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Nuovo sviluppo per ridurre il rumore ferroviario

I ricercatori dei Laboratori federali svizzeri per le prove e la ricerca sui materiali ( Empa ), l’ Università di economia e ingegneria del Canton Vaud e il Politecnico federale di Losanna ( EPFL ) hanno sviluppato insieme nuove piattaforme ferroviarie. Questi componenti sono per lo più realizzati in plastica elastica e sono incastrati tra binari e traverse di cemento, come spiega l’Empa in un comunicato stampa . Sono usati per proteggere le rotaie.

Tuttavia, i binari esistenti hanno dei limiti. Soprattutto se la protezione delle rotaie è notevolmente aumentata, ciò porta contemporaneamente a un maggiore inquinamento acustico. I ricercatori ora vogliono risolvere questa sfida. Dopo diversi test in laboratorio, una parte con più del 50 percento di contenuto di poliisobutilene (PIB), incorporata in un guscio fatto di una plastica più dura di etilene vinil acetato (EVA), si è rivelata l’opzione più efficace. Allo stesso tempo, può ridurre il rumore ferroviario e proteggere le rotaie.

In una fase successiva, a marzo, a Nottwil, verranno testati i nuovi blocchi ferroviari su una linea ferroviaria. “Questi pattini sono facili da realizzare. Avremo bisogno di quasi 400 unità per il tratto di 100 metri”, spiega Bart van Damme del dipartimento Acustica e riduzione del rumore dell’Empa. Ecco perché è già presente un’azienda che si occuperà della produzione dei componenti già brevettati.

Febbraio 2022
Empa mostra i vantaggi dei materiali isolanti ad alte prestazioni

I ricercatori dei Laboratori federali svizzeri per le prove e la ricerca sui materiali ( Empa ) hanno studiato quando per i costruttori può essere utile un investimento in materiali isolanti costosi ad alte prestazioni come gli aerogel. Secondo un comunicato stampa , inizialmente sono state confrontate le 25 città più costose in Europa, Nord America e Asia. Il team di ricerca ha scoperto che il guadagno di superficie redditizio grazie agli aerogel più costosi a un prezzo al metro quadrato di oltre 8000 franchi supera i costi aggiuntivi della variante di isolamento più sottile.

Il motivo addotto è che l’isolamento ad alte prestazioni ottiene lo stesso effetto isolante della lana minerale convenzionale, ma richiede solo da metà a un quarto del materiale utilizzato. Sullo sfondo dell’aumento dei prezzi immobiliari e della fitta edilizia nelle città, i materiali isolanti ad alte prestazioni come gli aerogel potrebbero promuovere la costruzione economica. Perché più sottile è l’involucro esterno di un edificio, maggiore è lo spazio disponibile all’interno.

I vantaggi economici calcolati utilizzando un’equazione avrebbero potuto essere mostrati nelle 15 città più care, comprese le quattro città svizzere di Zurigo, Ginevra, Lugano e Basilea con i prezzi al metro quadrato più alti d’Europa. L’ammortamento è stato determinato nelle 14 città più care del Nord America e nelle dieci città più care dell’Asia. La conoscenza potrebbe anche supportare i futuri progettisti nel decidere il materiale isolante appropriato.

Febbraio 2022
Un algoritmo controlla i termostati

Due ricercatori dell'Urban Energy Systems Lab presso i Laboratori federali svizzeri per le prove e la ricerca sui materiali ( Empa ) hanno creato un algoritmo di autoapprendimento per i termostati di riscaldamento. Secondo un rapporto dell'Empa, può essere integrato nei tradizionali termostati intelligenti o intelligenti tramite una connessione cloud e regolare la temperatura ambiente in modo predittivo.

"Il potenziale è enorme", afferma Felix Bünning, co-fondatore dello spin-off Empa viboo, che commercializza questo algoritmo. "I nostri esperimenti presso NEST hanno dimostrato che con questo approccio è possibile ottenere risparmi energetici compresi tra il 26 e il 49 percento".

Per creare un modello dell'edificio, sono sufficienti dati dell'edificio come posizioni delle valvole e misurazioni della temperatura ambiente di appena due settimane. In combinazione con le previsioni per la temperatura esterna locale e la radiazione solare globale, l'algoritmo calcola quindi in modo indipendente la quantità di energia ideale necessaria per riscaldare o raffreddare l'edificio fino a dodici ore di anticipo.

Secondo le informazioni, un primo partner è la società danese Danfoss . Il produttore di termostati attivo a livello internazionale sta attualmente testando in un progetto pilota insieme a viboo quanto sia elevato il potenziale di risparmio negli edifici esistenti convenzionali. Inoltre, la start-up è già in trattative con altri partner industriali. Ad esempio, integrerà l'algoritmo direttamente nel sistema centralizzato di automazione degli edifici in un edificio per uffici di Zurigo.

Gennaio 2022
L'intelligenza artificiale analizza le emissioni di CO2 dal traffico

Un metodo di analisi sviluppato presso l’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) può fornire indicazioni su come il consumo della flotta di veicoli di un paese cambia di anno in anno. Questo nuovo metodo si basa sulla matematica e sulle tecniche di deep learning. Secondo una comunicazione , è in grado di mostrare da dove politici e acquirenti di auto potrebbero iniziare a ridurre le emissioni di CO2.

Analizzare questo aspetto è diventato sempre più difficile negli ultimi anni. Perché i veicoli non possono più essere suddivisi in segmenti classici come le classi piccole, medie e di lusso a causa delle innovazioni tecniche. Inoltre, i nuovi veicoli stanno diventando sempre più grandi e pesanti. Inoltre, le cilindrate diminuirebbero, mentre l’efficienza dei motori migliorerebbe sempre di più.

Ecco perché il dipartimento Empa Vehicle Drive Systems descrive la sua tecnologia di analisi come un “importante passo avanti”: consente di “valutare separatamente le emissioni di CO2 e di effettuare un’accurata classificazione automatica dei veicoli analizzando grandi database”, spiega il ricercatore Naghmeh Niroomand. “Questo rende più facile analizzare i cambiamenti nella flotta in un paese o in una grande azienda.” Grazie a questo nuovo metodo, i “fattori soggettivi ed esperti” verrebbero eliminati e le banche dati di tutto il mondo potrebbero essere confrontate.

Per la Svizzera, il team è stato in grado di calcolare le emissioni medie di CO2 delle auto di nuova immatricolazione. Se sulle strade svizzere circolassero veicoli meno pesanti come i SUV, questo sarebbe il modo più efficace per promuovere la decarbonizzazione, afferma Niroomand. Sarebbe anche utile acquistare veicoli con prestazioni inferiori nella stessa classe di veicoli.

Gennaio 2022
Finanziato il progetto concreto dell'Empa

La Fondazione Ernst Göhner , con sede a Zugo, finanzia un progetto di ricerca per il calcestruzzo ad alte prestazioni presso l'Istituto federale di prova e ricerca sui materiali ( Empa ). Secondo un comunicato stampa , ora ha messo a disposizione dell'Empa Future Fund un importo non specificato come finanziamento per l'avviamento .

Questo sostiene un progetto di ricerca per un calcestruzzo più rispettoso dell'ambiente. Questo ha un'impronta di CO2 inferiore rispetto al cemento armato convenzionale perché è più durevole e stabile. Inoltre, il calcestruzzo autotensionante può essere utilizzato con maggiore parsimonia.

Il progetto è un cosiddetto progetto ad alto rischio e ad alto guadagno. "Il rischio di fallimento è alto, ma c'è anche molto da guadagnare", afferma nel comunicato stampa Masoud Motavalli, capo del dipartimento di ricerca per le strutture ingegneristiche dell'Empa a Dübendorf. Dal 2008 si era avvicinato a potenziali sponsor con l'idea del calcestruzzo precompresso ad alte prestazioni.

Dicembre 2021
L'Empa è alla ricerca di depositi sotterranei

L’Empa sta allestendo un impianto sperimentale di accumulo di energia stagionale sotto il suo nuovo campus di ricerca a Dübendorf, informa l’istituto di ricerca in un messaggio . Il calore residuo della ventilazione e delle apparecchiature di laboratorio deve essere immagazzinato nel terreno sottostante l’area. L’obiettivo è rifornire di energia l’intera area dell’Empa, scrive l’Empa.

Un campo di sonde geotermiche con gradiente di temperatura funge da accumulatore di calore, in cui sono installate 144 sonde geotermiche ancorate fino a 100 metri di profondità nel terreno. Con il loro aiuto, i ricercatori dell’Empa vogliono impostare un mix ottimale tra temperatura, efficienza e accumulo di energia. Le temperature nel deposito sotterraneo possono oscillare fino a 50 gradi al centro e 10 gradi nelle zone periferiche. A una profondità di 100 metri, il sistema di accumulo funziona in modo particolarmente efficace e disperde pochissimo calore nell’ambiente, spiega Empa.

L’istituto di ricerca può utilizzare il sistema di accumulo termico per dieci anni, principalmente per i propri scopi di ricerca. Da un lato, un deposito sotterraneo è molto efficace, ma a causa della sua grande massa è anche lento, secondo il comunicato stampa. I ricercatori presumono che ci vorranno dai tre ai quattro anni per impostare la temperatura di esercizio finale.

Dicembre 2021
Guarda al futuro della tecnologia delle costruzioni

Dall’idea a un’innovazione commerciabile la strada è lunga, soprattutto nel settore delle costruzioni. C’è un divario tra le tecnologie che funzionano in laboratorio e il mercato che richiede prodotti ben progettati e affidabili. L’edificio modulare per la ricerca e l’innovazione NEST degli istituti di ricerca svizzeri Empa ed Eawag mira a colmare questa lacuna.

Il NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) è stato aperto nel 2016 e si trova nel campus dell’Empa a Dübendorf. L’edificio è costituito da un nucleo edilizio con tre piattaforme a sbalzo. Su di esso possono essere installati moduli di costruzione temporanei e tematicamente diversi, le cosiddette unità. In questo modo, team di ricerca, studi di architettura e aziende del settore edile possono testare e sviluppare insieme a NEST materiali, tecnologie, prodotti, concetti energetici e concetti di utilizzo. Nel senso di “living lab”, le unità installate sono in realtà utilizzate in ambienti di vita e di lavoro.
L’unità “HiLo” è attualmente in costruzione sulla piattaforma superiore di NEST. La costruzione è iniziata nell’estate 2019. L’unità ha lo scopo di dimostrare le possibilità nella costruzione leggera. Oltre a un’innovativa struttura del tetto, vengono utilizzati pavimenti leggeri a risparmio di materiale e una facciata solare adattiva. Durante il funzionamento, la tecnologia dell’edificio deve essere continuamente ottimizzata con l’aiuto dell’apprendimento automatico. L’unità aprirà ufficialmente il 6 ottobre 2021.

È in fase di progettazione anche l’unità a due piani “STEP2”. I partner commerciali e di ricerca li implementano insieme in un approccio di innovazione aperta. Dopo il suo completamento, previsto per l’estate 2022, fungerà da laboratorio di innovazione interdisciplinare e ambiente d’ufficio. I progetti centrali dell’unità includono una scala a chiocciola a forma di spina dorsale umana, un involucro edilizio che si adatta alle condizioni esterne e un soffitto a pavimento realizzato con la stampa 3D.

Ottobre 2021
L'opera d'arte produce energia solare

Le celle solari possono anche decorare gli edifici come oggetti d’arte. Ciò è dimostrato da un progetto che è stato ora implementato presso l’ edificio di ricerca NEST dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) e l’istituto di ricerca sull’acqua EAWAG. Le facciate dell’edificio sono state dotate di moduli fotovoltaici, che insieme danno vita a un’opera d’arte.

A tal fine, l’Empa ha realizzato il progetto denominato Glasklar, al quale ha collaborato con Zug Estates e studenti e docenti dei due dipartimenti di Design & Arte e Tecnologia e architettura dell’Università di scienze applicate e arti di Lucerna. Quest’ultimo ha progettato moduli fotovoltaici in un evento a blocchi di due settimane, che si abbinano visivamente all’edificio NEST come oggetti di design. Il design è stato realizzato dalla studentessa di design tessile Lynn Balli. È stato selezionato per l’uso nell’edificio NEST in un concorso di progettazione interdisciplinare.

“Se riusciremo a suscitare l’interesse dei progettisti nella progettazione di moduli fotovoltaici integrati nell’edificio, daremo un contributo importante a una maggiore accettazione delle facciate fotovoltaiche e quindi promuoveremo l’espansione della produzione di energia elettrica rinnovabile in Svizzera”, afferma Björn Niesen, innovazione NEST manager Messaggio dell’Empa citato.

Settembre 2021
L'Empa raggiunge il record per le celle solari flessibili

Il team Empa del Laboratorio per Film Sottili e Fotovoltaico , guidato da Ayodhya N. Tiwari, ha stabilito il suo settimo record per l’efficienza delle celle solari flessibili CIGS (Copper Indium Gallium Diselenide). Dopo un’efficienza record del 12,8 percento nel 1999, ora ha raggiunto il 21,38 percento, secondo un comunicato stampa. Questo nuovo record è stato confermato dal Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems di Friburgo, in Germania.

Il valore ora misurato è già vicino alla migliore efficienza delle celle solari convenzionali e non flessibili in silicio cristallino del 26,7 percento. Le celle solari flessibili ad alta efficienza sono particolarmente adatte per l’uso su tetti e facciate di edifici, per serre, veicoli da trasporto, aerei ed elettronica portatile. Insieme alla società Flisom , con sede a Niederhasli ZH, spin-off dell’Empa e del Politecnico federale di Zurigo ( ETH ), i ricercatori stanno sviluppando la produzione roll-to-roll di moduli solari leggeri e flessibili per tali applicazioni.

Queste celle solari sono prodotte su un film polimerico utilizzando un metodo di evaporazione a bassa temperatura. Il materiale semiconduttore che assorbe la luce si trova sulla parte superiore come un film sottilissimo. Il ricercatore dell’Empa Shiro Nishiwaki ha ottimizzato la loro composizione. In questo modo è stato in grado di aumentare ulteriormente l’efficienza. Secondo le misurazioni del team, l’aumento della potenza fotovoltaica è rimasto stabile anche dopo diversi mesi.

Il team di Tiwari lavora a stretto contatto con il Kovalenko Lab for Functional Inorganic Materials presso l’ETH di Zurigo. Il lavoro di ricerca e sviluppo è stato sostenuto dall’Ufficio federale dell’energia .

Settembre 2021
L'Empa propone un piano di ristrutturazione edilizia

Il Dübendorfer Urban Energy Systems Laboratory dell'Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) ha sviluppato misure per ridurre i gas serra degli 1,8 milioni di edifici nel paese. Il laboratorio vuole mostrare quali sono i passaggi appropriati e in quale ordine dovrebbero essere presi, si dice in un messaggio . L'obiettivo è una decisa riduzione delle emissioni di CO2 per il riscaldamento e il raffrescamento per raggiungere l'obiettivo zero netto della Svizzera entro il 2050. Se la ristrutturazione ecologica del patrimonio edilizio procedesse al ritmo attuale, ci vorrebbero altri 100 anni, calcola l'Empa.

Guidati da Kristine Orehounig, i ricercatori hanno utilizzato il data mining per dividere tutti gli edifici residenziali e commerciali in Svizzera in oltre 100 archetipi, a seconda dell'anno di costruzione, del tipo di riscaldamento, dell'ubicazione e del numero di utenti. Quindi tutti sono stati verificati per la loro idoneità al fotovoltaico e alla connessione a una rete di riscaldamento.

Secondo l'Empa, questo lavoro di smistamento ha dimostrato che vale la pena iniziare a rinnovare i tetti e le finestre degli edifici più vecchi in modo particolarmente rapido. Questo dovrebbe essere seguito dalla ristrutturazione degli impianti di riscaldamento in quasi tutti i tipi di casa. È importante sostituire il più rapidamente possibile i combustibili fossili con il fotovoltaico su tetti e facciate. Il team di ricerca consiglia di generare calore utilizzando pompe di calore e riscaldamento a biomassa. "Se si adottano le misure proposte", ritiene Kristine Orehounig, "le emissioni di gas serra nel parco edilizio esistente in Svizzera possono essere ridotte dal 60 all'80 per cento".

Agosto 2021
L'Empa rafforza gli edifici in cemento

Le strutture in cemento obsolete sono state a lungo rinforzate con plastiche rinforzate con fibra di carbonio (CFRP), spiega l’ Empa in un comunicato stampa . I ricercatori dell’Empa hanno ora ulteriormente sviluppato questa tecnologia. Le vostre lamelle CFRP possono contrastare attivamente la flessione delle travi in calcestruzzo.

Per fare ciò, le doghe sono incollate alle travi con resina epossidica sotto sforzo di trazione. Dopo che il collegamento si è indurito, lo sforzo di trazione contrasta la flessione delle travi. I ricercatori hanno anche migliorato il metodo precedente per attaccare le estremità delle strisce. Invece di piastre in alluminio incollate e avvitate, vengono utilizzate staffe in CFRP appositamente sviluppate.

“Una soluzione realizzata con un unico materiale è sempre meglio di due che si comportano in modo diverso”, cita nel comunicato stampa il ricercatore Empa Christoph Czaderski. “Abbiamo fatto molte prove in laboratorio, soprattutto per l’ancoraggio”. Secondo l’annuncio, la nuova tecnologia può aumentare la capacità portante di una soletta in calcestruzzo del 77 percento rispetto al metodo classico.

Il passo successivo è portare il processo alla maturità del mercato. A tal fine, l’Empa sta collaborando con S&P Clever Reinforcement Company a Seewen SZ come partner industriale. Secondo l’annuncio, è attualmente in fase di sviluppo un processo industriale per gli appendiabiti precedentemente realizzati a mano. Martin Hüppi ritiene che il processo sia “giustificabile in termini di prezzo per i proprietari di edifici”. “Vedo assolutamente un mercato per questo”, spiega il project manager di S&P nel comunicato stampa.

Agosto 2021
I ricercatori Empa sviluppano barre a risparmio energetico per finestre

I ricercatori dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) hanno sviluppato un nuovo tipo di isolamento termico per le finestre. Secondo un comunicato stampa , la striscia isolante è una sorta di sandwich con un ripieno ecologico. All’interno c’è una schiuma ottenuta da bottiglie in PET riciclate con microscopiche bolle d’aria. Questa cosiddetta barra riempita a risparmio energetico per finestre ha un valore di isolamento termico molto elevato.

Il bullone è stato sviluppato da un team Empa guidato da Michel Barbezat e Giovanni Terrasi del dipartimento di ingegneria dei sistemi meccanici insieme agli esperti dell’azienda di costruzioni metalliche Hochuli a Wigoltingen TG. Frank Hochuli ha fondato la consociata hochuli advanced appositamente per il progetto. Hochuli offre il Dämmsteg con il marchio Alpet. Rispetto ai design di alta qualità di oggi, l’isolamento termico, ad esempio in un nuovo edificio per uffici, potrebbe essere migliorato fino a un quinto, si dice Frank Hochuli.

Il nuovo prodotto è stato testato dai ricercatori Empa per la resistenza all’usura nell’uso a lungo termine e per le proprietà dell’isolamento termico. Un ulteriore test della nuova barra isolante è stato effettuato presso l’istituto di prova ift di Rosenheim, in Baviera. Secondo il comunicato stampa, l’ift è da decenni un punto di riferimento nel settore. Secondo l’annuncio dell’Empa, gli esperti lì hanno anche sottoposto i prototipi a prove di fuoco, prove di frattura e altri carichi, come microcricche invisibili dopo 1000 ore di stoccaggio in olio o acido leggero o dopo forte trazione in direzione trasversale.

Secondo Frank Hochuli, esistono certificazioni ufficiali per il comportamento al fuoco e la capacità di carico statico. Il certificato di isolamento termico è ancora in attesa.

Luglio 2021
Empa ed Eawag ampliano il campus

Mercoledì sono iniziati i simbolici lavori di costruzione per l’ampliamento del campus di ricerca dell’Empa e dell’Eawag a Dübendorf. La cerimonia inaugurale ha dato il via libera per un nuovo edificio del laboratorio. Inoltre, sul sito di 20.000 metri quadrati sono previsti un edificio multifunzionale e un parcheggio multipiano. Secondo il comunicato Empa e il completamento è previsto per la metà del 2024

L’edificio del laboratorio ospiterà circa 60 nuovi laboratori e uffici, l’edificio multifunzionale di 1000 metri quadrati di uffici e spazi per ristoranti al piano terra. Tutti i posti auto saranno spostati nel parcheggio multipiano. Un totale di 260 veicoli dovrebbero trovare spazio al suo interno. Ciò renderebbe le aree esterne più invitanti e sicure per pedoni e ciclisti. Inoltre, è possibile un maggiore inverdimento.

In futuro, la ricerca non verrà effettuata solo all’interno, ma anche su e con i nuovi edifici. Le innovazioni dei laboratori dell’Empa devono essere utilizzate principalmente nei settori dell’energia e della tecnologia degli edifici. Ad esempio, è previsto un campo con sonde geotermiche per immagazzinare il calore di scarto degli edifici e rilasciarlo nuovamente in inverno. Un progetto di ricerca esaminerà quindi come questa innovazione influenzi l’approvvigionamento energetico del campus.

Maggio 2021
La Svizzera ha bisogno di 87 milioni di tonnellate di materiale all'anno

I ricercatori dell’Istituto federale di prova e ricerca sui materiali ( Empa ) hanno indagato sulla domanda: quanto consuma la Svizzera? La base era la massa e i flussi di energia per l’anno 2018. Secondo il comunicato stampa , ciò significa che il consumo di materiale interno è di 87 milioni di tonnellate nette all’anno. Questa è la massa di materiale necessaria per far funzionare l’economia svizzera. Ciò include, ad esempio, edifici, strade, automobili ed elettricità.

Come esempio di masse in uscita, l’annuncio menziona che 12 milioni di tonnellate finiscono nello smaltimento finale. L’export nell’anno di ricerca 2018 è stato di 18 milioni di tonnellate. Gran parte del materiale in ingresso rimane nel sistema e consente al “magazzino” di crescere di 52 milioni di tonnellate all’anno (a partire dal 2018). Il peso totale del “magazzino materiali” in Svizzera è di circa 3,2 miliardi di tonnellate.

Lo studio è la quarta parte del progetto MatCH. L’abbreviazione sta per “Risorse materiali ed energetiche e relativi impatti ambientali in Svizzera”. Il progetto è stato avviato nel 2013 su incarico dell’Ufficio federale dell’ambiente (UFAM) e si è esteso in più fasi. La prima parte ha registrato tutti i flussi di materiale ed energia nel settore delle costruzioni; la seconda mobilità coperta. E la terza parte era dedicata alla produzione e al consumo degli altri beni che vengono importati, ottenuti sul mercato interno ed esportati.

Il lavoro ora presentato è la quarta parte, che porta una sintesi dei risultati dei tre precedenti. Il team ha anche analizzato il modo in cui il comportamento della popolazione influisce sulle emissioni di gas serra. Oltre ai dati sul consumo pro capite, i ricercatori hanno anche analizzato il comportamento personale. Il messaggio afferma che se tutti i residenti si comportassero come il quinto della popolazione con lo stile di vita più esemplare, le emissioni totali di gas serra della Svizzera potrebbero essere ridotte del 16%. Se invece tutti si comportassero come i quinti con lo stile di vita meno ecologico, le emissioni aumenterebbero del 17 per cento.

Aprile 2021
Il pavimento dell'ufficio a NEST è stato costruito in modo che possa essere riciclato

L’unità uffici a NEST denominata Sprint è destinata a stabilire nuovi standard per l’edilizia circolare. La cerimonia inaugurale si svolgerà a metà aprile. Dovrebbe essere finito in estate. Sprint si trova al primo piano del NEST a Dübendorf. L’edificio modulare a tre piani è il centro di ricerca e innovazione del Federal Materials Testing and Research Institute ( Empa ) e l’istituto di ricerca sull’acqua del ETH Domain ( Eawag ).

Come affermato in un comunicato dell’Empa, i soggetti coinvolti nella progettazione si sono concentrati sulla ricerca delle soluzioni più generali possibili per un successivo smantellamento. In tal modo, seguono un approccio progettuale che facilita le modifiche future e lo smantellamento per recuperare sistemi, componenti e materiali. Gli edifici odierni devono essere costruiti in modo tale “che i loro componenti possano essere reinseriti nei cicli”, afferma Kerstin Müller, architetto responsabile presso baubüro in situ e amministratore delegato di Zirkular GmbH .

Il tuo collega Oliver Seidel sottolinea che il riutilizzo dei materiali è spesso associato a costi inferiori. “Ma il valore aggiunto sta in un’altra area: il riutilizzo è più sostenibile. E in termini di qualità non c’è perdita. ”Al contrario. Ad esempio, l’estetica di un vecchio parquet in legno rappresenta un valore aggiunto.

“Per la prima volta Empa unisce l’approccio al riuso alle esigenze del mercato di una costruzione veloce e flessibile”, afferma Enrico Marchesi, responsabile dell’innovazione e project manager di NEST. “Con la nuova unità ‘Sprint’, vogliamo dimostrare che queste esigenze possono essere soddisfatte insieme”.

Aprile 2021
L'Empa sta sostituendo il bitume nella costruzione di strade con lo spago

I ricercatori dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) stanno attualmente esaminando un nuovo metodo per stabilizzare la quantità di pietra nella costruzione di strade. Nello specifico, secondo il comunicato stampa, si tratta di sostituire il legante bituminoso nella produzione della superficie motrice. L’asfalto è costituito da pietre di diverse forme e dimensioni e diventa un manto stradale solo quando viene stabilizzato con l’aiuto del bitume.

Il bitume causa problemi ambientali. Gli inquinanti atmosferici vengono rilasciati durante la produzione dal petrolio greggio e anche successivamente durante l’uso. L’asfalto è anche soggetto a crepe e deformazioni ed è impermeabile all’acqua piovana, che inquina l’ambiente.

I due ricercatori dell’Empa Martin Arraigada e Saeed Abbasion del dipartimento calcestruzzo e asfalto dell’Empa stanno attualmente implementando un metodo noto dall’arte per la produzione di superfici stradali in una disposizione di prova. In tali oggetti d’arte sono state utilizzate stele di pietra, che sono state stabilizzate da una trama di spago e sopportano carichi fino a 20 tonnellate ad un’altezza di 80 centimetri.

Nell’esperimento, un braccio robotico controllato elettronicamente applica una corda a uno strato di pietra secondo uno schema specifico. “Intrecciando” le pietre vengono fissate in cinque strati nella loro posizione nel “fondo stradale”. Nei test, questi erano già resistenti come l’asfalto bituminoso convenzionale sotto carichi di mezza tonnellata. È stato utilizzato uno spago poco costoso, come quelli convenzionalmente utilizzati per legare i pacchi.

Le prove non hanno ancora portato a un prodotto pronto per l’uso che potrebbe essere utilizzato nella costruzione di strade. Il lavoro di base, tuttavia, fornisce un grande potenziale di innovazione per avvicinarsi a un manto stradale riciclabile e magari srotolabile con mezzi semplici, secondo l’annuncio dell’Empa. Sul sito è inoltre possibile visualizzare un video della procedura.

Marzo 2021
Design eccellenti adornano la facciata fotovoltaica di NEST

Gli studenti dell’Università di scienze applicate di Lucerna hanno realizzato oggetti di design con moduli fotovoltaici. Devono essere installati sulla facciata dell’edificio di ricerca e innovazione NEST nel campus dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) a Dübendorf. In un concorso, gli studenti dei due dipartimenti universitari di design e arte , nonché di tecnologia e architettura dell’Università di scienze applicate e arti di Lucerna (HSLU ) sono stati invitati a presentare i loro progetti. Le opere d’arte sono state create come parte di un evento di blocco interdisciplinare di due settimane, secondo un comunicato stampa Empa.

Una giuria composta da sei membri ha selezionato come vincitore il design intitolato “Crystal Clear” di Lynn Balli. I suoi otto motivi possono essere visti sui moduli che saranno installati sulla facciata di NEST nell’estate 2021. Il progetto ha convinto la giuria con “l’elegante enfasi sulla dinamica del vetro e la riuscita realizzazione con otto singole opere d’arte”.

La giuria era composta da dirigenti di Empa, HSLU e Zug Estates . Il premio del pubblico è stato vinto dal progetto “Vernetzt” di Florence Schöb.

NEST è l’edificio congiunto di ricerca e innovazione dell’Empa e dell’istituto di ricerca sull’acqua Eawag . Le tecnologie ed i materiali di costruzione ed energetici sono testati nell’edificio modulare. Questo ha lo scopo di promuovere l’uso sostenibile delle risorse e dell’energia.

Marzo 2021
Il silossene offre "materiale miracoloso" per l'industria chimica

Dopo una carriera di ricerca di successo presso l’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ), Matthias Koebel ha fondato la sua start-up chiamata Siloxene. Con questo vuole commercializzare un componente materiale multifunzionale che ha scoperto e ricercato durante il suo periodo all’Empa.

In un comunicato stampa , Empa descrive lo sviluppo come un “materiale miracoloso” per l’industria chimica. Nello specifico, si tratta di un materiale da costruzione ibrido molecolare a base di silicio di dimensioni pari a circa un nanometro. Il materiale può essere utilizzato per migliorare le proprietà di adesivi, rivestimenti o riempitivi a seconda del prodotto e delle esigenze del cliente. Ad esempio, i rivestimenti possono essere resi più resistenti ai graffi o gli adesivi hanno un tempo di polimerizzazione più breve. L’Empa confronta il materiale anche con le forbici genetiche Crispr / Cas, insignite del Premio Nobel per la Medicina. Questo può essere usato per curare malattie genetiche.

Con la sua nuova start-up, che ha sede a Dübendorf, Koebel si rivolge principalmente alle aziende della lavorazione della plastica, della produzione di adesivi o sigillanti e dell’industria dei materiali da costruzione. “Gli ostacoli normativi qui non sono così elevati e possiamo ottimizzare in modo relativamente semplice i loro prodotti e processi con le aziende”, spiega nel comunicato stampa.

Koebel si sta attualmente concentrando sull’espansione del proprio reparto di ricerca e sviluppo e sull’acquisizione di clienti. Per prima cosa vuole che la sua macromolecola venga prodotta da un produttore a contratto. “A lungo termine, tuttavia, vorrei creare una mia produzione”, sottolinea.

Febbraio 2021
Energie 360 ° sta lavorando a una soluzione power-to-gas

Energie 360 ° e la società di stoccaggio del gas RAG Austria stanno lavorando per rendere disponibile l’energia solare tutto l’anno. Entrambi stanno perseguendo insieme l’innovativo progetto power-to-gas Underground Sun Conversion – Flexible Storage . È iniziato a dicembre 2020 ha una durata di due anni e mezzo ed è promosso dalla Commissione Europea. I test sul campo sono già in corso presso il sito di ricerca RAG a Pilsbach, in Alta Austria.

In questo progetto, l’energia rinnovabile in eccesso, come l’energia solare in estate, viene convertita in idrogeno, spiega Energie 360 ° in un comunicato stampa . Questo viene poi immagazzinato insieme all’anidride carbonica in un deposito sotterraneo naturale a una profondità di oltre 1000 metri. Lì, i microrganismi combinano idrogeno e carbonio per formare gas metano rinnovabile. Questa energia può essere utilizzata in caso di mancanza di approvvigionamento, ad esempio in inverno. Il vantaggio rispetto alle centrali ad accumulo di pompaggio o alle batterie risiede nella capacità di accumulo molto più elevata e, allo stesso tempo, in una superficie inferiore, secondo Energie 360 °.

In Svizzera, le due società collaborano con l’ Università di Berna , l’ Università di scienze applicate nella Svizzera orientale e l’Istituto federale di ricerca e test sui materiali ( Empa ). “Stiamo lavorando insieme per trovare una soluzione per una delle più grandi sfide del sistema energetico del futuro: come promuovere le fonti energetiche rinnovabili volatili come il sole e il vento e allo stesso tempo offrire sicurezza dell’approvvigionamento per tutto l’anno?” Afferma Andreas Kunz, Head of Energy Systems di Energie 360 °.

Gennaio 2021
Lidl progetta filiali per il futuro

Lidl Svizzera si era già impegnata nel 2014 a rendere più sostenibile il funzionamento delle sue filiali, ha informato in un messaggio l’azienda di vendita al dettaglio. Dopo tutto, il consumo di energia di 150 filiali Swiss Lidl corrisponde a quello di una città di medie dimensioni del Paese. Il potenziale di risparmio è proporzionalmente ampio.

Nuove filiali saranno implementate già quest’anno con l’aiuto di un concetto energetico innovativo, spiega ulteriormente la comunicazione. “Per noi è molto importante che le nostre sedi future siano a prova di futuro e sostenibili in termini di materiali da costruzione, consumo energetico e tecnologia”, è citato Reto Ruch, Chief Real Estate Officer di Lidl Svizzera. Lidl Svizzera collabora con Empa per sviluppare questo concetto energetico.

In una prima fase, i due partner analizzeranno il consumo energetico delle filiali esistenti. Di conseguenza, da ciò dovrebbero derivare misure di ottimizzazione. Allo stesso tempo, Empa e Lidl vogliono testare sistemi energetici alternativi con l’aiuto di simulazioni al computer. “Il nostro obiettivo è aiutare Lidl Svizzera con il nostro lavoro di ricerca a migliorare ulteriormente la sostenibilità, continuare a ridurre le emissioni e ottimizzare la gestione energetica”, spiega il ricercatore di Empa Curdin Derungs nel comunicato stampa.

Gennaio 2021
Implenia sta costruendo nel campus dell'Empa a Dübendorf

Implenia sta realizzando la prima fase del nuovo campus Empa a Dübendorf. Secondo il comunicato stampa , la società di costruzioni costruirà un edificio laboratorio, un edificio multifunzionale e un parcheggio multipiano dalla primavera del 2021 per il Federal Water Supply Institute (Eawag). Il completamento è previsto per l’autunno 2023. Il volume degli ordini è di circa CHF 56 milioni.

Questo progetto vincitore di sam architects è emerso da un concorso di performance globale in due fasi. Nella comunicazione, Implenia descrive il suo linguaggio architettonico come “funzionalmente elegante ed elegantemente riservato”. Tutti i nuovi edifici riceveranno una certificazione Minergie-P-Eco.

“Siamo molto lieti di poter realizzare un altro interessante progetto per l’Empa Eawag con il campus di ricerca”, si legge nel comunicato stampa Jens Vollmar, Head Division Buildings di Implenia. “Stiamo così costruendo sulla relazione di lunga data che siamo stati in grado di sviluppare, ad esempio, con la realizzazione di successo del Forum di Chriesbach, anche a Dübendorf”.

Gennaio 2021
Gli adesivi per acciaio Empa durano 50 anni

Nel grande laboratorio di prova dell’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) a Dübendorf, è in corso da 50 anni un esperimento per esaminare il comportamento a lungo termine dell’armatura in acciaio incollato su una trave di cemento. In questo test a lungo termine, unico al mondo, secondo il comunicato stampa , diverse travi di cemento armato sono state rinforzate da lamelle di acciaio incollate sul lato inferiore. Una delle travi, sottoposta per 50 anni all’87 per cento del suo valore di rottura, ha finora resistito senza problemi.

“Dopo 50 anni al di sotto dell’87% del carico di rottura medio, il legame della resina epossidica non mostra punti deboli. Ciò significa che i rinforzi lamellari in acciaio incollato hanno superato il test a lungo termine “, afferma l’ingegnere Christoph Czaderski, che ha supervisionato il test negli ultimi anni.

Secondo l’annuncio, il corriere è una delle sei copie identiche originariamente, tutte sottoposte a test diversi. Le altre cinque travi rinforzate sono state vittime di prove di frattura statica e di fatica dinamica abbastanza riuscite che hanno superato i limiti di carico. Lo scopo dei test era scoprire come la resina epossidica funzioni come adesivo per fissare una lamella di acciaio a una trave di cemento. Secondo Czaderski, il test a lungo termine mostra “praticamente nessun cambiamento” nella linea di colla dopo 50 anni.

Quello che era nuovo territorio all’inizio del test è oggi lo stato dell’arte. Il processo diventa importante perché consente di rinforzare in modo affidabile gli edifici più vecchi invece di essere demoliti e sostituiti da nuovi edifici.

Il dipartimento “Strutture di ingegneria” dell’Empa sviluppa e ricerca da molti anni metodi di rinforzo nuovi, semplici ed economici con materiali moderni come resine epossidiche, plastiche rinforzate con fibra di carbonio e leghe a memoria di forma.

Dicembre 2020
NEST sta progettando una nuova unità STEP2

Una nuova unità si sposterà nel Dübendorfer NEST , l’edificio per la ricerca e l’innovazione dell’Eidgenössischer Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) e Eawag , l’ istituto di ricerca sull’acqua del dominio ETH. Si chiama STEP2 . Secondo un comunicato stampa dell’Empa, sono attualmente in fase di progettazione due nuovi piani nell’edificio NEST esistente per questo workshop sull’innovazione.

Questi sono rivolti in avanti come il NEST stesso: una scala a chiocciola a forma di colonna vertebrale dalla stampa 3D collegherà i due nuovi piani. Un soffitto in filigrana a coste richiede circa un terzo di materiale in meno rispetto a uno convenzionale e un involucro edilizio efficiente dovrebbe garantire un comfort ottimale. Ulteriori informazioni su questi e altri dettagli costruttivi innovativi, nonché informazioni regolari sulla creazione dell’unità, sono disponibili sul sito web di STEP2.

Il progetto stesso è stato avviato da BASF. Insieme a numerosi altri partner della scienza e dell’industria, l’unità STEP2 lavorerà “intenzionalmente” verso soluzioni sostenibili e commerciabili per gli involucri degli edifici, i sistemi energetici, la produzione digitale e industriale e l’economia circolare. “Questa collaborazione interdisciplinare ha lo scopo di garantire che il balzo sul mercato possa finalmente avere successo il più rapidamente possibile”, afferma Enrico Marchesi, Principal Innovation Manager di BASF, il partner principale della nuova unità.

Il team di progetto, secondo l’annuncio, sta attualmente completando il progetto preliminare. La pianificazione della costruzione dovrebbe iniziare all’inizio del 2021. Il completamento è previsto per l’estate 2022.

Dicembre 2020
L'Empa presenta tre premi per l'innovazione

L’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( Empa ) ha premiato tre dei suoi progetti e risultati innovativi con l’Empa Innovation Award. Il premio, di 5000 franchi, viene assegnato ogni due anni dal 2006. In tal modo, Empa onora gli sforzi dei suoi ricercatori per costruire ulteriori ponti tra scienza e industria con una ricerca applicata e orientata al mercato.

Secondo un comunicato stampa dell’Empa, il primo premio va alla nuova tecnologia adesiva per tessuti Nanoglue. È stato sviluppato dai ricercatori del Particles-Biology Interactions Laboratory presso l’Empa di San Gallo in collaborazione con il Nanoparticle Systems Engineering Lab presso l’ Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo . Il loro approccio radicalmente nuovo utilizza le proprietà di guarigione delle ferite delle nanoparticelle inorganiche. I materiali poco costosi potrebbero essere prodotti su larga scala. La “tecnologia unica” viene ora portata alla maturità del mercato dalla start-up zurighese anavo medical, che deve ancora essere fondata.

Anche la maschera facciale trasparente del progetto Hello Mask dell’Empa e dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Losanna ( EPFL ) ha ricevuto un premio. È costituito da una membrana sottile con una dimensione dei pori di circa 100 nanometri. Questa membrana consente il passaggio dell’aria, ma trattiene virus e batteri. “La maschera completamente trasparente è stata sviluppata con l’obiettivo principale di migliorare il rapporto tra assistenti e pazienti”, afferma il ricercatore Joshua Avossa. La start-up di Ginevra HMCare dell’Empa e dell’EPFL ha lavorato al lancio sul mercato della Hello Mask. Dovrebbe essere disponibile a metà del 2021.

La piattaforma software Urban Sympheny per la pianificazione di sistemi energetici sostenibili è il terzo vincitore. L’omonimo spin-off Empa, con sede a Dübendorf, aiuta i progettisti a identificare soluzioni ottimali per la loro posizione e per i loro clienti. L’obiettivo è l’efficienza energetica e dei costi. La piattaforma innovativa è stata sviluppata nel dipartimento Sistemi energetici urbani dell’Empa. Lo scorso anno VentureKick Urban Sympheny ha già assegnato CHF 50.000.

Dicembre 2020
L’energia solare potrebbe risolvere i problemi energetici svizzeri

Solo il fotovoltaico può indicare alla Svizzera la via per un futuro senza CO2, scrive il vicedirettore dell’Istituto federale di prova e ricerca sui materiali ( Empa ), Peter Richner, in un articolo per Avenir Suisse . Si basa sulla cosiddetta identità Kaya, che lo scienziato giapponese Yoichi Kaya ha utilizzato nel 1993 per descrivere la quantità totale di emissioni antropiche di CO2 in funzione di quattro fattori. Secondo Richner, il quarto da solo, una riduzione dell’impronta di CO2, ha un potenziale sufficiente per raggiungere gli obiettivi climatici della Svizzera, attraverso la massiccia espansione del fotovoltaico.

Se solo il 50 percento di tutti i tetti svizzeri fosse dotato di moduli solari, l’elettricità dalle centrali nucleari sarebbe superflua. Richner lo dimostra in termini di offerta e domanda di elettricità per il 2015. Tuttavia, se tutti i tetti e sempre più anche le facciate degli edifici fossero dotati di pannelli solari, anche il divario di produzione in inverno potrebbe essere compensato. Allo stesso tempo, però, bisognerebbe trovare soluzioni per poter utilizzare la maggior parte possibile del surplus di energia elettrica in estate, sia su base giornaliera che negli altri periodi dell’anno.

Per una maggiore flessibilità di utilizzo, i sistemi di stoccaggio giornaliero potrebbero spostare i carichi, ad esempio tramite batterie o idrogeno. La digitalizzazione offre opportunità per la necessaria creazione di flessibilità nel consumo e nella produzione. L’elettricità in eccesso potrebbe essere convertita in idrogeno in estate e possibilmente, insieme alla CO2 dell’aria, in metano o idrocarburi sintetici liquidi. Queste fonti di energia chimica possono essere facilmente immagazzinate e utilizzate in vari modi. Infine, i sistemi di accumulo di calore stagionale potrebbero essere caricati con l’elettricità in eccesso per ridurre il consumo di energia in inverno.

Il potenziale dell’efficienza energetica, un altro fattore determinante dell’identità Kaya, è lungi dall’essere esaurito, afferma Richner. Tuttavia, i risultati in questo settore sarebbero compensati da una maggiore domanda di elettricità, dalle importazioni di elettricità fossile dall’estero in inverno o da un aumento del consumo di elettricità.

Per ottenere una Svizzera climaticamente neutra, uno dei quattro fattori nell’identità Kaya deve essere zero o il prodotto rimanente è compensato con tecnologie CO2 negative come la separazione della CO2 dall’aria e il suo stoccaggio. I politici devono fornire un quadro decisivo per questo fintanto che le centrali nucleari sono ancora in funzione.

Agosto 2020
L’innovazione nel calcestruzzo può rendere gli edifici più snelli

Un team di ricercatori dell’Istituto federale svizzero di test e ricerca sui materiali ( Empa ) ha sviluppato una nuova tecnologia. Ciò consente di produrre e utilizzare il calcestruzzo in modo più sostenibile. A tal fine, i materiali utilizzati nella produzione di elementi in calcestruzzo autocompresso sono ridotti.

Con la precompressione convenzionale, i cavi in acciaio vengono solitamente ancorati su entrambi i lati dell’elemento in calcestruzzo, messi in tensione e quindi rimossi nuovamente. Poiché l’acciaio è suscettibile alla ruggine, “lo strato di cemento attorno all’acciaio di precompressione deve avere un certo spessore minimo”, secondo Empa in un comunicato stampa . I ricercatori hanno quindi lavorato alla sostituzione dell’acciaio con plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) dagli anni ’90. Tuttavia, questo processo è molto costoso e anche significativamente più complicato del processo di precompressione con l’acciaio.

L’Empa ha ora risolto completamente questi problemi. Grazie al suo metodo, può fare a meno dell’ancoraggio sui lati dell’elemento. Invece, la sua ricetta consente al calcestruzzo di espandersi mentre polimerizza. “Come risultato di questa espansione, il calcestruzzo mette in tensione le barre di CFRP all’interno e quindi le pretende automaticamente”.

“La nostra tecnologia apre possibilità completamente nuove nella costruzione leggera”, ha affermato Mateusz Wyrzykowski, che guida il team Empa insieme a Giovanni Terrasi e Pietro Lura. “Non solo possiamo costruire più stabili, ma abbiamo anche bisogno di molto meno materiale”.

Il team ha recentemente ricevuto brevetti in Europa e negli Stati Uniti per la sua tecnologia. Attualmente sta sviluppando nuove applicazioni insieme al partner industriale BASF.

Agosto 2020
Männedorf ottiene una centrale solare abitata

Nei condomini orientati al futuro, la domanda dei giovani climatici per la produzione di energia neutra in termini di CO2 è già in atto oggi, ha scritto la Fondazione Environment Arena Svizzera in un messaggio . Sta realizzando lo sviluppo residenziale a Männedorf insieme all’Istituto federale di prove e ricerche sui materiali ( Empa ), all’Università di scienze applicate di Rapperswil ( HSR ) e ad altri partner.

Le due case plurifamiliari con spazio per 16 famiglie formavano “una centrale solare abitata con collegamento alla rete elettrica e gas”, si legge nel messaggio. L’energia è generata da moduli fotovoltaici sulle facciate e sui tetti, nonché da due turbine eoliche. L’energia in eccesso viene convertita in metano sintetico nell’impianto pilota di energia elettrica a metano dell’HSR. Questo gas sarà quindi utilizzato dallo sviluppo abitativo per produrre elettricità o calore, se necessario.

Tecnicamente, la tecnologia per lo stoccaggio di energie rinnovabili nei gas sintetici è già “pronta per il mercato e disponibile”, scrive la Umwelt Arena. “Sfortunatamente, esistono condizioni quadro regolatorie e basate sui costi che attualmente non rendono possibile un uso economico”. Secondo l’opinione della Umwelt Arena, politici e investitori dovrebbero creare le condizioni necessarie per l’uso economico della tecnologia.

“Il progetto Männedorf può essere realizzato a costi ammortizzabili per il proprietario dell’edificio e i residenti ricevono calore ed elettricità gratuitamente nell’ambito di un budget energetico specifico”, spiega l’Umwelt Arena nel messaggio. Per i costruttori interessati, fornisce ulteriori informazioni in una mostra presso la Umwelt Arena Schweiz di Spreitenbach.

Luglio 2020