R&I: i filoni di ricerca

Open Innovation

L’opportunità trasversale ed inclusiva dell’open innovation

Con i suoi materiali e il suo know-how, Italcementi ha avuto un ruolo da protagonista nello sviluppo del Paese. La propensione all’innovazione ha portato negli anni allo sviluppo di molti prodotti unici e innovativi con una forte attenzione al tema della sostenibilità.

Il 2023 è un anno importante per la storia di Italcementi. Da novembre la società ha cambiato nome ed è diventata Heidelberg Materials dal nome della capogruppo. In un mondo sempre più globale un’azienda ambiziosa deve avere la lungimiranza di fare scelte importanti per il proprio futuro come quella di adottare il nuovo brand globale del gruppo tedesco Heidelberg Materials, che è tra i maggiori player mondiali del nostro settore. 

E in questa visione strategica rientra anche il concetto di open innovation di Heidelberg Materials in Italia. Nella realtà globalizzata, il contributo di idee esterne - oltre che interne - per progredire nella competenza tecnologica non solo è un’opportunità ma può diventare una necessità di arricchimento, di integrazione per raggiungere obiettivi di crescita più rapidi ed efficaci, se spinti da sinergie trasversali.

Open innovation: l’approccio alla ricerca e all’innovazione
Secondo gli studi di riferimento più autorevoli-, l’open innovation è "l'impiego di flussi consapevoli di conoscenza “outside-in” e “inside-out”, ovvero da e verso il mondo esterno, per accelerare l'innovazione interna ed espandere i mercati per l'uso esterno dell'innovazione" (Henry Chesbrough, 2006, Open Business Models, Cambridge, Harvard Business School Press). 

In questa visione estesa, collaborativa e inclusiva delle attività di ricerca e innovazione, il network di Heidelberg Materials che opera in Italia si compone di partner, fornitori, clienti, consulenti secondo un meccanismo generativo, trasversale e virtuoso che stimola l’innovazione.
In particolare, Heidelberg Materials dà il benvenuto ai centri di ricerca pubblici e privati, al mondo accademico e all’universo delle start-up, in stretta sinergia con i propri laboratori e team di professionisti interni, con il ruolo cruciale di connettere le conoscenze trasversali da diverse fonti e combinarle in soluzioni di innovazione per l’azienda.

Grazie a questo sistema di relazioni, i progetti possono essere lanciati da fonti tecnologiche interne o esterne e nuove tecnologie possono entrare nel processo in varie fasi dello sviluppo. Una volta completati, i progetti possono approdare al mercato in molti modi, ad esempio attraverso licenza o società di spin-off venture, in aggiunta ai canali di marketing e vendita interni. E’ da questo dinamismo che nascono soluzioni e prodotti di elevata qualità di Italcementi per il mercato delle costruzioni, con forte orientamento ai temi della sostenibilità e della digitalizzazione.

Open innovation per la sostenibilità
L’obiettivo di Heidelberg Materials è l’ampliamento del portafoglio di prodotti ed applicazioni sostenibili, attraverso la riduzione delle emissioni di CO2, in linea con gli obiettivi europei al 2030 (Fit for 55) e 2050 (carbon neutrality), nonchè con l’applicazione dei principi dell’economia circolare. Con questo scopo, da un lato nascono le azioni dirette mirate alla riduzione delle emissioni di CO2 attraverso i progetti di Carbon Capture Usage & Storage (CCUS) e dall’altro le attività di ottimizzazione di processo e prodotto. In quest’ultimo ambito si inserisce la gamma di cementi e calcestruzzi eco.build, in grado di ridurre l’impronta carbonica anche grazie all’impiego di materie prime seconde. I cementi e i calcestruzzi della gamma eco.build offrono, infatti, il vantaggio di valorizzare come risorsa sottoprodotti provenienti da altri settori industriali e/o scarti di demolizione e costruzione, creando opportunità concrete di economia circolare nel settore edilizio. 

Collaborazioni con il mondo Universitario
Dal punto di vista della “outside-in open innovation”, sono stati attivati una serie di partenariati con il mondo delle Università. Le principali sinergie sono incentrate su:
•    sviluppo di calcestruzzi, in linea con l’economia circolare, in grado di valorizzare scarti di demolizione e costruzione e/o sottoprodotti industriali come aggregati riciclati fini e grossi e non solo, 
•    calcestruzzi con elevate ed elevatissime prestazioni e durabilità, per la riabilitazione del patrimonio infrastrutturale,
•    matrici cementizie funzionalizzate con materiali di ultima generazione per promuovere l’efficienza energetica degli edifici.
In questo ambito si collocano gli investimenti in borse di studio per giovani laureati o laureandi e, soprattutto, in dottorati di ricerca green e innovativi, come disegnati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza.

Dal punto vista complementare dell’“inside-out open innovation”, Italcementi crede nel vantaggio per il mondo industriale nel far fluire la conoscenza generata al proprio interno verso l’esterno, per contribuire alla crescita del potenziale tecnico a disposizione della comunità industriale. In tal senso promuove la formazione di professionalità sempre più modellate per raccogliere e superare le sfide della transizione digitale, ecologica e sociale. Con questa convinzione, Heidelberg Materials sostiene anche percorsi di Formazione con il brand eco.build Academy con le scuole edili e gli istituti tecnici superiori.

Il ruolo delle Start Up
Anche il contatto con le start-up e le competenze tecniche e digitali che le animano è opportunità preziosa di confronto e scambio. Si tratta di interazioni con realtà, per loro natura, creative, che possono innescare e/o accelerare i percorsi di successo verso i traguardi di tecnologia e sostenibilità della filiera del cemento e del calcestruzzo. Le startup trovano nella relazione con il mondo Heidelberg Materials una fertile occasione, non solo per attrarre nuovi investimenti, ma soprattutto crescere in conoscenza ed esperienza del mercato. La collaborazione con le start-up aiuta a rendere più concreta l’ambizione di Italcementi di offrire un contributo efficace - nel settore del cemento e del calcestruzzo - alla trasformazione digitale e ai progressi globali di sostenibilità, in linea con i Sustainable Development Goals dell’Agenda 2030 adottata da tutti gli Stati Membri delle Nazioni Unite dal 2015.

Gli Highlights dell'innovazione 

Smart SEM - fase 1: Intelligenza artificiale per la determinazione automatica della porosità del clinker

Grazie al machine learning e all'intelligenza artificiale, le immagini del Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) vengono acquisite automaticamente e analizzate per la determinazione della porosità del clinker in collaborazione con Cluster Reply, una società di consulenza specializzata nel fornire un approccio su misura alla trasformazione digitale.

 

Smart SEM - fase 2: Intelligenza artificiale per la determinazione automatica delle fasi del clinker

Grazie al machine learning e all'intelligenza artificiale, le immagini SEM vengono acquisite automaticamente e analizzate per la determinazione delle fasi del clinker in collaborazione con Cluster Reply, una società di consulenza specializzata nel fornire un approccio su misura alla trasformazione digitale.

i.cube Chain APP: Applicazione per la tracciabilità dei provini di calcestruzzo nel processo di controllo qualità

Grazie alla digitalizzazione, il controllo di qualità del processo di produzione del calcestruzzo è migliorato con un'identificazione digitale (codice QR) delle caratteristiche dei campioni in sito, che consente la loro tracciabilità semplificata, rapida e completa.

RESILCO: Cattura e utilizzo di CO2 per la mineralizzazione di rifiuti alcalini

La cattura e l'utilizzo della CO2 per la mineralizzazione di rifiuti alcalini è studiata per il suo utilizzo nella produzione di cemento/calcestruzzo. L'obiettivo è perseguito grazie alla collaborazione con Resilco, azienda italiana che sviluppa e applica soluzioni sostenibili per l'economia circolare e la produzione pulita.

PhD industriale: Incremento di prestazioni e sostenibilità di prodotti cementizi con materiali a base grafenica funzionalizzati ad hoc

In collaborazione con l'Università degli Studi di Padova, nanomateriali a base grafenica vengono funzionalizzati chimicamente per valutarne l'effetto nel favorire la loro dispersione in matrice cementizia e il miglioramento delle prestazioni meccaniche per prodotti a basso contenuto di clinker

Cool it: Riduzione dei consumi elettrici per la climatizzazione estiva di edifici mediante sviluppo di cool material cementizi ad elevata riflettanza solare

Si tratta di un progetto quadriennale finanziato da CSEA (Cassa per i servizi energetici e ambientali) sotto la supervisione dell'ARERA e del Ministero dell'Economia e delle Finanze. Sono stati sviluppati, brevettati e applicati materiali cementizi cool ad alta riflessione nella regione NIR (Near-InfraRed), per pavimentazioni urbane e involucri edilizi. L’obiettivo raggiunto è la validazione della loro azione mitigatrice dell'Isola di Calore Urbana e di contributo al risparmio energetico nella climatizzazione estiva degli edifici. L'effetto benefico è stato misurato prima e dopo i test di invecchiamento accelerato e naturale svolti in collaborazione con ENEA.

MoSoRe: Calcestruzzi a elevatissime prestazioni fibrorinforzati e sostenibili per la riabilitazione di infrastrutture in calcestruzzo armato

Si tratta di un progetto di 3,5 anni finanziato dalla Regione Lombardia. Il focus è sulla mobilità sostenibile e resiliente: i prodotti i.power Rigenera e i.power Rigenera C60 sono stati ottimizzati e applicati per il retrofitting di due ponti deteriorati, dotati poi di sensori (accelerometri, tiltometri) e occhi elettronici (Smart I) per monitorare la loro risposta meccanica rispetto al traffico veicolare. L'Università degli Studi di Brescia ha coordinato sette aziende: Ingenera, Fasternet, ST Microelectronics, ENEA, Genegis, Imbalcarton oltre a Italcementi.

Challenge AHK: Soluzioni digitali per favorire la selezione di scarti di costruzione e demolizione (C&D) da abilitare come aggregati in calcestruzzo circolare

Con il supporto di AHK, la Camera di Commercio italo-tedesca, startup italiane si sono sfidate nell’implementazione di tecnologie di intelligenza artificiale e apprendimento automatico per ottimizzare lo smistamento e la selezione dei rifiuti da costruzione e demolizione (C&D), da testare come aggregati in calcestruzzo. Circularity, startup innovativa dedicata all'economia circolare, ha vinto la competizione di interesse per il nostro business.

eco.build 1 / Sviluppo di nuovi cementi in linea con la norma UNI EN 197-5:2021

Sono stati sviluppati nuovi cementi di tipo Portland composito CEM II/C-M M (contenuto di clinker 50%-64%), non coperti dalla norma EN 197-1. Le relative attività ampliano la disponibilità di cementi a ridotto contenuto di clinker e promuovono una maggiore flessibilità nella combinazione di diversi costituenti principali, aprendo la strada ad applicazioni di calcestruzzo sempre più sostenibili.

eco.build 2/ Attivazione di CEM tipo III per applicazioni sostenibili di calcestruzzo

I cementi tipo III sono ottenuti dalla macinazione di clinker, gesso e loppa granulata d’altoforno. Il loro impiego è principalmente indicato nelle situazioni in cui il calcestruzzo è soggetto ad ambienti chimicamente aggressivi, per la realizzazione di opere ad elevata durabilità e strutture massive. I cementi tipo III offrono l’opportunità di realizzare calcestruzzi sostenibili a ridotta impronta carbonica ed il rispetto dei CAM (Criteri Ambientali Minimi), grazie al loro ridotto contenuto di clinker e più elevato contenuto di riciclato. Di contro, essi rallentano lo sviluppo delle resistenze del calcestruzzo rispetto al cemento Portland, per la minore reattività della loppa rispetto al clinker. In collaborazione con alcuni clienti, il progetto mira ad accelerare la reattività dei cementi tipo III

PhD “Green” Fondi PON R&I 2014-2020 in collaborazione con l’Università degli Studi di Brescia: Cattura ed utilizzo di CO2 per lo sviluppo di nuovi materiali edili sostenibili partendo da sottoprodotti industriali

Supporto al PhD, cofinanziato dall’Università degli Studi di Brescia (Prof.ssa Elza Bontempi) e dai fondi PON Ricerca e Innovazione 2014-2020, per favorire la diffusione di un approccio aperto all’innovazione e di maggiore interscambio tra il mondo della ricerca e il mondo produttivo. Sul piano operativo, viene agevolato lo svolgimento di un periodo di studio e ricerca nelle strutture del Gruppo Heidelberg Materials, con un contributo alle relative spese. Il progetto di dottorato è incentrato sullo studio approfondito del processo di carbonatazione di prodotti di scarto industriali dell’area Bergamo-Brescia, per catturare CO2 e utilizzarla per trasformarli in una nuova risorsa per applicazioni nel settore cemento/calcestruzzo. 

PhD in collaborazione con il Politecnico di Milano: Miglioramento della prestazione energetica degli edifici mediante pannelli ecosostenibili a base cementizia funzionalizzati con materiali a cambiamento di fase (PCM)

In collaborazione con il Politecnico di Milano (prof. V. Carvelli e L. De Nardo), il tema tecnico del progetto di dottorato è lo sviluppo di applicazioni di materiali a cambiamento di fase in matrice cementizia per la termoregolazione e il risparmio energetico degli edifici sostenibili.

PhD cofinanziato nell’ambito del PNRR in collaborazione con l’Università degli Studi di Cagliari: Scarti di costruzione e demolizione (C&D) per il confezionamento di calcestruzzi durevoli/UniCa

In collaborazione con l'Università di Cagliari (prof. M. Sassu, prof. F. Stochino), l’attività di dottorato è improntata alla riduzione dell'impatto ambientale del calcestruzzo con particolare attenzione al consumo delle risorse naturali. Sarà verificata la possibilità di riciclare rifiuti da costruzione e demolizione, sottoprodotti e/o scarti di lavorazioni industriali come aggregati in nuovi calcestruzzi ecosostenibili, valutandone il ridotto impatto ambientale anche grazie alle prestazioni di durabilità.

PhD cofinanziato nell’ambito del PNRR in collaborazione con l’Università degli Studi di Brescia: Aggregati artificiali per calcestruzzi circolari ad elevata durabilità

In collaborazione con l’Università degli Studi di Brescia (Prof. Giovanni Plizzari), il progetto di dottorato è focalizzato su applicazioni di calcestruzzo circolare, progettato con aggregati di riciclo derivanti da sottoprodotti industriali e verifica delle correlate caratteristiche di durabilità e sostenibilità.

Roberto Cucitore

Responsabile Qualità e Innovazione Italcementi

Laureato in Ingegneria Aeronautica, Roberto Cucitore è da oltre 20 anni in Italcementi dove si è occupato di R&D, Assistenza Tecnica e sviluppo tecnico-commerciale di prodotti speciali quali il cemento solfoalluminoso. Attualmente è Responsabile Qualità e Innovazione. Tra le attività più recenti della propria struttura si segnalano l’estensione della certificazione ISO 9001 alla totalità degli impianti della Calcestruzzi SpA e le certificazioni CSC (Concrete Sustainability Council) di Unità Produttive sia cemento che calcestruzzo.

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