Tecnologie

I geopolimeri sono polimeri inorganici sintetici ottenuti da una polvere alluminosilicatica e una soluzione acquosa di idrossidi o silicati alcalini. Il materiale è mesoporoso e si può generare una porosità multidimensionale e funzionale attraverso l’aggiunta di cariche o utilizzo di tecniche specifiche.

B-ME ha sviluppato il primo elettrodo composito termoplastico, a base di poliesteri bio-derivati e bio-degradabili e nanofibre di carbonio. È metal-free, elettricamente conduttivo e con buone proprietà termo-meccaniche, una sfidante combinazione di tre caratteristiche in un singolo prodotto. Al meglio della nostra conoscenza, analoghi elettrodi-film bioderivati termoplastici non sono stati prodotti o resi disponibili in commercio fino ad ora.

Le conchiglie dei molluschi bivalvi sono costituite principalmente da CaCO₃ (ca. 95%), con una piccola frazione di materia organica. Se il minerale venisse recuperato dai gusci, si avrebbe una "miniera" rinnovabile e sostenibile di CaCO₃ "blu". Le conchiglie, anche dopo l'asportazione della carne, mantengono una certa quantità di sostanza organica. Pertanto, come primo passo della produzione di CaCO₃ "blu", è necessario rimuovere i componenti organici, cuocendo i gusci in un forno appropriato, dopo il lavaggio per rimuovere i sali.

Dispositivi biomedicali inerti con funzione portante modulabile dotati di una peculiare microstruttura composita multi-dominio. Il sistema compositivo di riferimento è Zirconia-Allumina con composizione complessiva prevalente di zirconia o allumina customizzabile.

La tecnologia proposta riguarda lo sviluppo di un nuovo filtro solare ottenuto dalle spine di merluzzo, secondo i principi dell’economia circolare. Il filtro solare è una polvere rossiccia,  costituita da idrossiapatite (un fosfato di calcio, componente principale delle ossa umane) modificato con ferro. È preparato con un processo semplice e scalabile (trattamento delle spine in soluzione di ferro e poi a 700 oC) e che può essere adattato per spine di altri pesci. 

Questa tecnologia riguarda lo sviluppo di nuovi filtri fisici/minerali UV eco-sostenibili aventi per obiettivo quello di offrire importanti innovazioni al settore cosmetico, che incoraggiato dalle iniziative Europee nell’ambito Green-Deal, è alla costante ricerca di nuove componenti per una maggiore tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente.

CNR-ISTEC sviluppa compositi geopolimerici per applicazioni termo-strutturali, quali: intercapedini autoportanti; isolanti termici e acustici; barriere termiche e taglia-fuoco; rivestimenti per alta temperatura e damping; stampi e anime per la fonderia; schiume e rivestimenti refrattari. I geopolimeri sono materiali consolidati per via chimica a T<300 °C. Essendo polimeri inorganici senza acqua in struttura tollerano le alte temperature: sono incombustibili, non sviluppano gas o fumi e non esplodono.

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

In ottica di bioeconomia, l’innovazione prevede lo sviluppo di una piattaforma green di conversione di materie prime di origine biologica, come la frazione organica dei rifiuti, in molecole bio-based di valore, non trascurando la produzione di biometano. La logica è quella dei processi “a cascata” con l’integrazione di un pretrattamento termico innovativo seguito da una separazione di fase e da processi di conversione biologica.

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Tecniche deposizione da soluzione chimica di precursori metal-organici hanno permesso la ricerca e lo sviluppo di strati sottili ossidi semplici e composti come Pb(Zr,Ti)O3, e Al2O3, fino all’applicazione industriale in dispositivi piroelettrici o capacitori. Le tecniche di deposizione usano spin-on o dip-coating. I vantaggi di queste tecniche sono:

(i) bassi costi di apparecchiatura e di reattivi

(ii) deposizione su larghe aree

(iii) basse temperature di cristallizzazione

Il Team di ricerca proponente, che opera presso CNR ISTEC, ha brevettato una tecnologia per la produzione degli Smart Polycrystals (SP), policristalli ceramici trasparenti a base di YAG, granato di Al e Y (Y₃Al₅O₁₂), drogato con ioni di terre rare e di metalli di transizione. Gli SP risolvono il problema della riduzione dell’efficienza nei sistemi laser a stato solido, causata dal riscaldamento disomogeneo dei monocristalli durante il processo di emissione.

I geopolimeri appartengono alla classe delle ceramiche consolidate per via chimica: sono sintetizzati a bassa temperatura e sono eco-sostenibili, poiché oltre alla bassa temperatura di consolidamento richiesta dal processo possono essere prodotti anche a partire da materie prime seconde e scarti industriali di varia natura, riducendo così la richiesta energetica e l’impatto ambientale dell’intero ciclo produttivo.