Riposizionamento competitivo della filiera del legno

Obiettivo

Il progetto mirava a proporre soluzioni innovative organizzative e tecnologiche per contribuire a riposizionare, a livello competitivo, l’intera filiera veneta del legno. Infatti, a causa di una competizione d’oltralpe sempre più forte, appare sempre più urgente colmare i profondi gap competitivi e organizzativi del settore legno regionale.

E’ evidente che solo un approccio sistemico possa fornire soluzioni appropriate per la filiera, poiché numerose analisi dimostrano come le problematiche strategiche/organizzative e tecnologiche/organizzative tra i vari anelli della filiera legno siano fortemente concatenate.

Bando di riferimento
ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”

Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati dai Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali.

Risultati

I risultati raggiunti sono individuati per ogni attività attraverso le quali si è sviluppato il progetto.

AT 1.1 Trend di mercato e modelli contrattuali innovativi I risultati sono stati i seguenti:

  1. Una fotografia rappresentativa del settore legno in Veneto, basata sui dati di produzione ed esigenze dei diversi attori della filiera;
  2. Analisi del trend dei prezzi di legname venduto in piedi e segati (in Veneto e realtà concorrenti) a seguito della Tempesta Vaia;
  3. Una sperimentazione di nuovi modelli gestionali per migliorare l’efficienza economica della gestione forestale in due specifici casi studio; sono state poste le basi per la creazione del Consorzio delle Regole del Comelico
  4. Proposte di valorizzazioni delle integrazioni operative/strategiche tra i numerosi e frammentati attori della filiera; una approfondita analisi del contesto legislativo ha permesso di studiare un contratto gestionale forestale multifunzionale e a lungo termine.

Oltre alla pubblicazione di diversi articoli scientifici, si segnala il report “CORE-WOOD – Filiera del legno Veneto – Una proposta di modello di riposizionamento competitivo”, documento pubblico che riassume i vari risultati ottenuti durante la WP1.

AT 2.1 Laboratorio per lo Studio degli impegni a cascata del legno

E’ stato realizzato un primo impianto pilota bimodale, ovverosia finalizzato alla ottimizzazione sia dei cicli di essicazione sia deu trattamenti FITOK. Il processo di essiccazione viene alimentato tramite una caldaia a cippato. Questa soluzione permette di utilizzare il materiale di scarto dalla lavorazione principale delle tavole ed evitarne un suo spreco. L’applicazione consente di risparmiare sull’utilizzo e l’acquisto di combustibile tradizionale, abbattendo così i costi di produzione. I vari cicli pilota hanno permesse di valutare e mettere a punto: controllo umidità residua, influenze esterne, accatastamento-caricamento corretto, posizionamento sonde di misura dell’umidità, valori energetici, differenza tra sonde di temperatura, differenza tra sonde di EMC.

Anche il ciclo pilota di trattamento Fitok è stato utilizzato per la messa a punto delle sonde e per la verifica del trattamento del processo di sanificazione che si è concluso con l’esame dei campioni trattati presso laboratori del TESAF. I risultati mostrano limiti di efficacia del trattamento. L’impianto pilota è utilizzato per campagne di test e prova, che si differenziano per tipologie di essenze e parametri di processo o di prodotto attesi Un secondo impianto pilota ha avuto è stato realizzato per sfruttare l’energia rinnovabile al massimo della potenzialità, per l’essiccazione di tavolame di legno mediante un approccio non convenzionale che ha previsto, oltre ad un complessivo risparmio energetico, una sensibile riduzione di emissioni in atmosfera di gas serra.

Circa il 77% dell’energia elettrica utilizzata per il ciclo pilota è stata garantita dalla produzione dell’impianto fotovoltaico, la restante parte è stata prelevata dalla rete.

AT 2.2 Sistemi di rilevazione dei difetti del legno

Attraverso l’integrazione di due diverse tipologie di tecnologia di laser scanner in due diverse linee di produzione di semilavorati si è potuto studiare l’incidenza della rilevazione di tutti i difetti presenti nel legno, al fine di ottenere prodotti con ottime caratteristiche fisiche/meccaniche e ottimo grado estetico (grazie all’utilizzo di levigatrice avanzata), nel rispetto delle normative di riferimento del tipo UNI EN 1090, le quali regolamentano i materiali strutturali come i pannelli oggetto di approfondimento. I risultati analizzati statisticamente sono rilevanti, si segnalano i principali: gli scarti sono ridotti notevolmente grazie alla tecnologia applicata e possono variare a seconda del semilavorato da produrre, la lunghezza degli scarti si riduce alla dimensione dei nodi, la tavola buona è quindi ottimizzata, si possono eseguire valutazioni della qualità della materia prima al fine della selezione dei fornitori, si ottimizza l’ordine prevedendo la quantità del materiale buono/scartato.

Le sperimentazioni hanno dimostrato l’efficacia delle nuove tecnologie di rilevazione della difettosità del legno 4.0 nei processi di trasformazione del legno e i vantaggi economici che l’impresa ottiene a seguito di investimenti certamente impegnativi.

AT 2.3 Valorizzazione degli scarti lignei di produzione

In questa attività sono stati caratterizzati gli scarti legnosi di aziende partner aziendali del progetto, in particolare: (i) scarti di piallatura di pannelli a strati incrociati di abete rosso (CLT); (ii) trucioli di piallatura derivati da legno (abete rosso) massiccio e rifiuti misti di legno massiccio e lamellare. Entrambi gli scarti legnosi contengono adesivo poliuretanico monocomponente.

Al fine di aumentare la densità di energia e diminuire i volumi dei materiali in gioco, le due tipologie di scarto sono state utilizzate per la produzione di pellet e di bricchette.  Le caratteristiche xiloenergetiche del pellet rientrano nei limiti previsti per la classe di qualità A1 secondo la normativa ISO 17225-2:2014, eccetto per la durabilità meccanica, il cui valore è inferiore al valore minimo richiesto dallo standard per una classe di qualità B. Il mancato raggiungimento del valore minimo può essere imputato all’assenza di un adeguato sistema di raffreddamento del pellet, non ancora installato dall’azienda, che assicura un migliore indurimento del pellet. Il problema è quindi imputabile al processo di produzione e non alle caratteristiche intrinseche del materiale, e quindi risolvibile con la messa a punto del suddetto sistema e la sua integrazione nel ciclo di produzione del pellet.

L’analisi chimica pone la concentrazione di azoto entro i limiti previsti dalla classe di qualità A1, che si traduce in un’emissione durante la combustione di NOx entro i limiti previsti dalla legge. Anche le concentrazioni di tutti gli altri elementi chimici analizzati permettono al pellet di rientrare nella classe di qualità A1. I risultati dell’analisi fisico-meccanica e chimica delle bricchette confrontati con la normativa internazionale UNI EN ISO 17225-3:2014 riportante i limiti per la classificazione di qualità delle bricchette permettono di classificare le bricchette nella classe di migliore qualità A1. Anche in questo caso, tutti gli elementi richiesti dalla normativa risultano rientrare nei limiti delle concentrazioni previste nello standard ISO per un utilizzo non industriale del biocombustibile.

Si è condotto parallelamente uno studio e per ottenere un materiale composito ottenuto dalla granulazione e inertizzazione degli scarti lignei. L’attività si è concentrata nello studio e progettazione del processo di trattamento, evidenziando le criticità legate da una parte alla natura vegetale del materiale in ingresso, dall’altra ai rischi connessi all’utilizzo di sostanze chimiche aggressive. Si sono adeguate le formulazioni alle esigenze di processo e alle prospettive di applicazione. Si è quindi progettato e parzialmente prototipizzato un impianto finalizzato ad un trattamento in grado di non danneggiare la microstruttura delle fibre e gestire e controllare il tasso di umidità degli scarti lignei trattati, nonché la miscelazione con reagenti e agenti inertizzanti.

AT 3.1 Comfort Ambienti in Legno

Attraverso diverse indagini biofisiche si è cercato di quantificare l’effetto positivo che il legno genera quando la sua presenza in un ambiente è predominante rispetto ad altri materiali. La necessità di “quantificare” i livelli di benessere psicologico che si provano in relazione ai materiali utilizzati nella costruzione e nell’arredo rappresenta una esigenza ricercata dalle aziende che operano nella costruzione di manufatti in legno, impegnate nel tentativo di proporre un valore unico espresso nei materiali lignei aventi le caratteristiche più adatte per contribuire al benessere percepito in un certo ambiente. Si è lavorato quindi per raccogliere dati sui parametri, soggettivi ed oggettivi, di interazione biofisica con l’ambiente, per definire una scala di valutazione della percezione di benessere.

In corso d’opera, si sono investigate le attitudini e le preferenze dei consumatori verso l’utilizzo del legno come materiale da costruzione. In un’ottica di marketing, ciò ha consentito di comprendere i determinanti di scelta del materiale e ottimizzarne l’offerta. Sono state definite etichette di confort che esprimano il benessere generato dai materiali legnosi utilizzati nella costruzione e all’analisi del valore monetario aggiunto (price premium) che il legno apporta ad un’abitazione, sono stati prototipizzati ambienti di vita che possano materializzare il massimo del confort offerto da strutture in legno.

AT 3.2 Polifunzionalità, Integrazione sistemi tecnologici, Soluzioni avanzate di Interior Design

L’attività ha visto la realizzazione di diversi filoni di ricerca. Un primo ha riguardato l’ambito degli alloggi RSA e la ricerca di un idoneo approccio alla progettazione degli ambienti interni delle strutture sanitarie per anziani. Il progetto è stato trattato in maniera olistica dalla progettazione architettonica degli spazi interni, ottimizzando l’aspetto costruttivo, fino alla gestione termo-igrometrica ed energetica dell’edificio. L’efficientamento prestazionale e funzionale è stato completato anche da un’indagine approfondita sulle dotazioni sanitarie interne degli alloggi RSA.

A livello dimostrativo è stato costruito anche un prototipo in scala reale; il sistema costruttivo è stato previsto con i pannelli prefabbricati in Cross Laminated Timber (CLT), un materiale da costruzione che è di facile lavorazione, con ottime caratteristiche di durabilità, resistenza a trazione, compressione e flessione, di un’elevata resistenza a fuoco e di buone prestazioni come isolante. Un secondo filone di ricerca è stato inerente gli edifici adattivi e ha riguardato lo studio di soluzioni edilizie innovative polifunzionali a volume variabile. Ponendo particolare attenzione alle tematiche della sostenibilità ambientale, sono stati progettati ambienti ottimizzati con geometria variabile in funzione di esigenze funzionali temporanee utilizzando materiali rinnovabili leggeri termicamente e sismicamente efficienti quali il legno CLT o telaio. Le soluzioni studiate hanno avuto per oggetto gli edifici di nuova costruzione in contesti di polifunzionalità e modularità tecnico-formale.

Al fine di validare le risultanze ottenute dal progetto di ricerca si è proceduto quindi con una ricerca sperimentale sul campo mediante la progettazione e realizzazione di un caso studio, un edifico uffici; in particolare il caso studio in esame, è stato realizzato al fine di ottenere un sensibile risparmio energetico con il variare della sua volumetria mediante il meccanismo adattivo di “scorrimento” (miglioramento del 23% in merito all’energia globale non rinnovabile consumata all’interno dell’edificio che utilizza sistemi adattivi. Un terzo filone di ricerca ha riguardato lo studio e lo sviluppo del cosiddetto Edificio Rifugio, in primis per la protezione dagli eventi sismici integrata con l’ottimizzazione delle capacità termofisiche dei materiali e degli assemblaggi, per migliorare le prestazioni energetiche dell’edificio.

La sperimentazione è stata rafforzata dall’applicazione della ricerca sull’Edificio Rifugio al tema della riqualificazione degli edifici esistenti, con la realizzazione di “cellule di sicurezza” interne (nested building), che salvaguardino la vita degli utenti e l’integrità di oggetti e strumenti. La ricerca è stata applicata ad un caso studio identificato in una porzione di un complesso storico in muratura. I risultati raggiunti offrono una nuova prospettiva nel campo del recupero, nell’ottica dell’utilizzo di materiali e strutture sostenibili, eco-compatibili e reversibili, sia dal punto di vista della rinnovabilità delle fonti che delle prestazioni energetiche che essi offrono. Un quarto filone di ricerca è stato quello di coniugare le tecnologie della robotica e dell’interazione uomo-macchina con la progettazione di arredi domestici in grado di configurarsi e di adattarsi alla situazione e alle esigenze degli utenti.

Nella fase iniziale del progetto sono state esaminate alcune proposte di arredo riconfigurabile, usando l’approccio Origami, cioè ottenere la configurazione e i movimenti di interesse mediante tagli e piegature opportune di un foglio di materiale. Dopo aver esaminato l’aspetto concettuale degli arredi mediante la prototipazione in cartone, alcuni arredi sono stati realizzati in compensato in scala 1:2 e motorizzati con attuazioni di aeromodelli. Questa fase è servita per capire le difficoltà del movimento e per scegliere l’arredo con la maggiore potenzialità.

L’arredo scelto è stata la poltrona multifunzionale e un prototipo in legno è stato realizzato in scala 1:1. Il prototipo è stato valutato durante il collaudo in fabbrica, ed è pronto per l’analisi dei materiali definitivi, e la definizione delle specifiche degli attuatori per la movimentazione automatica. Un quinto filone di ricerca ha riguardato metodologie e moduli software per l’ottimizzazione del comfort termico e del risparmio energetico in smart building; in particolare è stata sviluppata una metodologia di intelligenza artificiale e moduli software Python per gestire il controllo della temperatura all’interno delle unità abitative in legno. In particolare, per raggiungere l’obiettivo dell’ottimizzazione simultanea di comfort termico ed efficienza energetica, si è progettato ed implementato un sistema in grado di risolvere problemi di decision-making sequenziale in ambienti completamente osservabili. Tale sistema è stato adattato al caso di studio specifico considerando le problematiche tipiche in esso riscontrabili, come la necessità di adattamento del sistema stesso alle esigenze dell’ambiente specifico.

Questo permette di aggiornare i parametri che modellano la termodinamica dell’ambiente basandosi unicamente sulle misurazioni ambientali (dai sensori), e di soddisfare le preferenze di comfort termico dell’utente tenendo in considerazione il consumo energetico. Il software sviluppato consente di avere un controllore indipendente dall’edificio per cui viene progettato, in quanto non è necessario conoscere a priori le specifiche dei materiali utilizzati in fase di costruzione. Ne è conseguito uno strumento di controllo della temperatura che agisce sull’accensione e lo spegnimento della caldaia in modo adattabile all’ambiente specifico in cui viene rilasciato.

AT 3.3 Nuove Soluzioni di Consolidamento strutturale in Legno

In questa attività sono state studiate e sperimentate componenti lignee integranti nuovi prodotti della tecnologia del legno (LVL); in particolare numerosi studi hanno dimostrato come l’utilizzo di solai in legno nel campo degli edifici esistenti contribuisca al miglioramento delle prestazioni sismiche. Si è proceduto alla realizzazione di una campagna sperimentale sui solai presentata mirata all’ottimizzazione delle prestazioni strutturali ed acustiche, seguita da una campagna sperimentale finalizzata alla caratterizzazione del comportamento a taglio-scorrimento di giunti/connessioni tra travi in legno massiccio di abete rosso, comunemente impiegate, e tavolati realizzati con il medesimo legno e/o LVL in legno di faggio.

In particolare si evidenziano i lavori inerenti l’ottimizzazione di una staffa dissipativa in acciaio, abachi di progettazione mirati al soddisfacimento di specifiche richieste di portanza del sistema di collegamento, analogamente a quanto disponibile per i dispositivi (hold-down) commercializzati attualmente, abaco dei carichi di riferimento usualmente richiesti nelle applicazioni civili (variabile dai 50kN ai 100kN per staffa), utile a dimensionare le connessioni e, conseguentemente, il sistema dissipativo. Si è condotto uno studio su un pannello per solai alveolare realizzato dall’azienda partner di progetto, ottimizzato per minimizzarne l’ingombro e testato l’aumento di trasmittanza termica all’interno del pacchetto stratigrafico in regime statico.

AT 3.4 Interventi dimostratori

Questa attività prettamente sperimentale ha visto la realizzazione di prototipi di strutture in legno e interventi dimostrativi che hanno implementato e integrato le soluzioni architettoniche, strutturali, tecnologiche, impiantistiche, materiche sviluppate nelle precedenti attività. Ogni tematica di ricerca è stata approfondita attraverso sopralluoghi in situ relativi al collocamento finale del progetto, aggiornamenti e meeting strategici svolti con aziende e consulenti esterni attuatori dei dimostratori, il tutto finalizzato alla predisposizione dei progetti esecutivi strutturali, architettonici, impiantistici. Gli interventi dimostratori hanno riguardato: A) Edificio polifunzionali; B) Edificio rifugio con involucri interni di sicurezza; C) Alloggio per anziani, moduli RSA. Studi di Life Cycle Assessment (LCA) hanno arricchito le conoscenze a corredo delle sperimentazioni.

Informazioni Progetto

Costo: € 4.487.327,25
Finanziamento: € .243.663,625

 

Ambiti RIS3: Sustainable Living, Smart Manifacturing

Altri ambiti di interesse: Design, Creatività e Made in Italy, Fabbrica Intelligente, Tecnologie per gli Ambienti di Vita

Durata Progetto

Inizio: 07/11/2017
Fine: 30/04/2021

Altre informazioni

Regione del Veneto – POR FESR 2014-2020
ASSE 1 “RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”
Azione 1.1.4 – Bando per il sostegno a progetti di Ricerca e Sviluppo sviluppati dai Distretti Industriali e dalle Reti Innovative Regionali.