Dispositivi galleggianti innovativi per la raccolta di plastica in mare

Università Mediterranea di Reggio Calabria

Risultato della ricerca:

La ricerca che si intende avviare a valorizzazione riguarda dispositivi galleggianti innovativi per la raccolta di plastica in mare.

Quella della plastica in mare è una delle più grandi problematiche presenti e soprattutto in prospettiva futura, relativamente all’inquinamento ambientale. Oltre all’ovvio impatto negativo sugli ecosistemi marittimi e oceanici, essa può disciogliersi per effetto di raggi ultravioletti e azioni di microbi, generando particelle più piccole, come microplastiche e nanoplastiche. Queste ultime sono facilmente assimilate da organismi viventi, e possono dunque entrare nella catena alimentare, risultando pericolose per tutti i suoi componenti, incluso l’uomo. Questo problema riguarda i mari e gli oceani di tutto il mondo, in cui, secondo i dati del WWF, sono già presenti ben 150 milioni di tonnellate di plastica in mare. Il Mediterraneo è particolarmente colpito da questo fenomeno. In particolare si stima che ogni anno vi vengano sversate ben 570000 tonnellate di plastica e che esso contenga il 7% della microplastica in mare, a fronte di soltanto l’1% delle acque mondiali. In quanto bacino quasi chiuso, peraltro, le correnti fanno tornare sui litorali costieri buona parte dei rifiuti, provocandone l’accumulo e ulteriori disagi, per esempio per le attività turistiche.

Nonostante la gravità del fenomeno, ad oggi non esiste una soluzione universalmente diffusa per contrastarlo in modo efficiente. Tra le più promettenti esistenti, si distinguono dispositivi puntuali, dotati di filtri per la raccolta di plastiche di diversa pezzatura, fino alle microplastiche. Tuttavia questi dispositivi sono utilizzati principalmente all’interno di strutture portuali, il che ne limita l’efficacia complessiva.

Il risultato della ricerca oggetto della presente proposta è riferito ad una classe di dispositivi di raccolta puntuale molto più flessibili e autonome, basate sull’utilizzo di supporti galleggianti, di facile ormeggio e basso costo. La flessibilità di questi dispositivi, ottenuta grazie ad una concezione modulare del supporto, ne consentirà l’integrazione ottimale in vari ambienti, inclusi stabilimenti turistici e balneari. Inoltre, essi potranno essere utilizzati largamente e per lunghi periodi in prossimità dei litorali, grazie anche alla capacità di garantire resistenza, rispetto alle mareggiate stagionali, che costituiscono un rischio significativo per dispositivi di concezione tradizionale. L’energia per garantire il ricircolo dell’acqua, necessario per il processo di filtraggio, potrà infine essere ottenuta in loco grazie all’integrazione con pannelli fotovoltaici, rendendo la soluzione completamente a impatto zero.

Il risultato della ricerca afferisce all’Area di innovazione “Ambiente e Rischi Naturali”, traiettoria tecnologica “Nuove tecnologie energetiche e riutilizzo di scarti e rifiuti per ridurre l’impatto ambientale”. La strategia regionale per l’innovazione e la specializzazione intelligente riconosce esplicitamente come esigenza strategica di importanza prioritaria la promozione della sostenibilità ambientale attraverso l’utilizzo di nuove tecnologie energetiche e la massimizzazione del recupero/riciclo di materia, con particolare riferimento agli scarti civili ed industriali, per la riduzione dell’inquinamento di aria, acqua e suolo. La raccolta ecosostenibile di plastica in mare oggetto della presente proposta gioco un ruolo fondamentale per il conseguimento di questi obiettivi. Ciò è ancor più importante in un contesto come quello calabrese, in cui il mare riveste estrema importanza, non solo in ottica prettamente ambientale, ma anche turistica, alimentare, etc.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il risultato della ricerca oggetto della presente proposta non è stato oggetto di precedenti bandi di finanziamento.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

La raccolta di plastica in mare è unanimemente ritenuto uno degli obiettivi principali nella lotta all’inquinamento. Ciò è dovuto alle enormi quantità di materiale plastico riversate continuamente in mare (milioni di tonnellate annue), che generano gravi danni all’ecosistema marino e alla relativa catena alimentare. Ciononostante, non esiste ancora una strategia univoca e riconosciuta per conseguire questo importante obiettivo.

Molte delle proposte avanzate finora sono infatti poco efficienti e spesso limitate alla raccolta dei rifiuti visibili. Tra queste, l’utilizzo di imbarcazioni dedicate, ancora molto costose, o la raccolta manuale da parte di marinai e pescatori, poco efficace e spesso ostacolata da riferimenti normativi circa la tratta dei rifiuti.

La tecnologia più diffusa a livello italiano e internazionale riguarda invece dispositivi di raccolta puntuali, installati all’interno di aree portuali per raccogliere plastica, microplastica ed altri rifiuti, solitamente attraverso un sistema di pompe e filtri. Rispetto a quest’ultima, la presente proposta innovativa si differenzia dai punti di vista tecnologico e funzionale, poiché consente maggiori capacità di stoccaggio, nonché l’utilizzo in altri ambienti (p.e. stabilimenti balneari).

I dispositivi tradizionali sono vincolati all’ambiente portuale per vari motivi: necessità di un supporto, generalmente costituito da pontili, vicinanza alla costa per ricevere alimentazione elettrica e per essere svuotati regolarmente dai rifiuti accumulati, maggiore concentrazione di rifiuti, tale da ottenere maggiore efficienza. Al contrario, la tecnologia proposta potrà essere autonoma in termini di supporto strutturale ed alimentazione elettrica, o integrata all’interno di galleggianti per altri usi, richiederà svuotamento dai rifiuti meno frequente e sarà protetta dalle mareggiate stagionali. Infine, la concezione modulare ne consentirà l’ottimizzazione tecnico-economica per una significativa riduzione dei costi.

Titoli di proprietà intellettuale:

Non è stata ad oggi effettuata alcuna richiesta di brevetto per lo allo sfruttamento industriale del risultato della ricerca.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

La principale applicazione a cui destinare il risultato della ricerca è lo sviluppo di strutture galleggianti modulari a basso costo, dedicate alla raccolta di plastica e microplastica in mare in aree costiere, mirate alla lotta all’inquinamento. Tali strutture saranno facilmente integrabili in contesti di interesse turistico e balneare o lungo litorali cittadini, sia come dispositivi stand-alone, pensati ad esempio per proteggere dalle plastiche determinate aree, che integrati all’interno di strutture galleggianti per attività turistiche.

L’interesse verso queste ultime, in particolare, sta crescendo rapidamente, per effetto della necessità di distanziamento sociale imposta dalle esigenze sanitarie. In bacini chiusi come laghi o lo stesso Mar Mediterraneo, tale posizionamento dei dispositivi puntuali risulta ottimale anche da un punto di vista funzionale, dal momento che il flusso acqueo tende generalmente ad immagazzinare maggiori quantità di rifiuti, presso la costa. Il sistema di ormeggio costituisce un elemento fondamentale della tecnologia proposta, in quanto favorisce la resistenza a mareggiate stagionali ed altri eventi significativi. Ciò facilita notevolmente la gestione del dispositivo, che non necessiterà di rimozione e reinstallazione continua, in caso di maltempo occasionale. Analogamente, la possibilità di integrare pannelli per la produzione di energia solare, rende i dispositivi potenzialmente autonomi dal punto di vista energetico, rimuovendo la necessità di connessioni cablate ed azzerandone l’impatto ambientale.

Il mercato di riferimento comprende l’insieme delle attività turistiche e urbanistiche in prossimità delle aree costiere. In particolare, stabilimenti balneari ed altri concessionari di specchi acquei e spiagge potranno utilizzare i dispositivi proposti per proteggere tali aree dai rifiuti plastici condotti dalle correnti, con significativi vantaggi non soltanto ambientali, ma anche per le proprie attività. I dispositivi potranno essere integrati nei sistemi di delimitazione delle aree, o all’interno di piccole piattaforme innovative, per esempio per la balneazione. La produzione locale di energia attraverso i pannelli solari sarebbe particolarmente conveniente allo scopo, garantendo non solo il funzionamento delle attività di raccolta della plastica, ma anche un surplus da utilizzare da parte dei turisti (p.e. ricarica dispositivi elettronici, illuminazione notturna, etc.). Anche le amministrazioni locali potrebbero essere interessate a dispositivi puntuali per la raccolta della plastica, come già avviene in area portuale, per la riduzione dell’inquinamento dei litorali e l’aumento della qualità delle acque balneabili.

Si ritiene che la tecnologia proposta possa essere di interesse in tutto il mondo, ma particolarmente in aree come quelle del Mediterraneo e di alcuni laghi, in cui la necessità della raccolta della plastica è esasperata dalla conformazione del bacino e le condizioni ambientali risultano favorevoli per balneazione ed altre attività costiere. Ciò si applica in modo particolare al territorio italiano e calabrese, in cui ci si aspetta che la tecnologia proposta desti un grande intesse da parte del mercato locale.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Il risultato della ricerca proposto è attualmente ad uno stadio di livello intermedio (TRL 4). I principi fisici alla base del suo funzionamento sono infatti ben noti e il loro funzionamento è stato anche accertato sia dal punto di vista numerico che sperimentale. Si evidenza che il meccanismo di raccolta della plastica è già utilizzato (TRL9) in vari ambiti applicativi, per cui l’esigenza di sviluppo riguarda l’integrazione ed ottimizzazione tecnico-economica degli elementi modulari, del meccanismo di stoccaggio a bordo della plastica raccolta, dei sistemi di ormeggio e protezione dalle mareggiate e dei pannelli fotovoltaici per la produzione dell’energia.

Lo sviluppo ulteriore della tecnologia proposta richiede studi sia teorici che sperimentali. Dal punto di vista teorico, è necessario l’approfondimento di dettaglio del sistema di raccolta e stoccaggio della plastica, considerando l’integrazione con la piattaforma galleggiante e l’interazione con le acque adiacenti (p.e. in ottica di percezione da parte dei bagnanti). Allo stesso modo, è necessario ottimizzare il processo di ingegnerizzazione e produzione dei moduli e la loro disposizione e giunzione, per massimizzare i parametri prestazionali delle strutture e favorirne l’inserimento nei contesti costieri di interesse. Dal punto di vista sperimentale è necessario dimostrare la fattibilità del concetto proposto e il suo effettivo funzionamento in ambiente operativo. Ciò riguarda principalmente l’accoppiamento tra il corpo galleggiante e i sistemi di ancoraggio, raccolta e stoccaggio dei rifiuti e produzione dell’energia. Dal punto di vista prestazionale assume particolare rilevanza la verifica del sistema di protezione dalle mareggiate stagionali, che ne facilita l’utilizzo in ambiente costiero. Le attività sopra descritte costituiscono la struttura del presente progetto, che si propone di ottenere come obiettivo finale la dimostrazione di un prototipo della tecnologia proposta in mare (TRL ≥ 7), propedeutica alla sua successiva commercializzazione.

Codice:

0123

Area di Innovazione:

Ambiente e Rischi Naturali - Nuove tecnologie energetiche e riutilizzo di scarti e rifiuti per ridurre l’impatto ambientale