Un gruppo di ricercatori dell’Università di Firenze ha sviluppato un materiale innovativo che, attraverso un processo biologico a basso impatto, riesce a dare nuova vita agli scarti della filiera del marmo di Carrara.
Il progetto INERTIAL (INnovativE mateRial from tradiTIonAL resource, (finanziato su fondi Next Generation EU e CR Firenze), è coordinato dal professor Marco Marseglia (designer) e dalla professoressa Natascia Biondi (microbiologa) dell’Università di Firenze con il supporto dei ricercatori del Laboratorio di Design per La Sostenibilità (Giuseppe Lotti, Tommaso Celli, Edoardo Brunelli e Francesco Cantini) e del Laboratorio di Microbiologia Agraria (Lorenzo Reali, Giacomo Siampietro).
Il progetto si inserisce nel contesto del Biodesign, una nuova area interdisciplinare all’intersezione tra biologia e design. Il progetto opera a favore dell’economia circolare, anche grazie ai metodi del Material design, un approccio progettuale che vede i progettisti diventare “ideatori e creatori di possibili scenari materici futuri”. Nello specifico il progetto propone processi d’innovazione per il settore lapideo con l’obiettivo di sviluppare materiali sostenibili a partire dai sottoprodotti della filiera mediante processi di microbiologia sperimentale. Il progetto muove dalla Toscana come territorio di riferimento per individuare nuove opportunità orientate all'economia circolare.
Il tema dell’economia circolare è particolarmente importante per il settore marmo-lapideo, che, solo in Italia, conta circa 5.250 milioni di tonnellate/anno di pietre estratte (ICE, 2023). Le diverse filiere di estrazione e lavorazione dei lapidei offrono pregiatissimi materiali al mondo del progetto ma allo stesso tempo sono responsabili, non solo del degrado paesaggistico ma anche della produzione di importanti quantità di scarti particolarmente inquinanti. In alcuni casi solo il 25% del materiale estratto è destinato alla produzione di blocchi, lastre e altri semilavorati, mentre il restante 75% dei materiali estratti, rappresentato dai cosiddetti “derivati da materiali da taglio”, è costituito da cocci, macerie, scaglie e marmettola (ovvero polvere o fanghi).
Queste inefficienze rendono il settore marmo-lapideo poco competitivo e incompatibile con la transizione ecologica, scaturendo un forte bisogno di innovazione supportata dalla ricerca. La marmettola, composta principalmente da carbonato di calcio (CaCO3), è il principale rifiuto speciale prodotto dalla lavorazione della pietra: solo a Carrara, la più importante realtà italiana del settore estrattivo, ne vengono prodotte circa 200.000 tonnellate all’anno (ARPAT). Finora, i 3⁄4 di questi rifiuti venivano trasformati in un altro rifiuto speciale ancora più inquinante: i gessi rossi (downcycling) (Vignaroli & Zolezzi, 2021).
In questo contesto il progetto INERTIAL sviluppa un processo di biofabbricazione (attraverso microrganismi fotosintetici) che trasforma la marmettola in nuovo materiale per la bioedilizia. Il processo di biofabbricazione del materiale avviene grazie al principio della biomineralizzazione, ovvero la capacità di alcuni microrganismi fotosintetici di produrre carbonato di calcio (lo stesso materiale di cui è fatto il marmo), generando un nuovo materiale compatto dalle polveri. Oltre al processo di fabbricazione e alla formulazione del materiale, la ricerca ha definito uno scenario applicativo. L’ idea è quella di usare il materiale ottenuto dalle sperimentazioni per produrre semilavorati per la bioedilizia.
L'idea ha condotto il gruppo di ricerca alla nascita della startup Bioma Design Lab che ha recentemente esordito all’edizione 2023 di “Impresa Campus UNIFI” il percorso di training finalizzato a supportare la nascita di imprese giovanili universitarie e innovative tra i ricercatori Unifi. Il percorso, promosso dall’Incubatore Universitario, ha premiato Bioma Design Lab giudicandolo il migliore tra le dieci proposte in gara. L’impresa vuole quindi rispondere alla domanda d’innovazione sostenibile sviluppando nuovi prodotti per il settore della bioedilizia. I prodotti, in corso di brevettazione, presentano molti vantaggi, tra cui la diminuzione del materiale di scarto (e dei relativi costi di smaltimento) e la riduzione dei costi del processo di riciclo (la biomineralizzazione avviene a temperatura ambiente).
Per quanto riguarda gli scenari futuri, il progetto sta crescendo e punta a sviluppare un impianto pilota che, a differenza di alcune produzioni attuali per l’edilizia, fabbricherà prodotti e semilavorati per la bioedilizia completamente naturali. Produrre un pannello sarà “come coltivare una pianta in una serra” poiché gli organismi alla base del processo sono fotosintetici.
Il progetto dell’Impianto pilota e le ulteriori sperimentazioni verranno portate avanti nel prossimo biennio grazie al progetto AERIAL (strAtEgie di biofabbRIcAzione per il recupero di sottoprodotti Lapidei) con il supporto del finanziamento della Regione Toscana (Bando R&S PR FESR 2021-2027) e grazie al coinvolgimento di un partenariato composto da partner scientifici, come il Laboratorio di Design per la Sostenibilità (Dipartimento DIDA), Il laboratorio di Microbiologia Agraria (Dipartimento DAGRI) e l’Unità di Ricerca Biodesign, partner tecnici dei processi industriali (come UTP e Ottomeccanica 4.0), un’azienda del settore marmo/lapideo (Vetrugno Marmi), uno spinoff UNIFI per la coltura massiva di microalghe e cianobatteri (Fotosintetica&Microbiologica), un cluster territoriale d’impresa (Centro Sperimentale del Mobile - CSM), CNA Massa e Programma Ambiente Apuane (Società partecipata Alia).
L’impianto pilota potrà intercettare il bisogno di smaltimento di questo sottoprodotto presente in altre realtà produttive - Marmo di Verona, Travertino di Rapolano (SI), Pietra Serena (FI) -, non solo nazionali ma anche a livello internazionale.
Nei prossimi mesi il progetto scalerà la biotecnologia attraverso specifici test, che potranno conferire al materiale i criteri minimi per accedere al percorso di certificazione ISO in modo accurato e quindi raggiungere il mercato. Parallelamente, sarà necessario comprendere l’accettabilità del nuovo materiale, ma anche il senso estetico e simbolico di questo. Infine, secondo la logica del Life Cycle Design (LCD), sarà necessario comprendere gli impatti che il materiale avrà da un punto di vista ambientale, sociale ed economico.
a cura di Francesco Cantini
