Extra-cell, il progetto di Seed4Innovation sulla bioeconomia

Ogni anno milioni di tonnellate di biomasse provenienti dall’agroalimentare, dalla manutenzione del verde e da altre filiere vengono smaltite o valorizzate solo in minima parte. EXTRA-CELL propone un approccio diverso: trasformare matrici molto diverse tra loro in cellulosa standardizzata, pronta per applicazioni che spaziano dal packaging alla cosmetica, fino al biomedicale e all’edilizia.

EXTRA-CELL è tra i progetti vincitori della quinta edizione di Seed4Innovation, il programma di scouting dell’Università di Milano che sostiene il trasferimento tecnologico dalla ricerca accademica allo sviluppo di soluzioni innovative. Un percorso che accompagna le migliori idee nate in laboratorio verso applicazioni che possano avere un impatto reale sulla società.

Ne abbiamo parlato con Stefano Farris, professore ordinario di Food Packaging al Dipartimento di Scienze per gli alimenti, la nutrizione e l’ambiente (DeFENS) dell’ateneo milanese.

Professor Farris, ogni anno enormi quantità di biomasse agroalimentari e forestali rimangono sottoutilizzate o vengono considerate uno scarto. Qual è il limite degli attuali processi di valorizzazione e quale opportunità avete individuato?

«Le criticità sono essenzialmente due. La prima riguarda la disponibilità della materia prima. Molte biomasse sono soggette a una forte stagionalità: in alcuni periodi dell’anno sono abbondanti, in altri molto meno. Questo rende difficile garantire continuità ai processi produttivi.

La seconda riguarda la valorizzazione stessa della biomassa. Per essere realmente sostenibile è necessario sfruttarne tutte le potenzialità, a partire dall’estrazione e dalla purificazione delle componenti di interesse.

Partendo da questi limiti abbiamo sviluppato una tecnologia che permette di superare quelli che vengono comunemente definiti i principali “gap” del settore. Il cuore del progetto consiste infatti in un processo estrattivo che consente di isolare cellulosa ad elevato grado di purezza partendo da biomasse particolarmente complesse».

EXTRA-CELL punta a produrre cellulosa con caratteristiche standardizzate partendo da biomasse molto diverse tra loro. Perché questo rappresenta un cambio di paradigma rispetto ai processi tradizionali?

«L’innovazione di EXTRA-CELL (estrazione di cellulosa, ndr) non risiede soltanto nel processo estrattivo, ma soprattutto nella sua versatilità. La nostra tecnologia proprietaria consente di trattare nello stesso impianto qualsiasi biomassa che contenga almeno il 20% di cellulosa. Questo significa poter utilizzare indistintamente residui della lavorazione dei cereali, sottoprodotti della filiera del caffè, biomasse provenienti dalla Posidonia oceanica spiaggiata lungo le coste oppure specie infestanti come la canna gigante.

Dal punto di vista industriale il vantaggio è evidente: non siamo più vincolati a una singola materia prima né alla sua disponibilità. Possiamo attingere alle biomasse presenti sul mercato mantenendo costante la qualità del prodotto finale.

Il nostro processo, infatti, “azzera” le differenze tra le diverse matrici vegetali e permette di ottenere una cellulosa con caratteristiche standardizzate, indipendentemente dalla biomassa di partenza.

L’estrazione avviene attraverso un approccio ibrido che combina un processo di natura chimica con un processo di tipo biotecnologico».

La possibilità di modulare le caratteristiche della cellulosa apre scenari molto ampi. Quali sono i settori industriali che potrebbero beneficiare maggiormente di questa tecnologia e dove vedete le prime opportunità di mercato?

«L’aspetto distintivo della nostra tecnologia è che non si limita a estrarre la cellulosa.

Una volta ottenuta la fibra primaria possiamo modificarne le caratteristiche attraverso specifici processi chimico-fisici che ne esaltano le proprietà in funzione della specifica applicazione. Tra i primi settori interessati c’è sicuramente quello del packaging sostenibile, dove la cellulosa può essere utilizzata per realizzare film biodegradabili con caratteristiche molto simili a quelle delle plastiche tradizionali.

Altre applicazioni riguardano la cosmetica, il biomedicale – per esempio per bende e garze in grado di rilasciare principi attivi – e l’edilizia, dove il materiale può contribuire a migliorare le prestazioni dei sistemi isolanti.

Abbiamo inoltre sviluppato prototipi destinati ad applicazioni completamente diverse, come componenti e rivestimenti per dispositivi elettronici, a dimostrazione della grande versatilità della piattaforma tecnologica».

Il vostro progetto si inserisce pienamente nella logica della bioeconomia circolare. Quanto può contribuire a rendere più sostenibili le filiere produttive e, allo stesso tempo, a rafforzare la competitività dell’industria italiana dei materiali bio-based?

«La bioeconomia circolare è uno degli elementi fondanti del progetto. Oggi uno dei principali ostacoli alla diffusione dei materiali bio-based rimane il costo. Nel nostro caso, però, partiamo da materie prime che spesso rappresentano uno scarto e che, in molti casi, vengono addirittura cedute gratuitamente dalle aziende interessate a smaltirle.

Questo ci ha consentito di ridurre sensibilmente la stima dei costi annessi al nostro processo estrattivo, un vantaggio destinato ad aumentare ulteriormente con il passaggio alla produzione su scala industriale. Un altro elemento importante riguarda l’integrazione con gli impianti esistenti. Abbiamo progettato il processo affinché possa essere implementato utilizzando tecnologie industriali già consolidate, senza richiedere investimenti tali da rivoluzionare le linee produttive. Per esempio, le cartiere potrebbero utilizzare la cellulosa ottenuta con la nostra tecnologia sfruttando gli stessi impianti oggi impiegati per lavorare la cellulosa proveniente dal legno. Questo rende la transizione molto più semplice e sostenibile anche dal punto di vista economico.

Il riconoscimento ottenuto con Seed4Innovation rappresenta un importante punto di partenza. Quali saranno le prossime tappe dello sviluppo tecnologico e quali partnership industriali ritenete strategiche per arrivare al mercato?

«Dal punto di vista tecnologico stiamo lavorando soprattutto sulla costruzione della filiera.

Oggi abbiamo già riscontrato un forte interesse sia da parte dei produttori di biomasse sia delle aziende utilizzatrici. Chi opera, per esempio, nella torrefazione del caffè è ben disposto a conferire i propri residui; allo stesso tempo esistono imprese interessate a impiegare la cellulosa ottenuta.

Quello che manca è creare un collegamento stabile tra questi attori: raccogliere le biomasse, trasformarle e distribuirne il prodotto finale ai diversi settori industriali.

Le collaborazioni strategiche saranno quindi soprattutto con aziende della chimica e della trasformazione dei materiali, che possano utilizzare la nostra tecnologia per produrre cellulosa destinata ai diversi mercati applicativi».

La sfida comune a molti progetti universitari è trasformare un risultato scientifico in un’iniziativa imprenditoriale. Qual è la vostra visione per EXTRA-CELL: una licenza industriale, uno spin-off o un’altra forma di trasferimento tecnologico?

«La nostra idea è creare uno spin-off universitario, un percorso che stiamo già avviando. L’obiettivo, tuttavia, non è diventare produttori di cellulosa. Vogliamo sviluppare e trasferire la tecnologia, collaborando con un partner industriale che disponga già delle competenze e degli impianti necessari per realizzare il processo su larga scala.

Le analisi di mercato che stiamo conducendo insieme a un venture capital confermano questa impostazione. Le aziende che operano nella cosmetica, nel packaging o in altri comparti applicativi non sono interessate a gestire internamente un processo estrattivo: preferiscono acquistare un materiale già pronto all’impiego.

Per questo riteniamo che il modello più efficace sia quello di mettere la nostra tecnologia a disposizione di un operatore industriale specializzato, che possa produrre e distribuire la cellulosa destinata ai diversi settori applicativi».