L'industria manifatturiera è la forza trainante dell'economia europea. Con oltre 6.553 miliardi di euro di PIL, essa rappresenta circa il 21% del PIL UE e fornisce circa il 20% di tutti i posti di lavoro (più di 30 milioni) in 25 diversi settori industriali. In un contesto in cui la legislazione sul cambiamento climatico è soggetta a continue evoluzioni, in cui la volatilità dei prezzi dell'energia è massima, ma in cui vi sono anche una maggiore consapevolezza e attenzione alle problematiche ambientali, è naturale che il settore manifatturiero si debba concentrare sempre di più sull'introduzione di soluzioni energetiche moderne e rinnovabili, sulla sostenibilità e sull'eco-efficienza.
Il progetto europeo DESTINY intende aiutare il settore manifatturiero nell'affrontare gli attuali problemi energetici realizzando una soluzione funzionale, green, orientata al risparmio energetico, scalabile e replicabile, che sfrutti la tecnologia a microonde per la trasformazione continua dei materiali nelle industrie altamente energivore (ceramica, acciaio, cemento). Completamente elettrico e delle dimensioni di un container, il modulo DESTINY ridurrà la dipendenza diretta di queste industrie dai combustibili fossili consentendo:

• un miglioramento dell’apporto energetico da -30% a +30% nell'ambito delle fluttuazioni delle fonti energetiche rinnovabili (FER), senza perdite significative in termini di efficienza energetica specifica;
• un miglioramento dell'efficienza energetica del 30%;
• un miglioramento dell'efficienza delle risorse del 30%;
• una riduzione delle emissioni di CO2 del 40%;
• una riduzione degli OPEX e dei CAPEX del 15%.

Obiettivi particolarmente impegnativi, ma sfide necessarie per contribuire a gettare le basi per un futuro più verde per il settore manufatturiero.
Il progetto è iniziato nel 2018 e terminerà nel marzo 2023. In questi anni il Consorzio (15 partner provenienti da Spagna, Italia, Austria, Grecia, Portogallo, Belgio e Svizzera) ha sviluppato soluzioni tecniche in grado di rendere reale l’impiego della tecnologia a microonde (MW) nei processi di trasformazione continua di materie prime granulari. Il riscaldamento a MW costituisce una tecnica ben consolidata nei settori industriali con processi a bassa temperatura (si pensi all'essiccazione) e a bassa richiesta energetica. Purtroppo, nei processi ad alta temperatura il riscaldamento a MW presenta una serie di inconvenienti: conoscenze limitate sull'interazione, in alta temperatura, MW-materiale nei processi continui, runaway termici, cambiamenti nel comportamento del materiale durante il riscaldamento, limitazioni nell’ottenimento di processi produttivi effettivamente continui, difficoltà nel misurare in modo affidabile la temperatura dei materiali in trasformazione.

Diversi membri del Consorzio di DESTINY hanno già affrontato queste difficoltà nell'ambito del progetto europeo DAPhNE ("Development of adaptive ProductioN systems for Eco-efficient firing Processes" - FoF.NMP.2012-1 / GA No. 314636), dimostrando con successo la possibilità di realizzare processi ad alta temperatura utilizzando la tecnologia a microonde. Il progetto DAPhNE è stato premiato dalla Commissione Europea come “flagship prohject” e come uno dei 3 migliori progetti (su circa 150 candidati) nel Premio tedesco per la sostenibilità 2016, categoria R&D. DAPhNE ha consentito di dimostrare, per la prima volta al mondo, la fattiblità di una produzione continua ad alta temperatura di fritte ceramiche (componente principale dello strato di smalto sulle piastrelle ceramiche), vetro e clinker (principale pre-prodotto del cemento). Il consumo energetico dell’impianto pilota sviluppato durante il progetto DAPhNE si è rivelato molto promettente: si è infatti ottenuto un risparmio energetico maggiore del 50% rispetto a quello consentito da piccoli impianti delle stesse dimensioni che sfruttano bruciatori a gas.

Le competenze apprese da DAPhNE hanno permesso di effettuare un notevole avanzamento tecnologico, consentendo di insistere su obiettivi quali l’intensificazione dei processi in funzione delle velocità di reazione, il riscaldamento selettivo e la flessibilità produttiva. In effetti, DESTINY mira a una produzione di 20 kg/h (scalabile a tassi più elevati qualora si utilizzino più moduli). Tale tasso consente già una produzione commerciale (pilota) di prodotti speciali e nuovi.

Dopo tre anni di intensi sviluppi tecnici, prove sperimentali (ma anche ritardi, legati al COVID, sulle attività), DESTINY ha finalmente raggiunto la fase finale di dimostrazione presso la sede spagnola di KERABEN GRUPO SA (coordinatore del progetto). I prossimi quattro mesi saranno mesi intensivi di test e raccolta dati.
Il Politecnico di Milano (POLIMI) è attualmente coinvolto nel progetto come partner di supporto (third-party “in-kind contribution” Art. 11 GA) dell'Università Politecnica delle Marche (UNIVPM) - membro del consorzio DESTINY - nello sviluppo di due sistemi di monitoraggio che agiscono a livello della fornace a microonde e dell’intero processo. I sistemi più comuni per la misura della temperatura non possono essere sfruttati per monitorare l'evoluzione termica dei materiali in fornace, a causa delle interazioni con il campo MW. Il team POLIMI, guidato dal Prof. Paolo Chiariotti, ed il team UNIVPM, guidato dal Prof. Gian Marco Revel, stanno sviluppando un sensore virtuale, basato sull'intelligenza artificiale, che raccoglie dati dal processo ed effettua un’iferenza sulla temperatura del materiale: ciò rende possibile l’analisi delle reazioni chimiche che avvengono in fornace e consente un’evenuale retroazione sul processo stesso. Si tratta di un compito arduo, date le potenziali instabilità del sistema produttivo, ma i risultati della ricerca possono potenzialmente cambiare il modo con cui si effettua il monitoraggio termico in applicazioni che prevedono il riscaldamento tramite microonde. Il sistema di monitoraggio remoto sviluppato congiuntamente da UNIVPM e POLIMI, d’altro canto, porta il modulo DESTINY nel framework Industria 4.0, consentendo ai responsabili di impianto di monitorare a distanza il processo e di richiederne, eventualmente, adattamenti dei parametri in base ad esigenze energetiche e/o produttive.
Insomma, un'attività innovativa in un progetto innovativo che rappresenta un ulteriore passo avanti verso la sostenibilità nei settori manifatturieri ad alto consumo energetico.