Argomento 7 Tecnologia dei cicli produttivi

L’ELETTRONICA

L’elettronica comprende sia la realizzazione di dispositivi nei quali il comportamento degli elettroni sono usati per

fini pratici, sia l’analisi che la progettazione dei circuiti. L’elettronica si basa su correnti di elettroni deboli con

l’obiettivo di elaborare e trasmettere informazioni. Il campo dell’elettronica è fondamentale poiché da

quest’ultima dipendono molte delle grandi filiere come quella delle comunicazioni, informatica e robotica. A sua

volta l’elettronica dipende dal settore dei semiconduttori.

I SEMICONDUTTORI

I semiconduttori comprendono gruppi di sostanze semplici o composte caratterizzate da:

1. Una conduttività intermedia tra quella dei metalli e quella degli isolanti

2. Una conduttività che aumenta con l’aumentare della temperatura

3. Una conduttività che aumenta all’aumentare dell’illuminazione

I NUOVI MATERIALI

Il progresso tecnologico ha consentito di ottenere nuovi materiali con nuove prospettive di impiego, come i

semiconduttori applicati dell’informatica, telematica e microelettronica o i superconduttori.

MICROELETTRONICA

Lo sviluppo della microelettronica è legato all’uso del silicio (materia prima) per la costruzione dei circuiti integrati,

ricavati da una piastrina (chip) di materiale semiconduttore (appunto, il silicio). I circuiti integrati consento di

abbassare i costi e gli ingombri.

LEGGE DI MOORRE: la capacità di trattare dati da parte di un microchip, rappresentata dai numeri di transistor

che esso contiene, raddoppia ogni 18 mesi. Ogni tre anni la dimensione dei computer si sarebbe ridotta del 33% e

il numero di chip si sarebbe quadruplicato.

I CHIP DEL PROSSIMO FUTURO

Il futuro vedrà il silicio sostituito da atomi, DNA e luce.

• Nei computer quantici si usano gli atomi al posto degli elettroni, poiché questi disperdono molta energia;

• Nei computer chimici si usano molecole che cambiano forma a seconda degli stimoli a cui sono

sottoposte; 2

• Nei computer ottici le informazioni si muovono sotto la spinta dei fotoni, pacchetti di luce più veloce, è

però una tecnologia molto costosa.

LA FOTONICA

Lo sviluppo della fotonica è spinto dal fatto che l’utilizzo della luce nell’elaborazione delle informazioni consente

una maggiore velocità di calcolo. Inoltre i raggi luminosi possono viaggiare vicini tra loro senza disturbarsi a

differenza degli elettroni dunque consento una maggiore flessibilità di interconnessione.

MICROFLUIDICHE

Si basa sull’introduzione di minuscole goccioline di fluido nei canali di fibra ottica che rendono la trasmissione dei

dati molto più veloce e affidabile.

FOTONICA AL SILICIO

La velocità dei computer sta raggiungendo il limite fisico di capacità del rame di trasportare informazioni, una

soluzione potrebbe essere farsi che il silicio emetta luce. Infatti la frequenza di un segnale luminoso è molto più

alta di quella di un segnale elettrico e ciò consente di trasportare più informazioni.

TECNOLOGIE INTELLIGENTI

Le tecnologie intelligenti sono in grado di intervenire autonomamente su alcuni problemi riconoscendo l’iter di

seguire per perseguire gli obiettivi prefissati.

INTELLIGENZA ARTIFICIALE

Intelligenza artificiale insieme di studi e di tecniche che tendono a realizzare una macchina capace di risolvere

à

problemi che rientrano nel dominio dell’intelligenza umana.

MATERIALI AVANZATI

Il settore dei nuovi materiali riveste un ruolo molto importante per l’attuale rivoluzione tecnologica, sia per i

legami sempre più stretti tra scienza e tecnologia, sia per la crescente tendenza verso una gestione integrata

dell’intero sistema materiali-prodotti-servizi.

È evidente che la strategicità di poter disporre di prodotti ad alte prestazioni e l’impiego di nuovi materiali ad hoc

innovativi è una carta irrinunciabile.

I MATERIALI CERAMICI SUPERCONDUTTORI a temperatura ambiente gli elettroni non subiscono collisioni e non

si hanno dispersioni di energia.

FILI QUANTICI PER IL TRASPORTO DI ENERGIA ELETTRICA

I cavi realizzati con fili quantici, ovvero nano tubi di carbonio, hanno una capacità di conduzione molto superiore

rispetto al rame. Essi potrebbero avere le stesse prestazioni dei super conduttori senza la necessità di costose

apparecchiature per il raffreddamento.

CERAMICHE TECNICHE AVANZATE

Le ceramiche tecniche avanzate sono fondamentali nel sistema produttivo per due ragioni:

1. Sono utilizzate per la produzione di componenti meccanici alleggeriti ma con elevata resistenza all’usura

e all’abrasione;

2. Le macchine che sfruttano tali componenti sono più affidabili e hanno necessità di una manutenzione

ridotta.

TRATTAMENTO SUPERFICIALE DI MATERIALI

Le tecnologie di trattamento superficiale sono utilizzate per rispondere a due esigenze:

1. Protezione della superficie con funzione di barriera;

2. Riparazione delle componenti danneggiate. 3

TECNOLOGIE NET-SHAPE

Sono quei processi di fabbricazione che si basano su tecnologie di deformazione e sinterizzazione.

DALLA PROTOTIPAZIONE ALLA PRODUZIONE

Novità degli ultimi anni è l’aumento dell’utilizzo delle stampanti 3D a scopo industriale.

MANIFATTURA ADDITIVA

Essa si colloca nel contesto della manifattura digitale ovvero del fenomeno di integrazione tra tecnologie digitali

e manifattura attraverso il controllo automatico delle macchine da parte dei computer. L’aspetto rivoluzionario

sta nel fatto che gli oggetti si generano per stratificazione e addizione di materiale direttamente in un pezzo unico.

Uno dei limiti più significativi della stampa 3D è la dimensione massima dell’oggetto che, ad oggi, si può produrre

(ovvero un metro cubo).

INNOVAZIONE NELL’AGROINDUSTRIA

Tra i maggiori interventi ci sono:

1. I satelliti che sorvegliano il clima;

2. La pianificazione del ciclo produttivo, dei piani di alimentazione degli animali e le loro terapie possono

essere suggerite da pc;

3. I computer che attraverso sensori possono controllare nelle serre la climatizzazione e il rapporto tra luce

e anidride carbonica.

4. Le serre possono risparmiare energia utilizzando in modo controllato il calore solare e quello dovuto alla

fermentazione del compost.

BIOTECNOLOGIA

Con biotecnica possiamo indicare ogni tipo di tecnica che utilizza sistemi biologici e organismi viventi: per produrre

prodotti, modificare piante e animali e per sviluppare microrganismi da usare per scopi ben precisi. Tutto questo

attraverso l’integrazione delle scienze naturali nei processi industriali.

CLASSIFICAZIONE

Sulla base dei metodi impiegati possiamo distinguere:

1. Biotecnologie tradizionali: (agricoltura zootecnia);

2. Biotecnologie innovative: sono tecnologie in cui vengono utilizzate tecniche di manipolazione del

materiale genetico degli organismi viventi (DNA) con numerose applicazioni in campo scientifico

industriale (ad esempio, gli OGM).

Le biotecnologie sono delle Tecnologie Abilitanti, ovvero KET.

INTERAZIONE TRA BIOTECNOLOGIE E ALTRI SETTORI

1. Bioinformatica uso di strumenti informatici per organizzare e analizzare i dati biologici;

à

2. Bioingegneria uso degli strumenti dell’ingegneria per favorire la ricerca biologica;

à

3. Bio-nanotecnologie uso di strumenti nano e nano-materiali per la ricerca biologica, per la medicina e per

l’utilizzo di materiale biologico come nano-strumenti e nano-materiali;

4. Medicina sviluppo di metodi diagnostici, sviluppo di farmaci, uso di macromolecole come nuovi farmaci

à GREY BIOTECH – BIOTECH PER L’AMBIENTE

Settore della biotecnologia che si occupa di tutte le applicazioni collegate all’ambiente, come la salvaguardia della

biodiversità e la protezione dai contaminanti, attraverso l’utilizzo di organismi in grado di isolare o eleminare

dall’ambiente sostanze inquinanti

BIORISANAMENTO

È una tecnica di bonifica ambientale basata sul metabolismo di determinati microrganismi in grado di

biodegradare o detossificare sostanze inquinanti 4

FITORISANAMENTO

Utilizza piante terrestri o acquatiche per effettuare la rimozione di agenti inquinanti, in particolare vengono

sfruttate specie vegetali definite iperaccumulatori.

WHITE BIOTECH – BIOTECH PER L’INDUSTRIA

Settore delle biotecnologie con applicazione industriale. Esso prevede l’utilizzo di enzimi nei processi produttivi

con il vantaggio di renderli più efficienti dal punto di vista energetico, ridurre l’emissione di C02, diminuire la

produzione di rifiuti, etc.

CHIMICA VERDE

Le filiere: biopolimeri, biocombustibili, biocarburanti, biolubrificanti, fitofarmaci, coloranti naturali, fibre vegetali,

detergenti, fibre vegetali, cosmesi.

BLUE BIOTECH- BIOTECH PER IL MARE

Settore delle biotecnologie che si occupa delle applicazioni nel campo degli organismi marini e di acqua dolce.

Allo scopo di:

1. Potenziare la produzione di alimenti derivati e la loro salubrità;

2. Proporre nuove soluzioni per il controllo della proliferazione di organismi acquatici dannosi;

3. Ricercare nuove molecole con potenzialità farmaceutiche.

RED BIOTECH – BIOTECH PER I FARMACI

Settore delle biotecnologie che si occupa dei processi biomedici e farmaceutici. La nascita di questo settore risale

alla produzione di antibiotici con microrganismi (es: penicilline).

Attualmente sono prodotte un gran numero di proteine: ormoni, fattori di crescita, citochine, vaccini e anticorpi

monoclonali. GREEN BIOTECH – BIOTECH PER L’AGRICOLTURA

Settore delle biotecnologie che si occupa dei processi agricoli. Consentono all’agricoltura una varietà di coltivazioni

in grado di resistere a insetti e erbicidi.

OGM – ORGANISMI GENETICAMENTE MODIFICATI

Sono organismo il cui patrimonio genetico è stato modificato attraverso tecniche di ingegneria genetica.

I vegetali Biotech sono commercializzati nel mondo da più di 20 anni. L’interno dell’Unione Europea sono 5 i Paesi

che hanno aperto alla coltivazione OGM: Spagna, Germania, Repubblica Ceca, Francia, Portogallo.

L’organismo transgenico è un essere vivente (pianta, animale o microrganismo) in cui al DNA ereditario viene

aggiunto un DNA proveniente da una fonte diversa da quella parentale.

VANTAGGI DEGLI OGM

1. Migliori materie prime alimentari: incremento delle rese, aumento delle resistenze delle colture.

2. Aumento del valore nutritivo: più proteine, più amido o cellulosa.

3. Sapore Migliore

4. Migliore conservabilità: facilitando il trasporto evitando che subiscano danni o marciscano

5. Convenienza: maggiore produttività, economicità ed efficienza.

Secondo alcuni, questi vantaggi, rappresentano una soluzione per far fronte al fab