Con questa comunicazione la CE definisce una strategia europea per garantire la leadership industriale nella tecnologia abilitante fondamentale dei “materiali avanzati”.
I materiali hanno plasmato l’evoluzione dell’umanità. Grazie alle conoscenze scientifiche e alla potenza di calcolo odierne, è possibile sviluppare materiali con prestazioni superiori o funzioni speciali con una velocità senza precedenti.
Questi materiali progettati e ingegnerizzati intenzionalmente sono definiti dall’OCSE materiali avanzati .
I materiali avanzati sono un fattore importante per la competitività delle industrie europee e costituiscono elementi fondamentali per la resilienza e l’autonomia strategica aperta dell’UE. Sono inclusi nell’elenco dei dieci settori tecnologici critici per la sicurezza economica dell’Unione .
I materiali avanzati offrono una grande quantità di soluzioni per un’attuazione efficace del Green Deal europeo. Essi stimolano le innovazioni nelle nuove tecnologie per l’energia pulita previste dalla normativa sull’industria a zero emissioni nette e possono sostituire determinate materie prime critiche, contribuendo in tal modo agli obiettivi della normativa sulle materie prime critiche. I materiali avanzati possono anche sostituire le sostanze pericolose, migliorare le prestazioni ambientali dei prodotti e dei processi e facilitare la circolarità. Essi agevolano pertanto la transizione della nostra economia e della nostra industria in molti modi, contribuendo alla strategia in materia di sostanze chimiche sostenibili, al piano d’azione per l’economia circolare e all’attuazione del pacchetto “Pronti per il 55 %”.
Sono essenziali anche nel contesto del regolamento sui chip, dato il loro ruolo nella prossima generazione di tecnologie dei semiconduttori. I materiali avanzati svolgono inoltre un ruolo fondamentale in settori quali lo spazio e la difesa, grazie alle loro proprietà potenziate per ambienti critici, aumentando la sicurezza, la protezione e la tutela del personale e consentendo la funzionalità delle attrezzature e delle infrastrutture strategiche. Hanno anche potenziali applicazioni in agricoltura (ad esempio per la sostituzione dei pesticidi), nel settore agroalimentare (ad esempio per gli imballaggi) o nei settori farmaceutico e sanitario.
La presente comunicazione sarà integrata dall’imminente iniziativa per le biotecnologie e la biofabbricazione nell’ambito del percorso verso materie prime alternative per produrre materiali avanzati e aumentare l’uso di fonti e materiali rinnovabili per la loro produzione.
Nei prossimi anni si prevede un aumento significativo della domanda di materiali avanzati , ad esempio per la produzione di energia rinnovabile , per batterie (, edifici a emissioni zero , semiconduttori , medicinali e dispositivi medici, satelliti, vettori spaziali, aerei o altre applicazioni a duplice uso, nonché per materiali di difesa.
L’Europa deve realizzare la duplice transizione per mantenere la sua leadership industriale globale e conseguire un’autonomia strategica aperta.
Per contribuire a tale obiettivo, l’UE dovrebbe:
i) accelerare la ricerca e lo sviluppo tecnologico nel campo dei materiali avanzati;
ii) espandere la sua capacità di innovazione e di produzione;
iii) accelerare l’adozione dei materiali avanzati da parte dell’industria.
Ciò richiede la creazione di un ambiente che faccia leva sui punti di forza esistenti, mantenga all’interno dell’UE gli investimenti nella ricerca e nell’innovazione e la produzione e stimoli la competitività, la resilienza e la crescita nel campo dei materiali avanzati e dell’attività manifatturiera.
L’obiettivo generale della presente comunicazione è pertanto quello di creare un ecosistema dinamico, sicuro e inclusivo per i materiali avanzati in Europa, che garantisca la leadership nella ricerca e acceleri le innovazioni nel mercato unico.
A tal fine le priorità dell’UE, nazionali e regionali in materia di ricerca e innovazione per i materiali avanzati devono essere coordinate in un approccio europeo e gli investimenti privati devono essere notevolmente aumentati. Gli innovatori e le piccole e medie imprese devono essere sostenuti nella progettazione di materiali con prestazioni e proprietà superiori e nella verifica della loro circolarità e sostenibilità. La diffusione più rapida e su più larga scala dei materiali avanzati deve fungere da catalizzatore di mercato per la duplice transizione e aumentare la resilienza e la sicurezza economica dell’UE.
SFIDE PER LA CREAZIONE DI UN ECOSISTEMA INCLUSIVO PER I MATERIALI AVANZATI
Per conseguire questi obiettivi l’Europa deve affrontare le sfide elencate di seguito.
1) Frammentazione dell’ecosistema della ricerca e dell’innovazione (R&I): l’UE è tradizionalmente leader mondiale nella scienza dei materiali, grazie: al forte sostegno nell’ambito di programmi nazionali dedicati a diversi ambiti di applicazione e ai programmi quadro dell’UE per la R&I. Tuttavia, solo una piccola minoranza di Stati membri dispone di strategie specifiche per i materiali, mentre altri affrontano la ricerca sui materiali nell’ambito di programmi nazionali generali. In assenza di una strategia congiunta e coordinata, le risorse pubbliche per la R&I nel campo dei materiali avanzati sono frammentate e non rafforzano in misura sufficiente la competitività e la capacità di innovazione dell’UE nella duplice transizione e per la resilienza dell’Unione.
2) Gli investimenti privati non sono commisurati alle crescenti esigenze: il piano industriale del Green Deal sottolinea la necessità per l’UE di garantire che i suoi mercati dei capitali siano in grado di sostenere il volume e la varietà dei finanziamenti necessari alle imprese dell’Unione in settori strategici. Gli investimenti industriali dell’UE nella R&I nel campo dei materiali avanzati non raggiungono nemmeno la metà di quelli degli Stati Uniti d’America (19,8 miliardi di EUR di investimenti nel 2020 rispetto ai 50,3 miliardi di EUR) e sono seguiti da vicino da quelli della Corea del Sud e del Giappone (rispettivamente 19,6 miliardi di EUR e 14,0 miliardi di EUR), mentre gli investimenti dell’industria cinese sono inferiori (7,7 miliardi di EUR) . Inoltre l’UE vede indebolirsi la sua posizione globale nei brevetti di proprietà industriale e nel 2019 si collocava al quinto posto dopo Stati Uniti, Giappone, Corea del Sud e Cina.
3) Mancanza di progressi nella circolarità e nell’efficienza dei materiali: il tasso di utilizzo circolare dei materiali nell’UE è attualmente fermo al di sotto del 12 % e le attività di R&I nel campo dei materiali non si concentrano ancora sufficientemente sulla circolarità, ad esempio a causa della mancanza di conoscenze approfondite sui flussi di materiali. La sostenibilità e la circolarità sono importanti per agevolare la transizione della nostra economia e della nostra industria e per mantenere la competitività delle nostre imprese sul mercato globale e sono fondamentali per conseguire gli obiettivi del regolamento sulla progettazione ecocompatibile dei prodotti sostenibili e della normativa sulle materie prime critiche. Per realizzare le ambizioni del Green Deal in materia di inquinamento zero e di ambiente privo di sostanze tossiche, i nuovi materiali avanzati dovrebbero essere possibilmente “sicuri e sostenibili fin dalla progettazione” .
4) Lunghi processi di innovazione e un livello insufficiente di digitalizzazione: lo sviluppo di materiali avanzati con i metodi convenzionali può richiedere da 10 a 30 anni ( 12). La digitalizzazione della ricerca e dello sviluppo ha il potenziale per accelerare la scoperta di materiali innovativi e l’Europa potrebbe trarre vantaggio da un migliore utilizzo degli strumenti digitali in questo settore. Ad esempio, la potenza dell’intelligenza artificiale ha recentemente aiutato i ricercatori a prevedere quasi 400 000 strutture di cristalli stabili, aprendo la strada a progressi significativi nei settori dell’energia pulita e dell’elettronica. L’innovazione sta diventando sempre più rapida e complessa e sono necessari ingenti investimenti di capitale per sviluppare su più larga scala e produrre i materiali avanzati.
5) Mancanza di collegamento tra ricerca innovativa e adozione nelle applicazioni e nei processi industriali: il divario tra ricerca innovativa e applicazione industriale porta a una collaborazione e a un allineamento strategico limitati, ostacolando l’integrazione dei materiali avanzati nelle industrie. Senza forti legami e sinergie tra le esigenze industriali e le ambizioni in materia di ricerca, la posizione dell’Unione europea quale leader dell’innovazione è a rischio e le industrie faticano a utilizzare soluzioni basate sui materiali avanzati.
6) Mancanza di strutture di prova e di sperimentazione: le infrastrutture tecnologiche dotate di strutture per la sperimentazione, la creazione di prototipi, le prove e i progetti pilota contribuiscono a portare i prodotti più velocemente sul mercato. Le industrie tecnologiche, in particolare le start-up e le piccole e medie imprese (PMI), spesso non possono permettersi infrastrutture interne e hanno pertanto bisogno di un migliore accesso a tali strutture per poter convalidare e ottimizzare tecnologie nuove ed essenziali prima della commercializzazione. Per diffondere l’eccellenza in tutta Europa e sostenere una più ampia partecipazione allo Spazio europeo della ricerca, è importante collegare le infrastrutture esistenti nelle diverse regioni e sostenerne la specializzazione intelligente .
7) Necessità di norme armonizzate: le norme sono particolarmente importanti per: i) rafforzare la fiducia degli investitori e dei consumatori nelle nuove soluzioni innovative; e ii) consentire la digitalizzazione. Ad esempio, i progressi nella transizione digitale sono ostacolati dalla proliferazione di approcci divergenti alla digitalizzazione, tra l’altro nella descrizione dei dati e nei formati. Per promuovere la diffusione sul mercato e facilitare il processo normativo, è altrettanto importante garantire l’armonizzazione delle norme in materia di caratterizzazione dei materiali, prestazioni dei materiali e metodologie di valutazione della sicurezza e della sostenibilità.
8) Competenze insufficienti: per aumentare la capacità di innovazione e la produzione di materiali avanzati è necessario che ricercatori e lavoratori dispongano di competenze tecniche basate sull’UE in una serie di discipline. Tuttavia, come indicato nel piano industriale del Green Deal , tra il 2015 e il 2021 la carenza di manodopera e di competenze è raddoppiata nei settori considerati fondamentali per la transizione verde. Tale circostanza è aggravata dalla sottorappresentanza delle donne nei sottosettori della scienza, della tecnologia, dell’ingegneria e della matematica (STEM), che rivestono grande importanza per i materiali avanzati. L’aumento del numero di professionisti è particolarmente importante per le tecnologie pulite e deep tech, sono necessari fondatori qualificati per le start-up, nonché per migliorare il livello delle competenze dei ricercatori e dei lavoratori nell’uso degli strumenti digitali, compresa l’IA.
In tale contesto, la presente comunicazione si articola intorno a cinque pilastri:
i) R&I europea nel campo dei materiali avanzati: un trampolino di lancio per la duplice transizione, la resilienza e l’autonomia strategica aperta dell’UE;
ii) rapido passaggio dalla fase di progettazione a quella di realizzazione;
iii) aumento degli investimenti di capitale e maggiore accesso ai finanziamenti;
iv) promozione della produzione e dell’impiego di materiali avanzati
v) quadro generale di governance.
Per saperne di più: Link