Processi catalitici sostenibili per applicazioni industriali
Temi di sviluppo:
- Prodotti e processi per la sostituzione e/o riduzione dell’impiego di sostanze rare, tossiche, inquinanti e la riduzione dei consumi energetici;
- Sviluppo e ottimizzazione di catalizzatori omogenei, eterogenei e foto;
- Sviluppo di processi catalitici in cascata (catalizzatori multifuzionali, sistemi multienzimatici e chemoenzimatici) e in flusso continuo per la sintesi di composti a elevato valore aggiunto;
- Nuove metodologie per il controllo chimico-fisico di prodotti e formulati nella filiera produttiva, analisi del ciclo di vita e valutazione dell’impatto ambientale.
Sfida specifica:
Aumentare la competitività industriale grazie allo sviluppo di nuovi processi basati sulla catalisi (omogenea ed eterogenea), anche per la produzione di prodotti bio‐based ottenuti parzialmente o totalmente da materiale rinnovabile.
La catalisi costituisce una risorsa consolidata per la sintesi organica nell’industria chimica e rappresenta una solida base per sviluppare processi di “chimica sostenibile”. Sebbene il potenziale applicativo di catalizzatori “classici” così come di enzimi e microorganismi nella produzione di fine‐ e bulk‐chemical sia enorme, un concreto sviluppo industriale è spesso limitato dalle prestazioni non ottimali ottenute con i catalizzatori disponibili o in processi non compatibili con il loro uso. È quindi fondamentale identificare nuovi catalizzatori omogenei, eterogenei e foto, e migliorare quelli esistenti, così come i processi in cui potrebbero venire utilizzati.
Creazione di bioraffinerie per la produzione integrata di prodotti a valore aggiunto da colture no food e da biomasse di scarto
Temi di sviluppo:
- Sviluppo di processi basati sul concetto di bioraffineria per la produzione di fine- e bulk-chemical;
- Sviluppo di processi basati sul concetto di bioraffineria per la produzione di biomateriali;
- Sviluppo di processi basati sul concetto di bioraffineria per la produzione di bioenergie;
- Sviluppo e ottimizzazione di biocatalizzatori.
Sfida specifica:
Favorire la valorizzazione dei rifiuti, cascami di produzione, stimolando l’innovazione nell’ambito del riuso dei rifiuti organici locali come opportunità di imprenditorialità. Il concetto di bioraffineria così definito identifica, quindi, lo sviluppo e l’ottimizzazione di tecnologie innovative ed efficienti per convertire, in modo economico, materiali compositi ricavati da fonti naturali rinnovabili e scarti urbani, civili, agroindustriali e industriali in bioprodotti (ad esempio, building block per l’industria chimica, polimeri biodegradabili), bioenergia e biocombustibili di seconda e terza generazione.
I temi proposti intendono supportare: lo sviluppo di innovazione nel settore dell’eco‐industria per la produzione ecologicamente sostenibile di nuovi prodotti, materiali ed energia; l’ottimizzazione dei processi di isolamento dei prodotti (downstreaming), anche mediante lo sviluppo di nuove matrici/tecniche di separazione; l’ottimizzazione di processi industriali esistenti per l’estrazione di composti naturali bioattivi, valorizzando i residui attualmente scartati.
Temi di sviluppo:
- Applicazioni della biologia sintetica e sistemica per la bioeconomia.
Sfida specifica:
Favorire l’innovazione per avere un impatto nel medio/lungo termine, grazie anche alla costruzione e/o la riprogettazione di nuovi organismi intesi quali “fabbriche cellulari” di nuova generazione. Limitare la formazione di reflui e di sottoprodotti, riducendo la necessità di isolare i prodotti intermedi al termine di ogni singola reazione. Le applicazioni includono anche lo sviluppo di farmaci, vaccini e agenti diagnostici, la produzione di fine‐ e bulk‐chemical (incluso biopolimeri e bioenergie), ma anche la rimozione di prodotti nocivi dall’ambiente. Nelle cellule viventi le trasformazioni avvengono secondo una strategia sintetica coordinata, in cui il prodotto di una reazione enzimatica diventa in situ il substrato per il biocatalizzatore successivo, che agirà nelle medesime condizioni di reazione. La messa a punto di reazioni multistep nelle differenti accezioni (domino, a cascata, one‐pot sequenziali, ecc.) riguarda anche la biologia sintetica, progettazione e creazione di componenti e sistemi biologici non ancora esistenti in natura, riprogettazione di sistemi biologici naturali esistenti per scopi applicativi.
