Innovation Manager in azienda (Knowledge Model)

“Gestire l’innovazione in una azienda, è fare in modo che quest’ultima possa esprimere il proprio business al meglio del “potenziale distintivo” e intraprendere la navigazione in “oceani blu”, dove è ancora possibile inventare il proprio futuro”.  (Giovanni Mappa, 2020)

Il Knowledge Model dell’Innovation Manager che opera all’interno di una azienda, si basa su diversi livelli operativi:

    1. sviluppo della cultura e della consapevolezza del cambiamento come fattore di benessere per le risorse coinvolte e per l’impresa;
    2. l’individuazione del dove siamo e come possiamo “distinguerci nel nostro mercato di riferimento (AS-IS);
    3. la definizione di strategie di breve-medio e lungo termine sostenibili per lo sviluppo del business così come lo “desideriamo”  (TO-BE);
    4. la definizione degli strumenti e delle tecnologie innovative che possono supportare tale sviluppo;
    5. il monitoraggio e adattamento continuo della rotta del business (v. Balanced Scorecard).

L’Innovation Manager ha innanzi tutto il ruolo del “facilitatore” dei processi che portano allo sviluppo dell’innovazione, nonché il ruolo del  “coach“, in relazione al “bilanciamento delle competenze e delle tecnologie innovative” di supporto.

 

K-Commerce: la vendita on-line di prodotti/servizi “Intangibili”

Risultato immagini per vendita dell'intangibileE’ noto come l’e-commerce consenta di sviluppare il processo di acquisto e vendita di prodotti  (tangibili) con mezzi elettronici (shopping online), come le applicazioni mobili e Internet. L’e-commerce di prodotti/servizi “tangibili” è cresciuto enormemente negli ultimi decenni, spesso provocando una sostanziale sostituzione dei tradizionali negozi di mattoni e malta.  Il valore delle transazioni on-line per l’acquisto di beni e servizi “tangibili” gode di meccanismi di economie di scala, di incremento della competitività internazionale delle imprese,  di modelli di business innovativi.

Nell’attuale competizione tra tecnologie intelligenti e umanità consapevole non ci sono vinti o vincitori, ma piuttosto un rapporto sinergico che dovrebbe essere finalizzato in ultima analisi, alla sostenibilità della vita dell’uomo sulla terra (o su altri pianeti), man mano che si accresce la numerosità della popolazione mondiale.

Il Valore del Capitale Intangibile (Fattore K)

Grazie ad una maggiore diffusione e consapevolezza sulle metodologie e sugli strumenti dell’Intelligenza Artificiale (Artificial Intelligence) e, in particolare, dell’Ingegneria della Conoscenza (Knowledge Engineering),  oggi è possibile  “vendere” non la conoscenza in quanto tale (intangibile), ma il “beneficio” economico o funzionale (tangibile) che essa produce, ad un “prezzo” che sarà commisurato ai risultati ottenuti. Ad esempio, nel caso di un algoritmo (Modello di Conoscenza) capace di far risparmiare decine di migliaia di kilowattora di energia elettrica, il prezzo dell’algoritmo non è quello di un ebook nel quale è contenuto, ma è proporzionale al valore del risparmio economico ottenuto.

    • AMBIENTE & ENERGIA
    • IMPRESE & Tecnologie 4.0
    • TALENTI Interdisciplinari 4.0

Risultato immagini per economia della conoscenza

Nell’Economia della Conoscenza, il termine di K-Commerce (Knowledge-Commerce) si riferisce alla possibilità di commercializzare (misurare, valorizzare, proteggere) la conoscenza (capitale intellettuale) per contenuti funzionali o “a pacchetti“, con metodologie e strumenti tali da rendere la transazione di acquisto, del tutto simile a quella corrispondente ad un prodotto tangibile, anche (ma non solo) utilizzando piattaforme elettroniche di e-commerce.  Il termine K-Commerce è stato coniato nell’era della Economia della Conoscenza motivato dal fatto che in una economia basata soprattutto sul “sapere” e sul “saper fare“, risulta di fondamentale importanza lo sviluppare strumenti appropriati innovativi per gestire la conoscenza, non solo come “middleware” per generare valore nel modo che già conosciamo (consulenza, e-learninge-book ecc.), ma direttamente come valore tangibile in sé, protetto da un concetto di copyright innovativo, del quale si parlerà più avanti. Pertanto, il K-Commerce esprime non solo un nuovo modo di commercializzare il sapere, ma rappresenta l’insieme delle metodologie e degli strumenti per:

    • gestire la conoscenza in termini “quantitativi” (e non solo qualitativi degli intangibiles) e quindi, misurabili;
    • organizzare package funzionali di conoscenza  (Modelli di Conoscenza) finalizzati ad ottenere risultati (vantaggi) economici determinabili e quindi, misurabili;
    • trasferire agli utilizzatori finali detti package funzionali di conoscenza, in modo che prevalga l’interesse per il valore ottenibile dal suo utilizzo, piuttosto che dalle modalità in cui la conoscenza risulti rappresentata e configurata.

Proprio su quest’ultimo concetto, si basa la possibilità di realizzare “barriere” per la protezione della conoscenza, ovvero della proprietà intellettuale (copyright),  spostando il polo di attrazione e interesse verso il “risultato” che la stessa produce, piuttosto che sulla propria forma.

Progetto CAMSOL-ARIA

CAMSOL-ARIA

CAMINI SOLARI PER L’ABBATTIMENTO DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI

REGIONE CAMPANIA – Concessione del contributo in forma di sovvenzione – Programma Operativo (POR) FESR CAMPANIA 2014/2020 – Asse Prioritario 1 “Ricerca e Innovazione” – Obiettivo Specifico (O.S.) 1.1 – “Incremento dell’attività di innovazione delle imprese” – AVVISO PUBBLICO PER IL SOSTEGNO ALLE IMPRESE NELLA REALIZZAZIONE DI STUDI DI FATTIBILITÀ (FASE 1) E PROGETTI DI TRASFERIMENTO TECNOLOGICO (FASE 2) COERENTI CON LA RIS 3.

Il progetto CAMSOL-ARIA riguarda lo sviluppo di tecnologie innovative low-cost ed ecosostenibili per l’abbattimento degli inquinanti atmosferici e degli odori, basate sul principio di funzionamento dei “camini solari” di ventilazione, con caratteristiche tecnologiche e di design architettonico a basso impatto.

La finalità del Progetto è  quella di mettere a punto una soluzione/prodotto sostenibile e innovativa in grado di realizzare l’abbattimento dell’inquinamento atmosferico e degli odori molesti, con l’”empowerment” delle specifiche competenze ed esperienze di ciascuno dei Partner di Progetto, in linea con il rafforzamento dell’attuazione delle traiettorie delle linee strategiche del RIS3, nonché del sostegno alle imprese fornito dalla Regione Campania.

Il Progetto è costituito in forma associata (ATS) dalla società NATURA srl, che ha il ruolo di capofila, dalla società ORION srl, dalla startup innovativa CAPTOP Srl e dall’OdR costituito dal Dipartimento di Ingegneria Chimica dei Materiali e della Produzione Industriale (DICMAPI) dell’Università degli Studi di Napoli “Federico II” (UNINA), che assume anche la direzione tecnico-scientifica dello stesso Progetto.

La compagine delle imprese proponenti ha caratteristiche e competenze sinergiche e focalizzate sulle tematiche riguardanti l’ambiente e la sostenibilità ambientale, con particolare riferimento all’analisi e al controllo dell’inquinamento atmosferico e dei fattori di rischio e alla prevenzione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comunicazione Interdisciplinare: un “booster” per lo sviluppo dei processi di innovazione condivisa

Estratto dalla PRESENTAZIONE del eBook (G.Mappa, 2018):  COMUNICAZIONE INTERDISCIPLINARE – Algoritmi di Comunicazione ProAttiva e Apprendimento Interdisciplinare

Saper comunicare non significa essere necessariamente oratori, ma essere abili nell’arrivare agli interlocutori, nel superare le possibili barriere linguistiche o culturali, nel generare una partecipazione emotiva; ma ancora più importante, nell’ottenere il “risultato” pianificato: un contratto, un coinvolgimento, un riconoscimento, ecc.

Comunicare in maniera efficace è come rispettare le “partiture” di una composizione musicale: esiste la scelta delle note (parole) con la loro durata temporale, le pause, il ritmo, gli accordi, ecc.

Entrano in gioco diversi strumenti musicali (interlocutori), ciascuno con il proprio suono distintivo (altezza, timbro, intensità), ma che combinato a quello degli altri nel rispetto di opportune dinamiche e sintonie, fanno sì che la composizione musicale (risultato) risulti efficace e generi emozioni. Se è il pentagramma è il codice di riferimento (linguaggio comune) per tutti gli strumenti dell’orchestra, è il direttore d’orchestra (coordinatore interdisciplinare) a preparare (exAnte), a guidare verso il risultato e a verificare (exPost) il raggiungimento degli obiettivi e gli effetti emozionali prodotti.

Comunicazione Interdisciplinare: comunicare in maniera collaborativa e coordinata (come in una orchestra) per raggiungere il risultato.

In analogia, in una riunione di lavoro dove possono essere presenti diversi interlocutori con differenti culture o competenze (ad es.: un medico, un ingegnere, un biologo e un amministrativo), che discutono su un tema “trasversale”, sarebbe molto difficile dialogare e soprattutto, trarre una sintesi conclusiva condivisa sulle azioni da intraprendere, se non ci fosse a farlo, almeno un coordinatore interdisciplinare (direttore d’orchestra) in grado di comprendere il linguaggio e le motivazioni di tutti, per convergere ad un risultato “win-win”.

Nella figura che segue, vengono raffigurati due casi contrapposti di una riunione dove: nella prima (a sinistra) permane la “multidisciplinarità” e quindi, permangono conclusioni distinte; nell’altra (a destra), le conclusioni convergono in un’unica sintesi concettuale interdisciplinare.

Confronto tra comunicazione multidisciplinare (left) e interdisciplinare (right)

L’analogia appena illustrata rappresenta il “Fil-Rouge” della trattazione dell’eBook il cui titolo “Comunicazione Interdisciplinare, è esplicativo del tentativo di fornire, a chi si trova spesso ad operare in ambiti multidisciplinari o multiculturali, una metodologia di approccio logica e di buon senso.

Come nel caso del “direttore di orchestra”, che deve innanzi tuttopreparare” il concerto con i diversi componenti (azione exAnte proattiva), deve “condurre” (al risultato)  il concerto e deve “concluderlo” (ex-post) cercando di ottenere la risposta del pubblico, in questo eBook saranno trattate le “dinamiche” di cui si compone una comunicazione professionale efficace in contesti multidisciplinari e complessi (comunicazione interdisciplinare) e il “linguaggio comune” (interdisciplinare) che è possibile utilizzare “per comprendere e farsi comprendere”, basato su un originale e innovativo utilizzo di “modelli di conoscenza” e di “analogie concettuali”.

Il neologismo della “Comunicazione Interdisciplinare” viene definito, più compiutamente, nell’eBook come binomio di due fattori sinergici: la comunicazione proattiva e la conoscenza interdisciplinare.

L’eBook riporta alcuni modelli concettuali per sviluppare le proprie abilità alla “pro-azione” nei processi comunicativi, ad es. come la” focalizzazione” e la capacità di proporre, prima degli altri, una soluzione nuova e stimolante, che cambia le regole del gioco o che è qualcosa di utile, ecc.

Vengono altresì riportati alcuni modelli di conoscenza in grado di supportare la comprensione delle diverse possibili situazioni comunicative complesse o multidisciplinari, nonché favorire lo sviluppo della capacità analitica di comprensione dei bisogni degli interlocutori (focalizzazione), della individuazione di soluzioni condivise (persuasione) in grado di generare la partecipazione (coinvolgimento) nel raggiungimento “win-win” degli obiettivi prefissati.

I contenuti e gli aspetti innovativi proposti si basano sull’utilizzo di un linguaggio sintetico logico-matematico come “linguaggio comune e condiviso” (a valenza trasversale), in grado di mettere in relazione fra di loro le componenti di valore (“sostanza”) in un processo di comunicazione, distinguendo gli aspetti (“forma”) legati al lessico e al glossario dei termini specifici dei diversi interlocutori di uno scenario multiculturale.

Chiave di volta dell’approccio “unificante” sul quale si basa il presente lavoro, è il fatto che per facilitare i rapporti comunicativi con i diversi interlocutori, è possibile impostare la propria strategia di comunicazione lavorando sulla separazione dei due aspetti: la “forma” (lessico, glossario) specifica dell’interlocutore, rispetto alla sostanza” (modelli di conoscenza risolutori) che invece, riguarda gli algoritmi mentali da applicare per raggiungere lo scopo. Si mette in atto così, un approccio di comunicazione interdisciplinare, basata da un lato sull’utilizzo del “vocabolario” specifico richiesto caso per caso (cosa non particolarmente difficile oggi con l’uso di internet), dall’altro sull’attuazione di strategie basate sull’utilizzo di modelli di conoscenza.

Si introducono gli strumenti innovativi per una Comunicazione Interdisciplinare, che è innanzi tutto, una comunicazione professionale e quindi, etica, basata su un concetto di fiducia che nasce da una reputazione, a sua volta costituita da storie e comportamenti corretti, perché ispirati dall’etica professionale.

In ultima analisi, l’eBook propone una “cassetta degli attrezzi”, ovvero metodologie e strumenti per lo sviluppo individuale e di gruppo di una comunicazione professionale più funzionale ed efficace, in grado di rapportarsi con più discipline o “saperi”, per integrare i diversi “punti di vista” in una sintesi concettuale conclusiva, in grado di valorizzare ciò che “unisce” e di minimizzare ciò che “divide”.

PREMATIC-LAB (apparecchiatura meccatronica di PREanalitica autoMATICa per i LABoratori di analisi ambientali)

Giovanni Mappa, in qualità di coordinatore dell’area RSI (Ricerca, Sviluppo, Innovazione) di NATURA srl e Responsabile Tecnico Scientifico del Progetto:

Ricerca e sviluppo (2017-2018) per conto di NATURA srl (sede di Casoria) di un prototipo di apparecchiatura meccatronica complessa (PREMATIC-LAB) per l’automazione delle fasi di pre-analitica di campioni di “matrice solida” in ambito ambientale: Attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale per la realizzazione di un prototipo di apparecchiatura meccatronica modulare, destinata ai laboratori di analisi ambientale, in grado di automatizzare le fasi di processo relative alla preparazione (preanalitica) dei campioni a matrice solida, con incremento di produttività in condizioni di eco-compatibilità” – PON 2014-2020  ASSE 1 – Programma Operativo Nazionale “Imprese e Competitività” 2014/2020 FESR, – Azione 1.1.3 – Bando MISE 2016. 


Soggetti Proponenti e Sedi di riferimento:

 

PREMATIC-LAB  PREMATIC-LAB PREMATIC-LAB PREMATIC-LAB PREMATIC-LAB PREMATIC-LAB PREMATIC-LAB

PROBIM (piattaforma informatica collaborativa basata sull’utilizzo integrato di tecnologie di supporto della PROgettazione parametrica BIM e della capitalizzazione dell’esperienza, finalizzata allo sviluppo di offerte competitive di qualità, in linea con la riforma europea delle gare di appalto)

Giovanni Mappa, in qualità di coordinatore dell’area RSI (Ricerca, Sviluppo, Innovazione) di ARETHUSA srl e Responsabile Tecnico di Progetto per il MIUR:

ricerca e sviluppo (2017-2018) per conto di ARETHUSA srl (sede Casoria) di un prototipo di piattaforma informatica collaborativa (PROBIM) basata sull’utilizzo integrato di tecnologie di supporto della PROgettazione parametrica BIM e della capitalizzazione dell’esperienza, finalizzata allo sviluppo di offerte competitive di qualità, in linea con la riforma europea delle gare di appalto: Attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale per la realizzazione di una innovativa piattaforma “tecnologica di contenuto e di gestione dell’informazione”(TIC), basata su tecnologie di progettazione parametrica BIM (Building Information Modeling) e di capitalizzazione dell’esperienza acquisita, in grado di supportare in maniera collaborativa e interdisciplinare il team che lavora per lo sviluppo di offerte competitive di qualità, nell’ambito delle gare di appalto nei settori di interesse”PON 2014-2020  ASSE 1 – Programma Operativo Nazionale “Imprese e Competitività” 2014/2020 FESR, – Azione 1.1.3 – Bando MISE 2016

 

Soggetti Proponenti e Sedi di riferimento:

 

PROBIM  PROBIM  PROBIM  PROBIM PROBIM  PROBIM  PROBIM  PROBIM  PROBIM  PROBIM PROBIM  PROBIM

SMART-CASE – Soluzioni innovative MultifunzionAli peR l’otTimizzazione dei Consumi di energiA primaria e della vivibilità indoor nel Sistema Edilizio

Giovanni Mappa, in qualità di coordinatore dell’area RSI (Ricerca, Sviluppo, Innovazione) di ARETHUSA srl:

ricerca e sviluppo (2016) per conto di ARETHUSA srl del Progetto di ricerca di soluzioni innovative multifunzionali per l’ottimizzazione dei consumi di energia primaria e della vivibilità indoor del sistema edilizio: SMART-CASE – Soluzioni innovative MultifunzionAli peR l’otTimizzazione dei Consumi di energiA primaria e della vivibilità indoor nel Sistema Edilizio  (Soggetto Beneficiario: STRESS Scarl) – Avviso n. 713/Ric. del 29/10/2010 – Titolo III – “Creazione di nuovi Distretti e/o Aggregazioni Pubblico Private”.

La Comunicazione Interdisciplinare secondo ITKS

Algoritmi di Comunicazione Proattiva e Apprendimento Interdisciplinare
COMUNICAZIONE INTERDISCIPLINARE
COMUNICAZIONE INTERDISCIPLINARE – Algoritmi di Comunicazione ProAttiva e Apprendimento Interdisciplinare

Breve trailer del libro di Giovanni Mappa, ingegnere, esperto internazionalmente riconosciuto di problemi legati alla gestione aziendale, all’innovazione, alla comunicazione. Mappa mette in luce l’interdisciplinarietà che contraddistingue la nostra epoca, dalla quale non può prescindere chi fa del comunicare l’essenza del proprio lavoro: manager, giornalisti, politici, commentatori, eccetera. Un libro da leggere, meditare, studiare.

 

Con il termine “comunicazione interdisciplinare”  secondo l’approccio  ITKS (Interdisciplinary Thinking By Knowledge Synthesis Modeling), si intende qui un progetto di comunicazione “proattiva” per ambiti relazionali complessi o multidisciplinari (teamwork, imprese), finalizzata allo sviluppo di un processo collaborativo di “empowering, nel raggiungimento compartecipato e condiviso dei risultati..Esistono diverse modalità ed esempi di sviluppo della comunicazione interdisciplinare (anche se in Italia è si è ancora ai primi passi), che vanno dagli ambiti applicativi STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics) come nel caso della Comunicazione Interdisciplinare promossa dalla Autodesk, agli ambiti della didattica innovativa nelle scuole. Nel caso del Progetto proposto, si intende sviluppare un approccio interdisciplinare basato su “modelli di conoscenza” trasversali e transdisciplinari, in grado di fornire gli strumenti cognitivi e relazionali per massimizzare “ciò che unisce” (risultati) e minimizzare “ciò che divide” (i conflitti).

La comunicazione interdisciplinare consente di interpretare la realtà (multidisciplinare) dei fatti secondo differenti punti di osservazione concorrenti (tecnico, tecnologico, imprenditoriale, personale, ecc.). Essa si basa sull’integrazione efficace di tecniche di comunicazione “proattiva” e di “modelli di conoscenza” in grado di sviluppare un processo sistemico e collaborativo diempowering”.

Il Progetto qui proposto intende sviluppareun framework di principi, linee guida e di schemi applicativi atti a configurare un Modello Innovativo diComunicazione Interdisciplinare, secondo tre prospettive di sviluppo (3C):

  1. Comprensione “realistica” dei Bisogni da soddisfare secondo un approccio “Win-Win”
  2. Ottenimento del Consenso (Progetto di Rete) e dell’Interesse “concreto” (Gestione di Rete) delle Parti interessate, rispetto al raggiungimento degli obiettivi prefissati.
  3. Sviluppo del Coinvolgimento (Rete) mediante l’applicazione di tecniche di comunicazione interdisciplinare per “massimizzare ciò che unisce e minimizzare ciò che divide”.

Il Progetto proposto intende affrontare operativamente, uno degli aspetti più strategici e cogenti che entrano in gioco nella definizione delle nuove professionalità 4.0, nell’ambito della ricerca continua  di nuove condizioni di sostenibilità dei modelli di business, in un mercato sempre più liquido e complesso.  L’ambizione del Progetto di sviluppare un modello innovativo di Comunicazione Interdisciplinare è però supportata da una esperienza applicativa consolidata nella formazione di risorse operanti nell’ambito del Knowledge Working e, in particolare, nell’ambito RSI (Ricerca & Sviluppo e Innovazione) e dell’Ingegneria della Conoscenza. Al riguardo, esiste un testo di possibile riferimento, che è anche una raccolta di appunti dello scrivente utilizzato nella formazione: https://www.amazon.com/Interdisciplinary-Thinking-Knowledge-Synthesis-Modeling/dp/1447867815

 

DAX – Guida Operativa/Trouble-Shooting per la Digestione Anaerobica

Fig2Fig1DAX

Guida Interattiva Operatore per la Gestione “Early-Warning” della Digestione Anaerobica  finalizzata alla Massimizzazione della Produzione di Biogas

Si tratta della procedura  software di “trouble-shooting DAX finalizzata a supportare gli operatori del processo di digestione anaerobica nella identificazione precoce dei problemi di funzionalità e nello sviluppo di azioni di intervento correttivo. In particolare, il sistema DAX è caratterizzato da una Base di Conoscenza Inferenziata” (Knowledge Based System), sviluppata su supporto informatico e in grado di interagire sia “off-line” con gli operatori del controllo del processo di digestione anaerobica, sia “on-line” con il sistema di monitoraggio EarlyWarning (FDA), per la individuazione precoce di possibili criticità o anomalie, nonché per la definizione diagnostica e nella scelta delle azioni correttive operative più idonee. Infatti, il processo di digestione anaerobica dei fanghi è un processo biologico che può presentare instabilità. Queste derivano dalla natura del processo stesso di degradazione, che è caratterizzato da una catena trofica di microrganismi operanti in serie. Le popolazioni batteriche in fondo alla catena, in particolare gli acetogeni (che producono acido acetico a partire da acido butirrico e propionico) ed i metanogeni acetoclasti (che producono CH4 e CO2 a partire dall’acido acetico), sono le popolazioni più sensibili alle variazioni ambientali, per cui essi possono bloccare le reazioni terminali della degradazione dei fanghi. Pertanto, una delle cause più frequenti di instabilità del processo di digestione anaerobica, è quella legata all’inibizione dei batteri metanogeni dovuta all’eccesso di acidi grassi (VFA).

Il Sistema DAX è organizzato secondo differenti tipologie di interazione “Input/Output”, nel senso che è possibile interagire con esso in maniera flessibile, sia con dati input di tipo quantitativo derivanti ad es. dal monitoraggio di “routine”, da misure dirette (temperatura, pH,ecc.), ovvero di concentrazione di Acidi Volatili, l’Alcalinità totale, la %CH4, di %CO2 e di %H2 nel biogas, ecc., sia con informazioni di tipo qualitativo derivanti ad es. da osservazioni visive di routine o occasionali, in relazione alla rilevazione di un evento anomalo.

Contenuti e Aree Tematiche del Sistema di Trouble-Shooting: i contenuti di conoscenza del Sistema DAX sono distribuiti per aree tematiche e riguardano principalmente le problematiche legate al verificarsi di:

  • Condizioni di Instabilità di processo
  • Stato Funzionale Componenti e Apparecchiature Elettromeccaniche
  • Gestione dei Transitori del Processo (ri/avviamento)

Per quanto riguarda le instabilità del processo, queste si possono riassumere come derivante da cinque possibili cause:

  1. Sovraccarico Organico (Idraulico)
  2. Sovraccarico Tossico
  3. Bassa Temperatura
  4. Shock di Temperatura
  5. Formazione di Schiume nel digestore e/o nel surnatante

In particolare, in condizioni di sovraccarico organico i batteri acidogeni, caratterizzati da una veloce cinetica di accrescimento, danno luogo ad una maggiore produzione di acidi volatili che non possono essere degradati altrettanto velocemente dai batteri acetogeni (OHPA – Obligate Hydrogen Producing Acetogens), pertanto si ha inevitabilmente un accumulo di acidi volatili nel sistema. Tale accumulo, se il potere tampone non è sufficiente ad evitarlo, provoca variazioni di pH e della concentrazione di acidi volatili in dissociati, tali da inibire l’attività dei metani geni. I parametri che influiscono maggiormente sul sovraccarico organico e/o idraulico sono l’età del fango (se inferiori ai 10 gg) e la percentuale di solidi nell’alimentazione (se superiore al 4%). In condizioni di sovraccarico tossico, si verifica una situazione analoga alla precedente: anche in presenza di sostanze tossiche si verifica un accumulo di acidi volatili, in quanto l’effetto di inibizione si manifesta prevalentemente sui microrganismi metanogeni più che sugli acidogeni, che continuano a metabolizzare il substrato producendo acidi volatili. I parametri che influiscono maggiormente sulle condizioni di sovraccarico tossico sono la concentrazione di N-NH4 nell’influente, la presenza di tossici organici e la scomparsa del caratteristico odore dell’idrogeno solforato. Quest’ultimo parametro può essere sintomo della presenza di elevate concentrazioni di metalli pesanti o alcalino terrosi (che sono tossici per i metano geni). Infatti, normalmente il biogas contiene piccole quantità di H2S, la sua scomparsa vuol dire che esso ha formato solfuro di metallo insolubile. I rimedi più utilizzati sono: la rimozione del tossico dallo scarico, diluizione al di sotto del livello di inibizione, formazione di complessi insolubili o di precipitati. Sia una diminuzione che uno shock di temperatura (variazioni di 1-2°C in un intervallo di tempo di 10-15 giorni) comporta un accumulo di acidi volatili, poiché i microrganismi metanogeni sono più sensibili alla temperatura rispetto agli acidogeni. Oltre alla temperatura all’interno del digestore e alle sue variazioni, l’età del fango. La formazione di schiume nel digestore è un’altra situazione abbastanza frequente, essa comporta una diminuzione del volume utile del digestore e quindi, del tempo di residenza idraulico, provocando un tipo di sovraccarico idraulico con le medesime conseguenze del sovraccarico organico.

DAX anaerobic digestion  Trouble-Shooting

Fig3

Allo stato attuale non esiste un sistema di monitoraggio sostenibile, in grado di restituire informazioni dirette sull’alcalinità ALK e sul tenore degli acidi grassi volatili VFA. Con l’applicazione DAX l’alcalinità (ALK) può però essere ricavata indirettamente mediante lo sviluppo di Sensori Virtuali Software (v. FDA), in grado di stimare parametri non direttamente misurabili (ALK, VFA) e che utilizzano comuni sensori on-line, in genere presenti negli impianti di biogas, come il pH, il potenziale redox (ORP), Temperatura (T) e la Conducibilità (EC).

 

Parametri di Stabilità del Processo DA – I principali fattori che influenzano la digestione anaerobica sono tipicamente il pH, la temperatura (shock di temperatura), le concentrazioni di nutrienti (di ammoniaca) e di sostanze tossiche organiche. Tra questi, (per l’influenza che esercita nello sviluppo del processo) può essere incluso nella tipologia e nello stato di agitazione della miscela in digestione, la formazione di schiume e la scomparsa del caratteristico odore dell’idrogeno solforato da biogas. La digestione anaerobica si svolge attraverso una catena metabolica che, partendo da composti carboniosi complessi, conduce a intermedi metabolici più semplici, fino alla produzione di acidi grassi volatili (fase acidogena), poi ridotti a metano nella fase metanigena.

La reazione di metanazione è la reazione più lenta e condiziona l’intera velocità del processo: se si mantiene l’equilibrio tra la quantità di acido acetico prodotta nella fase acidogena e la quantità metabolizzata a metano, si parla di condizioni metanigene stabili. Diversamente, l’accumulo di acido acetico non ancora metabolizzato a metano determina un rallentamento dei processi, tossicità per i batteri metanigeni, acidificazione del mezzo e, in certe condizioni, anche blocco del digestore e della produzione di biogas. Per favorire le condizioni metanigene stabili, si bilancia il rapporto tra materiale già digerito, il digestato, e materiale fresco ancora da decomporre. Il digestato funge da inoculo fornendo batteri metanigeni acclimatati e contribuisce a tamponare l’acidità dovuta alle prime reazioni di degradazione della sostanza organica. I valori di carico organico dei digestori non dovranno superare, a seconda del materiale introdotto, valori di 2-6 [kg SV/m3*d] per processi in digestori completamente miscelati. I parametri chimici di processo vengono determinati sul materiale prelevato nell’ambiente di reazione (digestore) per verificare il perdurare di condizioni metanigene stabili.

I principali parametri di processo comunemente considerati sono i seguenti:

  • Acidi grassi volatili (VFA): acidi organici prodotti nel corso della degradazione della sostanza organica. La concentrazione di VFA (Volatile Fatty Acid) è espressa come concentrazione di acido acetico nel volume di materiale [mg/l], dipende dalla quantità e qualità del materiale caricato nel digestore e dall’equilibrio tra batteri acidogeni e batteri metanigeni. Come parametro di stabilità non viene assunta la concentrazione assoluta, ma le variazioni di concentrazione: incrementi repentini di concentrazione indicano che il processo volge verso la fase acidogenica piuttosto che metanogenica. In generale, un incremento degli VFA è conseguente all’aumento del carico organico da trattare.
  • Alcalinità (Alk): rappresenta la capacità del sistema di accettare protoni ed è espressa come concentrazione di carbonato di calcio. L’alcalinità di un digestore anaerobico è determinata dalla coesistenza di ammoniaca, originata dalla degradazione proteica, e bicarbonato, derivato dalla dissoluzione dell’anidride carbonica (CO2) nel mezzo, che formano un sistema in grado di tamponare l’abbassamento del pH dovuto dall’accumulo degli acidi grassi volatili.
  • Rapporto VFA/Alk totale: la concentrazione di VFA e l’alcalinità ALK sono due parametri molto sensibili alle variazioni del sistema e il rapporto è diagnostico di condizioni di instabilità. Valori intorno a VFA/Alk £ 0,3 indicano un’operatività stabile del digestore, mentre valori superiori possono indicare l’accumulo di VFA e l’insorgere di problemi di stabilità. Il rapporto VFA/Alk ha significato diagnostico in quanto descrive la dinamica tra materiale già digerito (alcalinità rappresentata da ceneri e ammoniaca) e materiale fresco in via di degradazione (AGV). Valori di rapporto VFA/Alk totale superiori indicano spesso una sovralimentazione del digestore.
  • Concentrazione di ammoniaca NH3 (v. Par.6.1): l’ammoniaca è prodotta durante la degradazione delle proteine. Un’alta concentrazione (> 3.000 mg/l) di ammoniaca può inibire i batteri sia acidogeni, sia metanigeni. La presenza di ammoniaca è comunque importante per tamponare il sistema dentro al digestore e compensare l’accumulo di acidi grassi volatili mantenendo un pH stabile.
  • pH: il suo valore dipende dai parametri visti in precedenza: concentrazione di acidi grassi volatili (VFA), ammoniaca (NH3), alcalinità (Alk). In un digestore in fase stabile il valore di pH dovrebbe aggirarsi intorno a 6,5÷8. Cadute del valore di pH sotto 6,5 indicano un accumulo di acidi grassi volatili (spesso a causa della sovralimentazione del digestore).

Per quanto riguarda lo stato funzionale componenti e apparecchiature elettromeccaniche il Sistema di Trouble-Shooting DAX contiene una serie di informazioni correlate  “Indicatori/Osservazioni”, “Probabili Cause”, “Verifica e Monitoraggio”, “ Soluzioni”, a partire da eventi del tipo qui di seguito riportato:

  • Aumento del Rapporto Acidi Volatili/Alcalinità VA/Alk
  • Incremento della concentrazione di CO2 nel biogas
  • Il pH incomincia a diminuire mentre la CO2 aumenta fino al punto (42-45%) che non si ha più fiamma dalla torcia
  • La qualità del surnatante di ritorno dal processo è bassa e tale da causare disturbi
  • Il surnatante proveniente da entrambi i digestori primario e secondario ha un odore sulfureo
  • Presenza di schiume nel surnatante dal digestore primario (o dal digestore a singolo stadio)
  • Il fango del fondo digestore è troppo diluito o il punto di smaltimento troppo piccolo
  • La temperatura del fango è in diminuzione e non si riesce a mantenere al livello di normalità
  • La temperatura del fango è in crescita
  • La pompa di ricircolo non sta funzionando; l’impianto di riscaldamento sta funzionando
  • Le linee di alimentazione del mixer gas si stanno otturando
  • Usura del riduttore sul mixer meccanico
  • Perdita di olio dal mixer meccanico
  • Usura delle parti interne del mixer meccanico
  • Squilibrio delle parti interne a causa di accumulo di detriti sulle parti mobili del mescolatore meccanico (giranti o turbine di grande diametro ne risentirebbero di più)
  • Il movimento di rotolamento della coltre di schiuma è basso o assente
  • La coltre di schiuma è troppo spessa
  • La coltre di schiuma è troppo spessa
  • I boccagli dei mixer non si operano adeguatamente in superficie
  • Il gas fuoriesce attraverso la valvola di sicurezza (PRV) sul tetto
  • Il manometro segnala che la pressione del gas è sopra il livello di normalità
  • Il manometro segnala che la pressione del gas è sotto il livello di normalità
  • La valvola di regolazione della pressione non si apre all’aumentare della pressione
  • Fiamma di colore giallastro dalla torcia
  • Contatore di gas guasto (tipo a elica o a lobi)
  • Contatore di gas guasto (tipo a soffietto)
  • Pressione del gas più elevata del normale in condizioni ambientali di gelo
  • Pressione del gas più bassa del normale
  • Perdite dalle coperture metalliche
  • Sospetto di uscite di gas sospette dal copri ferro
  • Copertura mobile inclinata con poca o nessuna presenza di schiume lungo i bordi
  • Copertura mobile inclinata con molta presenza di schiume lungo i bordi
  • Copertura bloccata anche se i rulli e le guide sono liberi

Per quanto riguarda la gestione dei transitori del processo, il Sistema di Trouble-Shooting DAX le procedure nelle situazioni (anche di rischio) riguardanti l’avviamento del processo di digestione:

  • Riempimento
  • Riscaldamento
  • Inoculazione
  • Carico di Fango Fresco
  • Agitazione della massa
  • Gestione della Temperatura
  • Gestione del Gas Biologico
  • Gestione del Funzionamento (impianti a singolo o più stadi)
  • Gestione dei Controlli
  • Eliminazione delle croste galleggianti

Logica di Consultazione del Sistema: la logica di consultazione del Sistema DAX è estremamente flessibile e fa riferimento a 4 livelli informativi di base, in relazione a ciascuna delle possibili anomalie:

  1. Osservazione/Rilevazione di parametri
  2. Analisi Possibile Cause
  3. Verifica e Monitoraggio 
  4. Azioni Correttive

È possibile consultare il Sistema DAX partendo da uno qualsiasi dei precedenti 4 livelli e “navigare” in maniera trasversale rispetto agli altri livelli. E’ possibile ad es. rilevare direttamente dal Sistema Real-Time FDA un “EarlyWarning” di instabilità di processo legata ad un incremento di acidità volatile (VFA) e dover decidere se operare in maniera semiautomatica con il dosaggio di calce, piuttosto che con bicarbonato, o altro. È possibile altresì consultare off-line il Sistema DAX partendo dal considerare le azioni correttive che è possibile attuare, per riscontrare “quando” e ”come” (rispetto a quale anomalia e rilevazione di parametri) esse devono essere attuate.

 

DAX è un sistema di “allerta precoce” circa il non corretto funzionamento del processo di digestione anaerobica  permette di rilevare anticipatamente eventuali variazioni degli parametri/indicatori dell’andamento del processo DA, così da poter bilanciare automaticamente ad es. il carico organico del digestore.

 

(richiedi informazioni: g.mappa@anovastudi.com)