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Il punto focale della nostra ricerca – creiamo chimica per un futuro sostenibile

La chimica, in quanto tecnologia trasversale, riveste un ruolo fondamentale nell’affrontare le sfide del futuro, perché le innovazioni nel campo della chimica rispondono esattamente a quei quesiti che riguardano l’umanità del futuro: materie prime, ambiente e clima, risorse alimentari e alimentazione e qualità della vita. Sono le tendenze in queste aree a determinare il nostro processo di innovazione qui alla BASF. Forniscono impulsi e determinano i campi nei quali perseguiamo le nostre ricerche e individuiamo soluzioni.

Le tecnologie digitali hanno un’influenza in rapida espansione su ricerca e sviluppo. Gestire grandi quantità di dati è diventato un fattore decisivo per il futuro successo scientifico ed economico. Con l’approccio digitale di BASF, la modellazione virtuale e la simulazione al computer vanno di pari passo con gli esperimenti fisici in laboratorio – sono complementari. Le simulazioni contribuiscono alla progettazione degli esperimenti e facilitano le previsioni, mentre gli esperimenti forniscono risultati misurabili e consentono di valutare i modelli elaborati al computer. Ciò ha come risultato una visione più completa dei prodotti e dei processi chimici e consente perciò di giungere a un’innovazione maggiore in un periodo di tempo più breve. Un elemento chiave è il nuovo  supercomputer – progettato e messo a punto congiuntamente con Hewlett Packard Enterprise (HPE) – che entrerà in funzione quest’estate a Ludwigshafen. Con 1,75 petaFLOP, presenta una capacità di calcolo circa 10 volte superiore a quella che BASF dedica attualmente ai calcoli scientifici. Nella classifica dei 500 sistemi di elaborazione più grandi del mondo, il supercomputer di BASF si trova attualmente al 65° posto.

La digitalizzazione offre ai ricercatori maggiori opportunità per attuare le loro idee creative e per collaborare in modo intensivo con altri ricercatori di tutto il mondo. Dalla prospettiva degli esperti di BASF, è essenziale integrare le tecnologie digitali direttamente nel lavoro quotidiano delle unità R&D. L’accesso diretto a sistemi basati sulla conoscenza è necessario per consentire un’efficace soluzione dei problemi e aprire nuovi orizzonti. Una piattaforma di app su cloud, per esempio, renderà decisamente più facile per tutti i ricercatori ampliare le reti di conoscenza.
Negli ultimi mesi, alcuni progetti di ricercatori BASF che hanno avuto successo hanno già dimostrato l’enorme potenziale che la digitalizzazione offre nel campo della ricerca. I ricercatori sono stati ad esempio in grado per la prima volta di condurre un’indagine sistematica sui dati relativi ai catalizzatori utilizzati nella produzione dell’intermedio ossido di etilene. La ricerca ha fatto rilevare delle correlazioni tra le formulazioni e le proprietà di applicazione dei catalizzatori, che hanno consentito di prevedere in modo più preciso e rapido le loro prestazioni e la loro durata. Un altro esempio sono le simulazioni virtuali della microincapsulazione. Si utilizza per proteggere gli ingredienti attivi, ad esempio dall’umidità e dall’ossidazione. Le simulazioni aiutano a valutare meglio e a prevedere le complesse interazioni chimiche e fisiche all’interno della microcapsula, consentendo di pianificare in modo più preciso le serie di test di laboratorio.

BASF sta anche svolgendo un ruolo importante nella trasformazione digitale dell’agricoltura, per la quale fa affidamento su collaborazioni interne ed esterne. L’applicazione online Maglis® aiuta gli agricoltori a utilizzare le informazioni disponibili in modo più efficiente e a prendere decisioni più opportune per quanto riguarda la coltivazione dei campi. La società ZedX, che BASF ha acquisito alla fine di maggio, è specializzata nello sviluppo di modelli agronomici per condizioni meteorologiche, crescita delle piante e infestazione da malattie, erbe infestanti e parassiti. BASF e ZedX hanno già messo a punto congiuntamente un modello che, sulla base delle condizioni meteorologiche e ambientali, individua la finestra giusta per l’applicazione di un erbicida BASF.

Ein Pilz als lebende Fabrik / A Fungus as a living factory

I ricercatori BASF della piattaforma di ricerca Bioscience Research (Ricerca sulle Bioscienze) hanno creato una fitasi potenziata (Natuphos®E) per l’alimentazione animale. La fitasi è un enzima che aiuta gli animali ad assimilare meglio il fosfato contenuto nelle piante. Ma molti enzimi sono sensibili al calore e possono essere distrutti dalle temperature elevate nel processo di pellettizzazione impiegato per produrre i mangimi, rendendo così gli enzimi inefficaci. Per mettere a punto una fitasi efficace e termostabile, i ricercatori di BASF hanno esaminato numerose fitasi diverse che esistono nei batteri e hanno poi ottenuto da esse il miglior ibrido possibile, con metodi biotecnologici. Quest’ultimo è stato poi ulteriormente perfezionato, con la creazione di una varietà idonea alla produzione basata sul fungo Aspergillus niger per la fermentazione (produzione biotecnologica) dell’enzima. La nuova fitasi è già stata lanciata in alcuni paesi in Asia e Sud America, oltre che negli Stati Uniti. L’approvazione in Europa è prevista per il 2016.

Spezial-Zeolithe für Abgaskatalysatoren / Specialty Zeolites for automotive emission catalysts

La piattaforma di ricerca Process Research & Chemical Engineering (Ricerca su Processi e Ingegneria Chimica) sta lavorando su alcuni zeoliti speciali, come la cabasite di rame di BASF, che hanno un ruolo essenziale nei catalizzatori per il controllo delle emissioni dei motori diesel, perché sono particolarmente efficaci nell’eliminare gli ossidi di azoto dai gas di scarico. La domanda di sistemi catalizzatori avanzati per le autovetture cresce costantemente, grazie alle normative sempre più severe sulle emissioni. Per soddisfare questa domanda, i ricercatori di BASF continuano a lavorare allo sviluppo di una nuova generazione di zeoliti speciali. Impiegando materie prime e processi sofisticati, sono in grado di regolare le dimensioni dei pori per produrre particelle che siano più uniformi. BASF ha anche messo a punto una tecnologia catalitica basata sul boro (BoroCatTM) che consente alla raffinerie di aumentare la resa di prodotti di valore come la benzina, il diesel e altri combustibili derivati dal petrolio greggio. Il nickel contenuto nel greggio presenta una particolare sfida in caso di ulteriore lavorazione, perché aumenta in modo significativo la generazione di sottoprodotti indesiderati, come il coke petrolifero e l’idrogeno. Contenendo una struttura dei pori ottimizzata, il nuovo catalizzatore BoroCat Fluid Catalytic Cracking (FCC – Cracking catalitico a letto fluido) intercetta il nickel nel corso della lavorazione, prevenendo così reazioni chimiche indesiderate.

Per la piattaforma di ricerca Advanced Materials & Systems Research (Ricerca su Materiali e Sistemi Avanzati), il punto su cui concentrarsi è stato il tema “Rumorosità, Vibrazioni e Durezza”. Gli esperti di BASF stanno analizzando le possibilità di ridurre al minimo i rumori molesti e le vibrazioni attraverso il design di materiali e componenti. Questo fattore sta diventando sempre più importante, perché sia i livelli dei rumori di fondo che le vibrazioni continuano ad aumentare, man mano che le nostre case e gli ambienti di lavoro diventano sempre più automatizzati. Allo stesso tempo, i rumori stanno cambiando. Nell’elettromobilità, per esempio, il rumore del motore è ridotto, ma diventano preponderanti e devono essere ridotte altre frequenze fastidiose. Un altro esempio è dato dagli elettrodomestici. Con una sempre maggiore urbanizzazione, vi sono sempre più persone che vivono in spazi ristretti. Le abitazioni non solo hanno più elettrodomestici, ma gli apparecchi diventano più potenti. Il rumore e le vibrazioni che ne derivano devono essere ridotti al minimo. Un team interdisciplinare di BASF, composto da chimici, fisici e ingegneri, sta perfezionando diverse soluzioni polimeriche che possono essere utilizzate per ottimizzare le frequenze nell’intervallo che può essere avvertito e sentito: da 1 a 20.000 Hertz. A seconda dell’intervallo di frequenza e dei requisiti, questo team è in grado di modificare il design dei componenti e /o la struttura molecolare o della schiuma dei materiali utilizzati (poliammidi, poliuretani, schiume in resina melamminica) grazie a simulazioni virtuali.