 | Bi-Rex Start Up Non Ancora Costituita |
| Società benefit: si |
| Start up: | Start up non ancora costitituita |
| Sito web: | |
| Città | Milano (Milano) |
| Settore | |
| Età rappresentante legale: | 31 |
| Progettista | |
| Tema | Economia circolare |
| Descrizione | Il progetto Bi-rex prevede il trattamento di biomasse con differenti composizioni per recuperare e valorizzare le componenti contenute in scarti agro-alimentari in modo da ottenere materie prime secondarie ad elevato valore industriale. Bi-rex si inserisce a pieno titolo nel concetto di economia verde circolare in quanto permette di dare nuova vita agli scarti, altrimenti destinati allo smaltimento e in quanto si propone come processo totalmente eco-sostenibile. Il nostro processo si basa su una serie di solubilizzazioni e precipitazioni selettive che impiegano come solventi acqua, etanolo e solventi eutettici (DES). I DES sono una nuova classe di solvente eco-friendly costituiti da un accettore di legame a idrogeno (HBA), la colina acetato ([Ch]OAc), in combinazione con vari donatori di legame a idrogeno (HBD), quali urea(U), acido glicolico (GA), acido diglicolico (DA), acido levulinico (LA) e imidazolo (IM). I solventi qui descritti sono nuovi, mai riportati in letteratura, sono stati infatti progettati da noi per ottenere un prodotto green e atossico. La biomassa viene sospesa al 10% in peso nel DES e, dopo una serie di solubilizzazioni e precipitazioni, si estraggono separatamente prodotti ad alto valore aggiunto. Il processo è efficace in condizioni blande, lavoriamo a pressione atmosferica, ad una temperatura massima di 80°C e con il solo utilizzo di acqua, etanolo e DES come solventi. I test sono stati effettuati su: 1) Biomasse ligneo-cellulosiche come il cardo, un ortaggio antico, affine al carciofo, dal cui seme si estrae un olio, materia prima per produrre il Mater-Bi di III generazione; la trebbia, scarto della lavorazione della birra; gli scarti della lavorazione del riso, come la paglia del riso, da cui è possibile ricavare cellulosa, emicellulosa e lignina e la lolla del riso, derivante dal processo di sbramatura del riso che, oltre a queste componenti, permette di ottenere anche silice (16%), prodotto prezioso utilizzato per diverse applicazioni, ma la cui presenza rende difficile e costoso il suo smaltimento e trattamento con metodi tradizionali. In linea di principio il nostro processo, efficace sulla lolla del riso, è applicabile ad altri scarti della filiera del riso. 2) Carapaci di gamberi e di altri crostacei, ingente scarto che costituisce più del 50% del peso del crostaceo stesso. Esso fornisce chitina, carbonato di calcio e astaxantina, un carotenoide usato come integratore alimentare. I prodotti ricavabili dal nostro processo vengono normalmente ottenuti mediante processi chimici con alto impatto ambientale ed energivori, per questo motivo poco impiegati industrialmente. Durante lo sviluppo del processo ci siamo focalizzati sull’utilizzo di sostanze ecocompatibili, che rispettino la regola del CHON, ovvero che contengono solo atomi di Carbonio, Idrogeno, Ossigeno e Azoto, senza alogeni, solfato o fosfati, più gestibili a livello aziendale in termini di uso e smaltimento, e con parametri di processo a ridotto impatto ambientale. Il nostro processo prevede di convertire le biomasse considerate scarti, con gli oneri a carico delle aziende produttrici della loro gestione e del loro smaltimento, in prodotti ad elevato valore aggiunto. Il processo qui proposto ha un approccio altamente eco-sostenibile: i solventi impiegati non son tossici, le condizioni di reazione sono blande e i solventi di reazione possono essere recuperati e riutilizzati in cicli successivi costituendo così un processo chiuso (abbiamo già testato il solventi per 5 cicli successivi di processo con ottimi risultati). |
| Impatto ambientale | Il nostro processo ha impatto positivo sull’ambiente sia a breve che a lungo termine. Bi-rex è stato progettato nell’ottica di economia circolare, cambiando il ciclo di vita degli scarti. Il processo infatti utilizza come materia primascarti agricoli e di lavorazione di aziende agroalimentari che altrimenti andrebbero inceneriti o smaltiti, con un costo di gestione e smaltimento degli scarti stessi a carico dell’azienda produttrice. Inoltre, il nostro processo potrebbe sostituire processi estrattivi di materie prime (come cellulosa, lignina e chitina) particolarmente inquinanti in quanto energivori e che utilizzano per la loro estrazione solventi tossici e pericolosi, oppure reagenti chimici non ecocompatibili (acidi, basi, solventi clorurati). Ad esempio, la chitina viene industrialmente estratta con un trattamento con acidi e basi forti, in condizioni drastiche (alte temperature e pressione), al contrario con il nostro processo l’estrazione avviene con l’utilizzo di un solvente green ed eco-compatibile in due ore a temperatura ambiente, ottenendo una chitina equiparabile allo standard presente sul mercato. I nuovi solventi eutettici utilizzati nel nostro processo, chiamati DES, sono privi di alogeni e clorurati, non sono volatili e possono essere riciclati più volte per iterare il processo. Inoltre, una volta dismessi sono di facile smaltimento, in quanto sono CHON, ossia contengono solo carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, non contengono fosfati o solfuri, condizioni che li rendono facilmente gestibili a livello industriale anche in termini di smaltimento. Nell’ideazione del nostro processo, ci siamo focalizzati sul concetto di impatto 0, cercando di utilizzare le condizioni più blande e meno energivore possibili, cercando di non utilizzare sostanze impattanti per l’ambiente e con nessun tipo di emissione nell’aria. La nostra idea è quella di ottenere un processo che generi zero scarti: stiamo lavorando per ideare nuovi usi al solvente del processo, che dopo diversi cicli deve essere smaltito, ma può trovare svariati utilizzi nell’ambito della zootecnica, come mangime per gli animali, o della detergenza, con applicazioni sia domestiche che industriali. |
| Innovatività e replicabilità | Il processo si basa su una serie di solubilizzazioni e precipitazioni selettive che impiegano come solventi acqua, etanolo e solventi eutettici (DES). I DES sono una nuova classe di solventi eco-friendly costituiti da un accettore di legame a idrogeno (HBA), la colina acetato ([Ch]OAc), in combinazione con vari donatori di legame a idrogeno (HBD), quali urea(U), acido glicolico (GA), acido diglicolico (DA), acido levulinico (LA) e imidazolo (IM). I DES qui descritti son stati progettati da noi e non riportati in letteratura. La biomassa viene sospesa al 10% in peso nel DES alla temperatura di 80°C, e per solubilità e precipitazione selettiva con acqua ed etanolo si ottengono, partendo da biomasse ligneo- cellulosiche (trebbia, cardo, scarti della lavorazione del riso) cellulosa, emicellulosa e lignina; chitina, carbonato di calcio e astaxantina dai carapaci dei gamberi o dai crostacei in genere. I prodotti estratti utilizzando il nostro processo, vengono normalmente ottenuti industrialmente mediante processi chimici con alto impatto ambientale ed energivori, per questo motivo poco impiegati industrialmente. Durante lo sviluppo del processo ci siamo focalizzati sull’utilizzo di sostanze ecocompatibili e atossiche, che rispettassero la regola del CHON, ovvero che contengono solo atomi di Carbonio, Idrogeno, Ossigeno e Azoto, senza alogeni, solfato o fosfati, più gestibili a livello aziendale in termini di uso e smaltimento, con parametri di processo a ridotto impatto ambientale. Il nostro processo prevede di convertire le biomasse considerate scarti –con l’onere quindi dello smaltimento – in prodotti ad elevato valore aggiunto e secondo un approccio altamente eco-sostenibile: i solventi impiegati non son tossici, le condizioni di reazione sono blande e i solventi di reazione possono essere recuperati e riutilizzati in cicli successivi costituendo così un processo chiuso. Attualmente il nostro processo è stato validato con esperimenti su scala di laboratorio (TRL 4). Durante quest’anno sono stati depositati da noi due brevetti italiani, uno riguardante il processo di biomasse ligneo-cellulosiche (N° 102019000007175), uno riguardante biomasse contenenti chitina (N° 1020190000016973) e stiamo per depositare un terzo brevetto riguardante un’altra biomassa alimentare. Il nostro programma di lavoro prevede, nei prossimi 6 mesi, l’ottimizzazione delle condizioni del processo, per poter renderlo ancora più efficiente ed eco-sostenibile e per ottenere materie prime seconde di più alta qualità mantenendo un costo ridotto. Ad esempio, studiare ilgiusto quantitativo di acqua ed etanolo utilizzati per la precipitazione di alcune materie prime per evitarne l’uso eccessivo. Abbiamo inoltre testato la riciclabilità del solvente, riuscendo ad utilizzare lo stesso solvente per 5 cicli di processo sulla biomassa. Il punto di forza del processo è la sua estrema adattibilità a diverse biomasse. |
| Impatto dell’innovazione | Il nostro processo è un sistema di recupero dello scarto della biomassa proveniente dall’industria agro-alimentare in un’ottica di economia circolare. E’ un sistema di riciclo e rigenerazione dello scarto. Il nostro processo si rivolge al settore agroalimentare che producono ingenti scarti di lavorazione. In Italia nel 2018 il valore della produzione di agricoltura, viticultura e pesce in Italia è stato di 59,3 miliardi, 2,2% del pil. Secondo l’analisi ISTAT sull’andamento dell’economia agricola in Italia inoltre, si sta registrando un trend verso la definizione di attività secondarie in supporto alla produzione agricola, e il 20% di queste è rappresentato da sistemi per la produzione di energia rinnovabile partendo dagli scarti di questa industria, quindi sistemi di riciclo dello scarto. L’Istat ha riscontrato che il 32% delle attività secondarie annesse all’industria agroalimentare riguarda le energie rinnovabili, per cui le biomasse possono essere sfruttate dalle aziende stesse. Gli scarti sotto forma di biomassa vengono ad oggi principalmente utilizzati per la produzione di energia. Il problema principale legato a questo utilizzo è la produzione di CO2, che dovrà essere riassorbita tramite il processo di fotosintesi. In Italia gli impianti che permettono questo trattamento integrato dei rifiuti organici sono 31. In alternativa la biomassa può essere rigenerata, come nel processo da noi presentato. Il processo tradizionale prevede condizione drastiche (temperatura, pressione...) con successivi lavaggi acidi e/o basici, risultando economicamente svantaggioso. Esiste inoltre un processo biochimico che prevede l’utilizzo di enzimi, attualmente non realizzabile industrialmente perché difficilmente scalabile dalla scala di laboratorio a quella industriale. Il processo Bi-rex si inserisce a pieno titolo nel trattamento di questi scarti provenienti dall’industria agro-alimentare che con il processo sopra descritto vengono valorizzati. Lo scarto comporta un costo di gestione e smaltimento a carico dell’azienda stessa. Questo prodotto potrebbe essere già inserito nel nostro processo, che permette di frazionare e di isolare nuove materie prime seconde che possono essere rivendute come nuove materie prime seconde. Carlsberg, una delle più importanti società produttrici di birra al mondo, sente il problema della gestione della trebbia, prodotto di scarto di lavorazione come un problema molto sentito. Ha già adottato un programma per la gestione degli scarti e la riduzione di CO2, e ha mostrato interesse al nostro processo quando contattata. Infatti, una valorizzazione di uno scarto con un processo semplice, poco energivoro e che opera con solventi green, rientra a pieno nel concetto di economia eco-sostenibile e circolare. Bi-rex si rivolge inoltre alle industrie che usano i prodotti risultanti dal processo come materia prima (cellulosa, emicellulosa, lignina, chitina, etc) e che potrebbero essere interessati a una materia prima seconda a un costo più contenuto e prodotta in modo green ed ecosostenibile. |
| Fattori specifici | Il progetto Bi-rex si inserisce a pieno titolo nel concetto di economia verde circolare. Bi-rex consiste nel recupero e nella valorizzazione di diverse componenti contenute in biomasse agro-alimentari. Partendo da scarti provenienti dall’industria agro-alimentare, il nostro processo permette di ottenere prodotti ad elevato valore aggiunto come cellulosa, emicellulosa, chitina, lignina, silice e astaxantina. Si basa su una serie di solubilizzazioni e precipitazioni selettive che impiegano come solventi acqua, etanolo e solventi eutettici (DES). I DES sono nuovi solventi eco-friendly. Abbiamo inoltre formulato il nostro solvente in modo che sia CHON, ovvero che contengono solo atomi di Carbonio, Idrogeno, Ossigeno e Azoto, senza alogeni,solfato o fosfati, in modo che sia più facilmente gestibile a livello industriale poichè inceneribile, senza arrecare danno all’ambiente. Gli scarti sotto forma di biomassa vengono ad oggi principalmente utilizzati per la produzione di energia. Il problema principale legato a questo utilizzo è la produzione di CO2. Con il processo qui proposto, si riutilizza la biomassa in modo da darle valore, ed estrarne prodotti che possono essere riutilizzati in svariate applicazioni. Questi ultimi vengono normalmente ottenuti con processi tradizionali che prevedono condizione energivore (temperatura, pressione...), lavaggi acidi e/o basici, risultando economicamente svantaggiosi. Il processo qui proposto invece prevede condizioni blande (max 80°C), con solventi green e dal costo contenuto. Il solvente inoltre utilizzato può essere riciclato per più cicli di processo, in modo da ridurre ulteriormente i costi e ottimizzare il processo stesso in termini di eco- sostenibilità. Il processo qui proposto si è mostrato estremamente adattabile a diverse biomasse, permettendoci con un unico processo di poter isolare dalle diverse le diverse componenti da rivendere come materie prime. Altre biomasse provenienti dall’agricoltura e dall’industria alimentare son ad oggi ancora oggetto di studi. Bi-rex è un processo innovativo, attualmente coperto dal deposito di due domande di brevetto italiane depositate nell’ultimo anno: uno riguardante il riciclo di biomasse ligneo-cellulosiche (N° 102019000007175), ad ottenere cellulosa, lignina, emicellulosa e silice, e uno riguardante il trattamento di biomasse contenenti chitina (N° 1020190000016973) e stiamo per depositare un terzo brevetto riguardante biomasse provenienti da scarti della lavorazione di frutti. |
| Modello di business | L’onere della gestione dei rifiuti è, per legge, a carico dell’azienda che li produce. L’azienda si deve occupare dello stoccaggio del rifiuto, con costi in termine di personale e spazio occupati, dei costi di smaltimento e trasporto, solitamente dovuti a terzi, e della tempistica di gestione (deperibilità del materiale-massimo 48h). In minima parte la biomassa è venduta come mangime animale a basso costo. Il nostro processo, pensato per trattare diverse biomasse, permette all’azienda il recupero degli scarti ottenendo prodotti utilizzabili internamente o che possono essere rivenduti a terzi. Questo permette una miglior gestione del personale, dello spazio e indipendenza da altre aziende. Il processo è sostenibile poiché ecocompatibile e a ciclo chiuso, con l’uso di solventi green e atossico e con condizioni di processo blande ed eco-sostenibili. |
| Fattibilità tecnica e team di sviluppo | Attualmente il nostro processo è stato validato con esperimenti su scala di laboratorio (TRL 4), Durante quest’anno sono stati da noi depositati due brevetti italiani, uno riguardante il riciclo di biomasse lignocellulosiche (N° 102019000007175), ad ottenere cellulosa, lignina, emicellulosa e silice, e uno riguardante il trattamento di biomasse contenenti chitina (N° 1020190000016973) e stiamo per depositare un terzo brevetto riguardante biomasse provenienti da scarti della lavorazione di frutti. Il nostro programma di lavoro prevede, nei prossimi 6 mesi, l’ottimizzazione delle condizioni del processo, per poter renderlo ancora più efficiente ed ecosostenibile e per ottenere materie prime seconde di più alta qualità a basso costo. Ad esempio, vorremmo valutare il giusto quantitativo di acqua da utilizzare per la precipitazione di alcune materie prime, che deve risultare sufficiente ma non eccessiva per evitare sprechi. Partecipiamo al premio innovazione di Legambiente per sostenere il nostro progetto e finanziarci le prove necessarie per l’ottimizzazione del processo e per lo scale-up del processo per il raggiungimento di TRL5, quindi passare dalla scala di laboratorio a un impianto pilota.Attualmente stiamo anche partecipando a Switch2Product, un programma organizzato dal Technology Transfer Office (TTO) del Politecnico di Milano, da PoliHub Innovation District & Startup Accelerator e da Deloitte Italia. Questo programma valorizza le soluzioni innovative nate interno al Politecnico di Milano brevettate o brevettabili. I vincitori hanno accesso ad un grant ed a un programma di accelerazione all’interno di Polihub, l’incubatore del Politecnico di Milano. La squadra che lavora al nostro progetto Bi-rex è eterogenea. I componenti, infatti, hanno competenze molto diversificate: sono presenti due chimici, Greta Colombo Dugoni(27 anni) e Monica Ferro(36 anni), ideatrici e leader del progetto, responsabili della parte di ricerca e sviluppo. Il terzo componente è Anna Bertani, ingegnere gestionale, responsabile della parte economica e commerciale del progetto. Inoltre, nel team è presente un esperto ingegnere di processo, l’Ing. Rosario Dispenza, che si occupa dell’industrializzazione del processo, della sua fattibilità in ambito aziendale e del suo scale-up. L’ultimo membro è il Professor Andrea Mele, professore ordinario del Politecnico di Milano, che si occupa delle pubbliche relazioni e dei rapporti con le aziende. |
| Politiche di comunicazione | La missione del progetto Bi-rex è di rinnovare il processo di gestione degli scarti dell’industria agroalimentare, garantendo un nuovo ciclo di vita per il prodotto recuperato. Le politiche di comunicazione devono essere incentrate sulla missione di Bi- rex e del vantaggio che questo genera per il possibile cliente, comunicando i valori di sostenibilità ambientale, riciclo della materia prima, economia verde circolare. Sono state identificate quattro linee guida per la comunicazione dell’innovazione introdotta da Bi- rex. La prima linea guida consiste nel filtrare i contenuti in modo da condividere le informazioni più rilevanti per il cliente, quindi analizzare i bisogni reali e focalizzarsi su quali elementi del processo vanno a risolverli. La seconda consiste quindi nella presentazione del processo in modo chiaro e comprensibile, raccontando con trasparenza il funzionamento e le caratteristiche più rilevanti che esprimono i valori dell'innovazione. La terza è rappresentata dalla necessità di esprimere in modo accurato il perché la gestione degli scarti è un problema e quali vantaggi si possono ottenere tramite il nuovo processo, dando un valore etico e sociale all’innovazione. L’obiettivo non è porsi come i migliori nella gestione dello scarto ma far capire come Bi-rex può garantirne una gestione sostenibile mettendo in luce le novità nel processo rispetto a quello che a oggi è fatto. La terza linea guida è la messa in luce di come la sostenibilità del processo può diventare un vantaggio per l’azienda. La sostenibilità ambientale è diventata infatti, una direttrice fondamentale per le aziende perché può rappresentare un fattore competitivo, questo però avviene solo costruendo un percorso produttivo realmente sostenibile e credibile. Bi-rex permetterebbe di gestire secondo questa filosofia anche la fase della gestione finale dello scarto ed è un valore da comunicare. Un altro vantaggio trasversale è rappresentato dall’effetto positivo sul nome brand stesso, che in questo modo acquisisce ulteriore autorevolezza verso il cliente finale in questo ambito. |
| Attori coinvolti |
Bi-rex concepisce gli scarti come risorsa. Il processo permette, partendo da materiali di rifiuto di recuperare importanti materie prime industriali, come cellulosa, lignina e chitina. Bi-rex, avendo il pregio di essere adattabile a diverse biomasse, può utilizzare differenti scarti dell’industria agroalimentare, perciò nel nostro progetto saranno coinvolti diversi fornitori/produttori. Riportiamo qua di seguito le biomasse di partenza che attualmente sono state testate: - Le trebbie del malto, scarto dell’industria birraia, industria in costante crescita negli ultimi anni,
- il cardo, ortaggio antico dal cui seme viene estratto un olio utilizzato da Novamont per la produzione del Mater Bi di terza generazione.
- La lolla e la paglia del riso, raccolto dal consorzio agricolo per il suo smaltimento. Inoltre, siamo in costante contatto con l’ente risi di Novara, che ci ha fornito importanti informazioni sulle normative relative alla raccolta, ai costi e alla gestione degli scarti del riso, in modo da tarare il nostro processo in base alle esigenze attuali.
- i carapaci di gamberi, sono un problema ambientale in quanto generano diversi milioni di tonnellate di rifiuti ogni anno, che vanno ad affollare non solo le discariche ma anche le coste in prossimità dei siti di lavorazione dei gamberi.
Con Bi-rex riusciamo a ottenere differenti nuove materie prime, come cellulosa, lignina, chitina ... che possono essere riutilizzati in diversi campi industriali. La cellulosa, oltre che all’industria cartaria, trova largo impiego nella produzione di derivati come la cellulosa acetato e la carbossimetilcellulosa, utilizzati per diverse applicazioni, ad esempio, nella produzione di vernici e di rivestimenti, nell’ambito minerario e nelle perforazioni petrolifere e nella forma purificata come additivi nell’industria alimentare e farmaceutica. Ad esempio, la cellulosa purificata ha anche applicazioni nella farmaceutica, ma per la sua commercializzazione occorre munirsi di opportune certificazioni rilasciate dagli enti di riferimento. La chitina viene ampiamente usata nell’industria farmaceutica e nutraceutica per la produzione di chitosano e di glucosammina utilizzati come integratori alimentari. Interessante è l’uso della chitina nell’ambito agricolo come fertilizzante ecologico da utilizzare per l’agricoltura biologica. L’emicellulosa viene attualmente usata per la produzione del furfurale, da cui si ottengono diversi derivati (alcol furfurilico, furano, tetraidrofurano...), impiegati nella produzione di resine, come scaffold per la farmaceutica e come additivi di benzina e gasolio. La lignina, attualmente caratterizzata da alti costi di delignificazione che si traduce in ostacolo per le sue varie applicazioni, viene comunque utilizzata per la produzione di vanillina, e funzionalizzata a dare ligninsolfonati, come emulsionante. La lignina può essere inoltre utilizzata per produrre i cosiddetti platform chemicals, ovvero dei prodotti aromatici utilizzati come building block per la sintesi di prodotti chimici molto utilizzati in ambito industriale. Tutti i composti isolati dal nostro processo possono essere inoltre utilizzati come bio-fuel dalle bio- raffinerie. |
| Certificazioni | |
