Abbiamo intervistato ATS FAAR Industries e URAI che ci parlano delle principali linee di evoluzione dei laboratori industriali e della loro strumentazione: dalla sostenibilità e la “Green Chemistry” fino alle nuove normative e le tecnologie di ultima generazione.
di Valerio Alessandroni
Per la consueta rubrica curata da G.I.S.I. dedicata al mondo dei laboratori industriali, abbiamo intervistato due realtà consolidate nel settore. Cominciamo con ATS FAAR Industries, con una lunga esperienza nella progettazione e realizzazione di laboratori chiavi in mano. L’azienda opera in ambiti quali i laboratori chimico-fisici, alimentari, petrolchimici, cosmetici e molti altri. La sede di Cassina de’ Pecchi, alle porte di Milano, offre una gamma completa di soluzioni: arredi tecnici, strumentazione, cappe e impianti di aspirazione, contribuendo a rendere performanti i laboratori scolastici e industriali. Particolare attenzione viene dedicata alla progettazione su misura: attiva sia in ambito nazionale che internazionale, ATS FAAR Industries adatta ogni elemento della fornitura per creare ambienti di lavoro versatili, modellati sulle esigenze specifiche dei clienti.
Priorità: le nuove normative e le pratiche sostenibili
Abbiamo chiesto a Laura Bartiromo, CEO di ATS FAAR Industries, quali sono le principali linee evolutive dei laboratori industriali nei settori di riferimento della sua azienda: «Già oggi, e sempre più nei prossimi anni, l’attenzione sarà rivolta alle nuove normative e all’adozione di pratiche sostenibili. Crescerà il focus sia sulla tutela delle persone che lavorano in laboratorio, sia sulla qualità ambientale interna ed esterna. Sostenibilità e “Green Chemistry” saranno al centro del dibattito». L’adozione di materiali ecocompatibili, la riduzione dei rifiuti e l’efficienza energetica saranno i cardini della sostenibilità nei laboratori industriali. Anche la “chimica verde” si sta affermando come standard di riferimento. «Un altro aspetto fondamentale sarà la collaborazione interdisciplinare fra ricerca, produzione e filiera industriale» prosegue Laura Bartiromo. «Si tratta di un modello innovativo ma complesso da implementare nel contesto italiano, caratterizzato da una forte presenza di PMI.»
Soluzioni personalizzate e tecnologie emergenti
La crescente domanda di soluzioni personalizzate spinge i laboratori a sviluppare sistemi sempre più flessibili. «L’innovazione rapida è oggi una priorità» aggiunge Laura Bartiromo. «Con cicli di sviluppo e produzione più brevi, l’adozione dell’intelligenza artificiale può fare la differenza. Tuttavia, in Italia siamo ancora all’inizio, soprattutto a causa dell’elevato costo dell’energia e della carenza di data center adeguati».
Rispetto all’evoluzione tecnologica degli strumenti di laboratorio, osserva: «Le tecnologie disponibili consentono analisi estremamente precise. L’automazione e l’informatizzazione riducono quasi del tutto gli errori umani. Gli strumenti portatili permettono misure sul campo con trasmissione dei dati in tempo reale al laboratorio. Dobbiamo però porre maggiore attenzione alla riduzione dell’uso di sostanze chimiche tossiche, all’efficienza energetica e alla possibilità di gestione e manutenzione».
Monitoraggio ambientale
In questo contesto si inserisce lo sviluppo di un sistema interamente progettato e realizzato in Italia, frutto della collaborazione fra una start-up e un’università italiana. Il dispositivo è pensato per il monitoraggio in tempo reale dei principali gas inquinanti, inclusa la CO₂, con rilevamento simultaneo di temperatura, umidità relativa, pressione atmosferica e rumore ambientale. L’obiettivo è migliorare la sicurezza e la salubrità degli ambienti di lavoro nei laboratori. L’installazione è semplice, la gestione avviene tramite app su smartphone.
Il progetto ha portato anche allo sviluppo di una centralina per ambienti esterni, destinata al monitoraggio della qualità dell’aria nei pressi dei siti produttivi. Il sistema rileva gas, parametri ambientali e particolato fine fino al PM 1,0, in linea con la nuova Direttiva Europea 2881. I dati raccolti in tempo reale supportano l’analisi degli impatti ambientali e si integrano con le logiche del bilancio di sostenibilità ESG.
Spettrometria di emissione ottica a scarica luminescente
Passiamo ora a URAI, azienda di cui avevamo già parlato in questa rubrica sul numero 38 di “Controllo e Misura”. Specializzata nella distribuzione di specialità chimiche e apparecchiature da laboratorio dal 1948, è distributrice in esclusiva e centro di assistenza per il mercato italiano della spettrometria di emissione ottica a scarica luminescente (“Glow-Discharge Optical Emission Spectroscopy” o GDOES) di Spectruma. Considerata una delle tecniche più precise per l’analisi elementare e la determinazione dello spessore di strati, è una tecnica analitica che permette di studiare la composizione chimica di materiali solidi, metallici o meno.
Grazie a un plasma che erode in modo controllato la superficie del campione solido in esame, si possono analizzare virtualmente tutti gli elementi chimici della tavola periodica, eseguendo scansioni nanometriche, dalla superficie del campione in profondità. È possibile analizzare strati con uno spessore compreso fra 50 nm e 100 µm, ottenendo informazioni quali-quantitative per ogni strato di rivestimento.
Abbiamo chiesto a Piermario Fossati di URAI, già in carica nel direttivo G.I.S.I. come consigliere e attuale Presidente del Comitato Laboratori Industriali dell’associazione, quali sono le principali caratteristiche di innovazione offerte dalla tecnologia GDOES: «La prima caratteristica importante è che si riesce a ottenere contemporaneamente sia la composizione elementare, sia lo spessore degli strati di un materiale multilayer, e non solo lo spessore o la composizione elementare. Infatti, grazie a un’ablazione leggera, è possibile leggere man mano più strati uno sopra l’altro; quindi la tecnologia è adatta per la valutazione di spessori multilayer. Infine, si può lavorare sia su supporti conduttivi che non conduttivi. Ciò significa che è possibile effettuare l’analisi di metalli ma anche di ghise, per esempio, o di coating depositati su ceramica o su vetro, di polimeri e così via. Altro fattore distintivo è che la superficie non richiede una preparazione prima della misura».
La velocità la rende ideale per molteplici utilizzi
La tecnologia GDOES è molto rapida, perché la misura richiede tipicamente da 30 a 40s. Ciò ne consente l’uso non solo in laboratorio, come metodo analitico per ricerca, sviluppo, controllo qualità e via dicendo, ma anche in asservimento alla produzione. «Nella fattispecie, un tema oggi rilevante è quello dei costi dell’energia soprattutto nelle aziende energivore, come quelle che eseguono i trattamenti di metalli come la tempra ad alta temperatura» afferma Piermario Fossati. «La possibilità di fermare il processo al momento giusto significa risparmiare energia, perché si andrebbe a nobilitare oltremodo un prodotto quando non è necessario».
Lo strumento produce un plasma che crea sulla superficie del materiale un’ablazione. Ciò che si trova sul substrato viene quindi vaporizzato in una camera a vuoto, al cui interno si può montare sensoristica diversa, come i sensori CCD che hanno uno spettro molto ampio e quindi consentono di leggere molti elementi. Di contro, l’accuratezza è leggermente inferiore rispetto a quella dei fotomoltiplicatori, ma è possibile montare sia l’una che l’altra tecnologia, componendo quindi la camera di misura in funzione dei propri obiettivi. È disponibile tutta la tavola periodica, inclusi gli elementi molto volatili, per i quali la camera dispone di un sistema di raffreddamento accessorio. Un altro vantaggio è il costo di mantenimento: si deve sostituire un anodo del portacampioni economico una volta al mese. A ciò si aggiunge il costo dell’energia elettrica necessaria per innescare il plasma, mentre le pompe da vuoto vengono attivate solo quando necessario così come per i gas nobili che servono per ottenere il plasma. La tecnologia GDOES, molto versatile, trova impiego in numerosi settori industriali collegati allo studio e la nobilitazione delle superfici: l’industria automobilistica e il suo indotto, l’industria metallurgica, siderurgica, meccanica di precisione, aerospaziale, elettronica, dei nano materiali, del vetro e della ceramica, galvanica, fotovoltaica e altro ancora.
