Una tecnologia innovativa di filtrazione apre nuove prospettive per il trattamento delle acque e l'industria
In collaborazione con la startup CNM Technologies, il Fraunhofer FEP ha sviluppato un prototipo
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Nella primavera del 2026, l’Istituto Fraunhofer per la tecnologia dei fasci di elettroni e del plasma (FEP) ha portato a termine con successo il progetto europeo Convert2Green. Uno dei risultati più significativi del progetto è lo sviluppo di una nuova tecnologia di filtrazione basata su strati polimerici ultrasottili in grado di purificare l’acqua con un’efficienza eccezionale. La tecnologia offre nuove opportunità in settori quali la lavorazione alimentare, il trattamento delle acque e la tecnologia energetica. Il processo sarà presentato alla fiera pro flex 2027 a Dresda dal 25 al 26 maggio 2027.
L’obiettivo del progetto Convert2Green, finanziato da Horizon Europe, era quello di creare un Open Innovation Test Bed (OITB) completo che facilitasse l’accesso delle aziende alle tecnologie per materiali a impatto zero sul clima e circolari. Al centro del progetto triennale c’era la creazione di una rete di innovazione a livello europeo che coinvolgeva 18 partner del mondo accademico e industriale provenienti da nove paesi. Insieme, hanno sviluppato un’infrastruttura che supporta gli sviluppatori di materiali nel portare sul mercato nuove soluzioni lungo catene del valore chiave quali l’energia pulita, la sanità intelligente e l’IoT industriale (Internet delle cose).
Da rete di ricerca a innovazione chiave
Il Fraunhofer FEP ha apportato la propria competenza nello sviluppo e nella scalabilità di nuovi processi relativi a materiali e rivestimenti. Un successo particolare è emerso durante la fase finale del progetto. In collaborazione con la start-up CNM Technologies GmbH, il Fraunhofer FEP ha sviluppato un prototipo per un’innovativa tecnologia di filtrazione.
Al centro di questo sviluppo vi è uno strato polimerico altamente reticolato costituito da nanomembrane di carbonio (CNM), dello spessore di pochi nanometri, dotato di eccezionali proprietà di filtrazione. La struttura unica di questa membrana consente alle molecole d’acqua di passare facilmente, trattenendo quasi completamente gli ioni disciolti, le sostanze organiche e altre molecole. I test su scala di laboratorio hanno dimostrato un miglioramento di almeno cinque volte nel rifiuto di sali rispetto alle membrane convenzionali a osmosi inversa a portate d’acqua comparabili.
Ciò rende la tecnologia particolarmente interessante per applicazioni esigenti di separazione dell’acqua e apre la strada a un’ampia gamma di potenziali utilizzi, tra cui il trattamento delle acque, la tecnologia alimentare e quella energetica. Ad esempio, le membrane composite CNM possono essere impiegate per la concentrazione delicata di soluzioni acquose tramite osmosi diretta. Ciò può contribuire a ridurre i costi di stoccaggio e trasporto delle bevande, consentendo al contempo il recupero di composti preziosi quali aromi o proteine per la produzione alimentare. A differenza dei processi di concentrazione termica convenzionali, durante questo processo tali sostanze non vengono esposte ad alte temperature. Inoltre, le membrane composite CNM possono essere impiegate per produrre acqua ultrapura tramite osmosi inversa a bassa pressione.
In un’ulteriore fase di innovazione, i ricercatori del Fraunhofer FEP hanno ottimizzato la tecnologia integrando ulteriori strati metallici, consentendo la produzione di fogli metallici ultrasottili con spessori di sole poche decine di nanometri. Questo sviluppo amplia notevolmente la gamma di potenziali applicazioni. In particolare, apre nuove opportunità per i produttori europei nel campo dell’ottica miniaturizzata e delle tecnologie dei sensori per lo sviluppo di prodotti innovativi e competitivi.
Dal laboratorio all’implementazione industriale
Una pietra miliare particolarmente significativa è stata la prima implementazione di tutte le fasi di produzione, dalla deposizione di uno strato di spessore molecolare alla sua reticolazione mediante irradiazione con fascio di elettroni, all’interno di un processo continuo roll-to-roll. Ciò rappresenta un passo avanti decisivo verso il potenziamento su scala industriale e la redditività economica della nuova tecnologia.
«Con Convert2Green siamo riusciti a trasferire una promettente tecnologia di filtrazione dalla scala di laboratorio a un ambiente di processo rilevante dal punto di vista industriale», spiega il dott. Matthias Fahland, responsabile del progetto presso il Fraunhofer FEP. «Ciò che è fondamentale in questo contesto non è solo il risultato tecnologico in sé, ma anche il fatto che all’interno del progetto abbiamo creato strutture che consentiranno di trasferire più rapidamente le future innovazioni in applicazioni pronte per il mercato».
Sebbene il periodo di durata del progetto Convert2Green sia ormai giunto al termine, i servizi, i processi e le reti creati nel corso del progetto continueranno ad esistere oltre la sua durata ufficiale. Un’occasione per approfondire le partnership create e svilupparle in nuove collaborazioni sarà pro flex 2027, che si terrà presso il Fraunhofer FEP a Dresda dal 25 al 26 maggio 2027.
In qualità di «Open Innovation Test Bed», Convert2Green ha creato una rete di innovazione con strutture condivise di accesso e supporto che facilitano, in particolare per le piccole e medie imprese, l’accesso a impianti di produzione pilota, servizi di sviluppo e collaudo, nonché competenze specialistiche per materiali a impatto zero sul clima e circolari. Queste offerte comprendono un portafoglio di servizi congiunti, un punto di accesso centrale, una piattaforma digitale multilingue e il supporto allo sviluppo e al finanziamento di nuove soluzioni materiali. Di conseguenza, in futuro sarà possibile valutare, testare e trasferire più rapidamente approcci innovativi nelle applicazioni industriali.
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