Secondo il rapporto dell’Ufficio europeo dei brevetti, si evidenzia - per l’economia e la ricerca - la spinta propulsiva delle tecnologie volte a mitigare i cambiamenti climatici e a favorire la transizione ecologica ed energetica.
TAKEAWAY
- Le società che investono sui brevetti e sono attive nella ricerca e sviluppo di tecnologie verdi rappresentano una spinta positiva per l’economia europea. A evidenziarlo è un report dello European Patent Office. Tra le cleantech considerate, particolarmente numerosi risultano i progetti per la produzione energetica pulita.
- Quali sono le tecnologie oggetto di brevetto? Solo considerando i brevetti premiati dalla stessa EPO, emergono soluzioni innovative per generare energia verde e per stoccarla, passando dal solare all’idrogeno verde, fino a nuovi supercondensatori.
- La sostenibilità è un valore ormai trasversale: oltre a essere tra i dieci principali trend tecnologici 2023 di Gartner, rappresenta una voce di investimento strategica, specie per Stati Uniti e Unione Europea: entrambi stanno stanziando svariati miliardi su progetti di ricerca e sviluppo dedicati alla mobilità e all’energia a emissioni zero.
La sostenibilità e le tecnologie per la transizione ecologica ed energetica spingono la ricerca e l’economia. Lo conferma l’esito di un recente rapporto dell’European Patent Office (EPO) e dell’Ufficio dell’Unione Europea per la proprietà intellettuale (EUIPO).
In particolare, il rapporto EPO rileva che le industrie ad alta intensità di Diritti di Proprietà Intellettuale (DPI), attive nello sviluppo di tecnologie di mitigazione del cambiamento climatico (o Climate Change Mitigation Technologies – CCMT) e di green trademark (marchi di prodotti o tecnologie che hanno un reale impatto sulla protezione dell’ambiente), costituiscono un’autentica manna per l’economia europea: nel 2017-2019 hanno rappresentato il 9,3% dell’occupazione, il 14,0% del PIL UE e una parte significativa dell’attività commerciale.
«Complessivamente, una domanda di brevetto europeo su dieci depositata da un’azienda o da un inventore UE nel 2019 riguardava CCMT finalizzate a ridurre o a prevenire l’emissione di gas serra. I marchi verdi depositati da aziende con sede in Europa rappresentano una quota simile in tutte le domande di trade mark dell’UE nel 2021» specifica il report.
Le Climate Change Mitigation Technologies altro non sono che cleantech (tecnologie pulite), ovvero tecnologie in grado di produrre un impatto positivo per l’ambiente e il clima.
Esse comprendono soluzioni per la cattura e lo stoccaggio dei gas serra, la riduzione dei consumi energetici nell’ICT, la produzione, l’accumulo e la distribuzione di energia (quindi anche tecnologie e brevetti di ricerca in tema di fonti di energie rinnovabili e batterie per l’energy storage).
In questa categoria sono comprese anche le smart grid, le tecnologie impiegate nel settore produttivo e nei trasporti, oltre che nel trattamento dei rifiuti e delle acque reflue.
Nell’ultimo decennio, le industrie ad alta intensità di brevetti e di tecnologie verdi sono passate da un deficit significativo nel commercio estero dell’UE a un’eccedenza commerciale di oltre 36 miliardi di euro più di recente. «Questa è un’ulteriore indicazione che tali industrie sono un elemento significativo di vantaggio competitivo per l’economia UE» rileva l’EPO.
Tecnologie per la transizione ecologica ed energetica: si intensifica la ricerca sull’idrogeno verde
Tra tutte le soluzioni tecnologie al centro della ricerca e sviluppo, quelle relative alle fonti rinnovabili e all’energy storage sono le più sviluppate in termini di brevetti. Anche a questo proposito l’EPO ha prodotto uno studio sui brevetti riguardanti l’energia pulita, da cui risulta che oltre 650mila documenti brevettuali rientrano nella categoria.
Inoltre, negli ultimi quindici anni, il numero annuale di brevetti relativi all’energia a emissioni zero è cresciuto più del doppio rispetto alla media totale. Nel novero dei brevetti riguardanti le tecnologie per la transizione ecologica ed energetica si nota un crescente interesse anche per l’idrogeno verde, prodotto da elettrolisi mediante elettricità derivata da fonti rinnovabili.
La stessa EPO, in uno studio condotto quest’anno insieme all’Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (oInternational Renewable Energy Agency – IRENA) ha messo in luce la crescita dei depositi di brevetti per le tecnologie di produzione dell’idrogeno: l’incremento medio annuo, dal 2005 in poi, è stato del 18%.
A essere evidente è la spinta verso l’idrogeno pulito. Dal 2016, infatti, il numero di famiglie di brevetti per le tecnologie di elettrolisi dell’acqua ha superato il numero di brevetti relativi alla produzione di idrogeno da fonti fossili.
La ricerca più avanzata guarda alla fotoelettrolisi, tecnologia emergente in grado di integrare la produzione di elettricità e idrogeno in un unico passaggio, riducendo potenzialmente i costi di produzione. Il report rileva un numero superiore alla media di famiglie di brevetti internazionali in questo settore, circa la metà dei quali sono depositati da Università.
Cleantech: le idee premiate nel campo dell’energia e della chimica verde
Le tecnologie per la transizione ecologica ed energetica comprendono anche le tendenze in atto nelle soluzioni di frontiera, considerando proprio i brevetti concessi dall’European Patent Office.
Prendiamo a esempio quelli riconosciuti meritevoli dalla stessa EPO dello European Inventor Award 2022. Uno dei premi è stato assegnato (come extra UE) a Donald Sadoway, docente del Massachusetts Institute of Technology per le batterie di metallo liquido per immagazzinare energia rinnovabile su larga scala, basandosi su una soluzione a strati di metallo liquido separati da un sale liquido.
Sadoway ha progettato un sistema che si auto-riscalda e si isola, senza bisogno di un apporto esterno di riscaldamento o raffreddamento. Le batterie hanno una durata ultraventennale, sono in grado di mantenere il 99% della loro capacità per oltre cinquemila cicli di ricarica e non contengono materiali a rischio di incendio.
Un altro brevetto premiato quest’anno è quello ideato e attuato da Jaan Leis, Mati Arulepp e Anti Perkson, ricercatori dell’Università di Tartu, in Estonia, appartenente alle tecnologie per la transizione ecologica, rientrante tra le soluzioni per l’accumulo energetico e per la mobilità elettrica.
I tre hanno ottimizzato un materiale denominato grafene curvo per migliorare i supercondensatori, dispositivi simili a batterie in grado di fornire rapidamente determinate quantità di energia, privi di materiali tossici.
A proposito di brevetti cleantech premiati dall’EPO, va citato anche quello messo a punto dalla francese Claude Grison, direttrice del laboratorio Bio-inspired Chemistry and Ecological innovations del CNRS, la quale ha creato un metodo per disinquinare i terreni contaminati grazie alle piante, impiegate come catalizzatori metallici. La sua invenzione prevede prima l’utilizzo di piante per assorbire i metalli pesanti dai terreni contaminati e poi la preparazione di “ecocatalizzatori”.
Pannelli solari innovativi, galleggianti e a idrogeno
Altra tecnologia emergente tra i brevetti registrati in Europa è quella dei pannelli solari galleggianti, il cui mercato si prevede crescerà di oltre il 24% tra il 2022 e il 2030.
Gli ingegneri portoghesi Nuno Correia e Carla Gomes e il loro team sono candidati al premio EPO per avere sviluppato un sistema di ormeggio flessibile per fattorie solari galleggianti che segue il sole.
Il sistema consente a un’isola costituita da pannelli solari fotovoltaici di ruotare e ai pannelli stessi di essere inclinati in modo tale da massimizzare l’energia solare catturata. Il sistema fotovoltaico galleggiante presenta ulteriori vantaggi ambientali, come la riduzione dell’evaporazione dell’acqua e la prevenzione della crescita di alghe in superficie.
Il mercato più importante per il sistema è l’Europa, ma l’interesse commerciale si estende in India e in Sud America. Il Brasile, ad esempio, ospita alcuni dei più grandi bacini idrici del mondo, attualmente utilizzati per l’energia idroelettrica: le centrali solari galleggianti potrebbero fornire l’80% dell’energia del Paese se coprissero l’8% dell’area di 165 grandi bacini.
Gli scienziati belgi Johan Martens, Tom Bosserez e Jan Rongé, dell’università belga KU Leuven, sono giunti finalisti all’European Patent Award 2022 per il loro lavoro pionieristico su un pannello solare a idrogeno che converte la luce del sole e il vapore acqueo in idrogeno gassoso, senza utilizzare metalli preziosi né richiedere acqua.
È dal 2014 che il trio progetta materiali che, se esposti alla luce solare, innescano reazioni chimiche sulla loro superficie tali da scindere le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno. Quest’ultimo può essere catturato e utilizzato come fonte energetica pulita proprio grazie a queste specifiche tecnologie per la transizione ecologica ed energetica.
La sostenibilità quale trend tecnologico trasversale per il 2023
Il trend che vede in primo piano la sostenibilità e le tecnologie per la transizione ecologica ed energetica non è confermato solo dai dati EPO. La stessa Gartner ha rilevato quest’anno, per la prima volta in assoluto, che i CEO inseriscono la sostenibilità ambientale tra le dieci priorità aziendali.
La base dell’indagine mostra quanto sia trasversale questa sensazione: si parla di un campione formato da 400 amministratori delegati e altri manager di vertice in Nord America, EMEA e APAC, in diversi settori industriali, con diversi fatturati e diverse dimensioni aziendali.
Non solo: la sostenibilità attraversa tutte le tendenze tecnologiche strategiche del prossimo anno ed è parte della Top 10 Strategic Technology Trends for 2023.
In una recente indagine della stessa società di analisi, i CEO hanno riferito che le questioni ambientali (e sociali) sono ora una delle prime tre priorità per gli investitori, dopo gli utili e i ricavi.
«Ciò significa che i dirigenti devono investire maggiormente in soluzioni innovative, progettate per affrontare la domanda ESG e raggiungere gli obiettivi di sostenibilità» rileva Gartner. A tal fine, le organizzazioni «hanno bisogno di un nuovo quadro tecnologico sostenibile che aumenti l’efficienza energetica e materiale dei servizi IT, che consenta la sostenibilità aziendale attraverso tecnologie come la tracciabilità, l’analitica, le fonti energetiche rinnovabili e l’intelligenza artificiale e che dispieghi soluzioni IT dedicate ad aiutare i clienti a raggiungere i propri obiettivi di sostenibilità».
Tecnologie per la transizione ecologica ed energetica, l’interesse di USA e UE
L’interesse per la sostenibilità e, in particolare, l’interesse volto a supportare la ricerca in materia di tecnologie per la transizione ecologica ed energetica, lo si nota anche dagli sforzi dei Paesi finalizzati a tale proposito.
Il più recente passo in questo senso lo hanno fatto gli Stati Uniti: il Governo USA, attraverso il Dipartimento dell’Energia, ha recentemente annunciato la prima serie di progetti di ricerca finanziati dalla Bipartisan Infrastructure Law per espandere la produzione nazionale di batterie per veicoli elettrici e per la rete elettrica, oltre che per materiali e componenti attualmente importati da altri Paesi.
Le venti aziende che si occuperanno di eseguire attività di R&D riceveranno in tutto 2,8 miliardi di dollari per costruire ed espandere impianti su scala commerciale in 12 Stati, per l’estrazione e la lavorazione di litio, grafite e di altri materiali per batterie, la produzione di componenti e la dimostrazione di nuovi approcci, tra cui la produzione di componenti da materiali riciclati. Questo stanziamento sbloccherà, nel complesso, circa 9 miliardi di dollari di investimenti privati da parte di queste aziende e creerà nuovi posti di lavoro, sostenendo gli obiettivi nazionali che prevedono che i veicoli elettrici costituiscano la metà di tutte le vendite di veicoli nuovi entro il 2030 e la transizione verso un’economia Net Zero entro il 2050.
La Commissione Europea, lo scorso settembre, in occasione del Global Clean Energy Action Forum, ha ribadito il proprio sostegno alla Clean Energy Technologies Demonstration Challenge, la sfida dimostrativa dell’energia pulita guidata dagli Stati Uniti, per sostenere la commercializzazione di nuove tecnologie e accelerare la transizione energetica.
L’Unione Europea contribuirà, con oltre 28 miliardi di euro entro il 2027, a fare progredire l’innovazione e la diffusione dell’energia pulita attraverso Horizon Europe.
