queste competenze il punto vincente, in grado di accompagnare il cliente non solo nell’avviamento e utilizzo di un nuovo applicativo, in questo caso il TMS (Transportation Management System), ma anche nell’approccio e nell’inserimento di nuove modalità di lavoro.

CM: Passiamo al concreto: come è stato condotto il progetto e quali fasi sono già state realizzate?

Luca Portanova: L’implementazione ha preso il via circa

cinque anni fa, con una fase pilota pensata per verificare l’impatto del nuovo sistema. In autunno 2016 siamo dunque partiti con l’avvio del sistema presso la subsidiary Kerakoll Iberica che dispone di due siti produttivi e un centro distribuzione; all’inizio del 2017, il sistema è stato allargato all’Italia, dove attualmente copre due dei tre centri di distribuzione nazionali (Sassuolo e Rubiera).

Come numeri, dal momento dell’attivazione fino ad agosto 2021, in Spagna abbiamo gestito oltre 50.218 ordini clienti; in Italia, da aprile 2017 ad agosto 2021, gli ordini di trasporto gestiti sono stati 178.215. Da un lato, infatti, il mercato spagnolo è in piena espansione, dall’altro invece in Italia l’avvio del nuovo sistema è avvenuto in modo graduale per alcuni clienti e alcune regioni in particolare arrivando a una copertura del territorio nazionale nel

corso del 2019. Attualmente, i trasportatori già attivati nel TMS sono 45 in Italia e 35 in Spagna. Ad oggi, ogni giorno, il TMS consente di prenotare circa 100 viaggi in Italia e 30 in Spagna.

Marco Cuoghi: Alla fase di informatizzazione e revisione dei processi è stata affiancata una fase di riorganizzazione interna. Per l’implementazione e gestione del servizio a regime è stata creata una nuova figura in ambito commerciale, due in ambito operations, e potenziata l’area Purchase. La nuova figura è impegnata nella raccolta delle esigenze del mercato in termini di servizio di trasporto, riportandole all’interno dell’azienda in un’ottica di miglioramento continuo del servizio offerto al cliente. Lato Operations, le due nuove strutture si occupano rispettivamente della progettazione e gestione della rete distributiva, Logistica, e della gestione quotidiana dei trasporti, Schedulazione Trasporti.

bound di tutta la nostra supply chain, adattando servizio e soluzione informatica in base alle esigenze che stavamo affrontando, strettamente legate alla relazione commerciale che abbiamo con i nostri clienti. Il servizio che offriamo loro, infatti, si connota in modo molto diverso quando, da un approccio “franco fabbrica”, diamo loro la possibilità di scegliere una modalità “franco destino”, con l’aggiunta di soluzioni per la tracciabilità e la gestione intelligente dell’intero percorso.Da questo investimento – che è stato oneroso in termini organizzativi, più che economici – ci aspettiamo innanzitutto un ritorno in termini di una miglior gestione interna. Ma il suo peso non verrà fatto in alcun modo ricadere sul cliente. Perché è dal punto di vista qualitativo che ci aspettiamo il cambiamento più grande nel nostro rapporto con il cliente, grazie alla possibilità di instaurare nuovi elementi di trattativa, di fidelizzazione, di partnership a valore aggiunto.

In questa nuova ottica di gestione del trasporto come ser­vizio, volevamo essere in grado LP: Ad oggi con il sistema TMS si gedi dare al nostro cliente stiscono la pianificazione dei ritiri e la tutte le informazioni prenotazione degli accessi da parte dei sull’effettivo trasportatori, a partire dagli ordini dei avanzamento del clienti. Si genera in questo modo una risuo ordine chiesta di trasporto, poi, a carico avvenuto, CM: Quali funzionalità del sistema TMS sono state attivate?

un avviso di conferma di merce spedita e uscita dal magazzino. Ogni spedizione viene poi tracciata fino alla consegna al cliente finale, registrando anche il dato di esito consegna per la fatturazione.

Il sistema consente anche una gestione puntuale dei costi di trasporto. I trasportatori accedono al sistema TMS su portale web, ciascuno per la sua parte di competenza, e le stesse informazioni sono disponibili per gli operatori di magazzino, che sono dunque costantemente allineati con l’agenda di carico per la giornata. Il TMS oggi consente di gestire, generalmente, tutto ciò che esce dai magazzini per la distribuzione e invio ai clienti. Attualmente il sistema è attivo su tutto il territorio nazionale e copre circa l’80% delle uscite e il magazzino si organizza di conseguenza.

CM: Quali sviluppi sono previsti per il futuro? Come evolverà il sistema?

SG: Innanzitutto, abbiamo appena portato a termine il percorso di messa a regime dei principali flussi di out-

MC: In ottica futura comunque stiamo pen-

sando di ampliare la gestione dei trasporti aumentando l’offerta dei servizi, inserire la piattaforma TMS nella gestione dei trasferimenti intraplant e delle spedizioni dal nostro sito di Zimella (provincia di Verona) e aumentare l’utilizzo delle specificità del software per ottimizzare e velocizzare la gestione quotidiana.

AL: Tornando al software vero e proprio, le principali prospettive di sviluppo vedono a breve l’allargamento del modulo booking anche ai viaggi di trasferimenti interni e spedizioni da Zimella e, nel corso del 2022, ai flussi di inbound, quindi alla gestione degli acquisti e materie prime. In tal modo, il booking verrebbe utilizzato in modo pressoché totale: dai trasportatori che spediscono merce a Kerakoll, da quelli che ritirano merce per Kerakoll e da quelli che spediscono merce per conto di Kerakoll.

A questo punto il cliente che si presenta al ritiro con mezzi propri, probabilmente, rappresenterà solo una quota residuale dei trasporti totali. In realtà, Kerakoll vorrebbe davvero puntare ad una organizzazione ottimale delle sue operazioni logistiche, gestendo tutti i trasporti – inbound e outbound, franco fabbrica e franco destino – con prenotazione mediante il TMS di Tesisquare. Arrivando in questo modo a una nuova capacità di governo, efficiente e centralizzato, della propria supply chain, considerata oggi come leva competitiva a livello internazionale.

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product MONITORAGGIO MACCHINE PIÙ SEMPLICE CON SERIAL DATA RADIO R70

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urck Banner Italia amplia le capacità del segmento di comunicazione Multihop wireless Sure Cross® R70 e semplifica l’accesso alle informazioni di condition monitoring di impianti e macchinari anche in posizioni remote e difficili da raggiungere. La nuova RS70 si presenta come ideale strumento nelle applicazioni di monitoraggio più importanti quali lo stato delle risorse in rotazione, lo stato di cuscinetti, la cavitazione di pompe, squilibri del rotore, riduttori,

news NUOVI TUBI FLESSIBILI CONVOLUTI PTFE DI PARKER

P

arker Hannifin propone i nuovi tubi convoluti PTFE 2030T-V70CON, forniti da Polymer Home Division Europe. Questo nuovo prodotto avanzato è ideale per una vasta gamma di applicazioni esigenti, come quelle che comportano fluidi aggressivi, alta pressione, stress meccanico, alta temperatura, corrosione o raggi UV. L’elevata resistenza chimica li rende adatti a un’ampia gamma di applicazioni che utilizzano fluidi aggressivi, ad esempio per l’uso con sostanze chimiche e gas, nonché con oli idraulici, acqua, aria e vapore.

Ulteriori vantaggi includono l’uso di una treccia in acciaio inossidabile (grado 304) come materiale di rinforzo che evita la corrosione in ambienti bagnati o umidi, mentre il raggio di curvatura ridotto facilita l’installazione e rende i tubi ideali per l’uso in aree ristrette senza attorcigliamenti. Infine, il processo di assemblaggio dei tubi flessibili è semplice e sicuro grazie a un raccordo monopezzo crimpato su tutta la lunghezza del manicotto.

INTERFACCE PERSONALIZZATE MODLINK MSDD

M nei sistemi HVAC, nel comparto delle fillers, per il monitoraggio dei livelli di serbatoi e in quello della temperatura e umidità. La nuova e compatta Serial Data Radio R70 di Turck Banner semplifica il processo dell’installazione dei dispositivi di monitoraggio, amplia la gamma delle reti seriali e supporta le comunicazioni RS485.

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urrelektronik propone le nuove interfacce Modlink MSDD, che consentono il facile accesso ai sistemi di controllo all’interno dell’armadio elettrico per qualsiasi operazione di manutenzione o diagnostica. Non è più necessario aprire l’armadio elettrico, mantenendo così il massimo livello di sicurezza per gli operatori e garantire anche che i componenti all’interno dell’armadio non vengano in contatto con qualsiasi agente presente nell’ambiente esterno.

Grazie alle interfacce Modlink MSDD, quando è necessario effettuare la diagnostica o un intervento di manutenzione su macchinari o impianti l’accesso avviene direttamente dall’esterno in modo sicuro. La serie si caratterizza per design modulare, con oltre 100.000 combinazioni possibili; protezione IP 65 esterna e IP 20 interna; prese internazionali di tutti i tipi, certificazione cURus e UL Type Rating 1, 4, 4x, 12 e 13.

product

news

LEGA DI ALLUMINIO AD ALTA RESISTENZA PER LA STAMPA 3D

E

OS aggiunge un nuovo materiale alla sua gamma di prodotti: EOS Aluminium Al2139 AM, una lega progettata specificamente per l’additive manufacturing (AM), che offre prestazioni eccezionali a temperature elevate fino a 200 ºC. Le migliorate proprietà di resistenza di EOS Aluminium Al2139 AM offrono ai clienti un’eccellente opportunità di ridurre significativamente il peso dei pezzi prodotti senza comprometterne la resistenza. Nello stato trattato termicamente, Al2139 AM raggiunge una resistenza allo snervamento e alla trazione intorno ai 500 MPa (megapascal): la più alta per una lega di alluminio AM. Il materiale ha anche un’alta resistenza a temperature elevate fino a 200 °C e una buona resistenza alla corrosione. I componenti prodotti con EOS Aluminium Al2139 AM possono anche essere elettrolucidati e anodizzati.

SOFTWARE DI PROGETTAZIONE PER LA COSTRUZIONE DI QUADRI ELETTRICI

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hoenix Contact presenta il nuovo software di progettazione clipx Engineer, che consente di progettare e ordinare con efficienza morsettiere, piastre di montaggio equipaggiate e scatole di connessione, nonché di trasferire i dati alla produzione senza interruzioni. L’utilizzo online e offline consente di accedere alla pianificazione da qualsiasi luogo di lavoro. Ciò fornisce due opzioni: lavorare sul progetto localmente sul computer o condividerlo tramite un cloud. Il software di progettazione aumenta l’efficienza dei flussi di lavoro. Le interfacce bidirezionali dei programmi CAE e il collegamento diretto ad applicazioni e configuratori noti, nonché al negozio online di Phoenix Contact semplificano e accelerano i compiti di progettazione che richiedono un grande investimento di tempo.

OMRON LANCIA UN RELÈ AD ALTA CAPACITÀ DI SPUNTO

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mron Electronic Components Europe annuncia il nuovo relè a ritenuta G5RL-K-EL, che offre le elevate prestazioni di spunto necessarie nei sistemi di automazione smart building e nel controllo di carichi capacitivi. Il nuovo relè di potenza a basso profilo – ideale per il controllo di lampade fluorescenti e a LED – presenta un’innovativa struttura a contatto singolo che lo rende una soluzione altamente competitiva. Il nuovo G5RL-K-EL bistabile 16A è omologato secondo lo standard IEC60669-1 e permette di gestire correnti di spunto fino a 255A. Tale capacità lo rende una scelta ottimale per gli ambienti di commutazione impegnativi in cui i carichi presentano enormi variazioni. Il dispositivo è inoltre compatibile con gli standard di sicurezza internazionale per gli elettrodomestici elettrici/elettronici (IEC60335-1). Il design a tenuta consente di risparmiare energia in quanto non è prevista alcuna corrente per mantenere aperto il relè.

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rganizer

SI PARLA DI Anie

36-38

Areti

4

Benedetti&Associates

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Bosch

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ENEA

22-26, 50-55

EOS

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Federchimica

4, 50-55

Hitachi Energy

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Kerakoll

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Murrelektronik

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Omron

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Parker Hannifin

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Phoenix Contact

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Politecnico Milano

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Saleri

21

Siemens

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Siti-B&T

19

Tesisquare

56-59

Turck Banner Università di Pavia

INDICE INSERZIONISTI A&T

27

Biogest

15, IV C

Danfoss

31

IVS

2

Knapp

II C.

KSB Italia

11

Security Brands Solutions

40-41

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Tecnest

42-43

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Texpack

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Gli EVENTI dei settori chimica, energia, industria A&T AUTOMATION & TESTING

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23-02-2022

25-02-2022

Italia

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23-02-2022

25-02-2022

Italia

Torino

ACHEMA 2022

www.achema.de

04-04-2022

08-04-2022

Germania

Francoforte

HANNOVER MESSE

www.hannovermesse.de

25-04-2022

29-04-2022

Germania

Hannover

OMC 2022

www.omc.it/en

10-05-2022

12-05-2022

Italia

Ravenna

IVS INDUSTRIAL VALVES SUMMIT 2022

industrialvalvesummit.com

25-05-2022

26-05-2022

Italia

Bergamo

ZERO EMISSION 2022

www.zeroemission.show

12-10-2022

14-10-2022

Italia

Roma

www.mcter.com

27-10-2022

28-10-2022

Italia

Verona

mcTER Verona mcTER Cogenerazione, mcTER Alimentare Verona

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SUL PROSSIMO NUMERO

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SPECIALE DOSSIER TECNOLOGIE

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Iniziative Editoriali 2022 Gennaio/Febbraio SPECIALE COGENERAZIONE

DOSSIER

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Marzo/Aprile SPECIALE

MANUTENZIONE 4.0

DOSSIER 1

LABORATORI E CERTIFICAZIONI

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Maggio/Giugno SPECIALE

SOSTENIBILITÀ ED ECONOMIA CIRCOLARE

DOSSIER

Settembre/Ottobre SPECIALE

SICUREZZA

DOSSIER 1

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Novembre/Dicembre Questo numero sarà distribuito all’evento A&T AUTOMATION AND TESTING 2022 di Torino.

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