Leonardo Setti

(aggiornato ad Aprile 2017)
Le linee di ricerca sono incardinate su due approcci strategici ed integrati per il biorefining finalizzati alla produzione di fine-chemicals e di bioenergia da scarti dell'industria agro-alimentare.
Il primo approccio è quello legato alle biotrasformazioni delle biomasse di scarto agro-alimentare: 1. applicazione di enzimi specifici per la biotrasformazione delle pareti vegetali (cell wall). 2. recupero dei chemical building blocks attraverso l'utilizzo di tecniche di raffinazione 3. una migliore efficienza nel recupero energetico delle biomasse attraverso processi di fermentazione alcolica e metanogenica.
Il secondo approccio è invece legato all'elettronica e alla bioelettronica polimerica per realizzare dispositivi elettronici plastici per la produzione di energia: 1. sviluppo di nuovi bioelettrodi realizzati tramite tecniche di microdeposizione inkjet 2. realizzazione di biofuel cell plastiche multifunzionali 3. realizzazione dispositivi fotovoltaici plastici filmati
L'ulteriore linea di ricerca riguarda lo studio di sistemi integrati di gestione dell'energia quali nuovi modelli mirati alla prevenzione dei consumi attraverso risparmio ed efficienza energetica e alle energie rinnovabili. I modelli sono particolarmente focalizzati ai sistemi di monitoraggio dei consumi per la realizzazione di piani energetici comunali.


(aggiornato ad Aprle 2017)
L'industria agro-alimentare rappresenta uno dei settori più importanti a livello Europeo ma anche a livello mondiale. I dati presentati dalla FAO permettono di estrapolare un volume mondiale di scarti derivanti da questo settore pari a circa 8 miliardi di ton/anno di cui 3 miliardi di ton/anno sono polisaccaridi e 80 milioni di ton/anno sono fitochemicals. Nell'era post-petrolio, l'uomo dovrà sostituire 300-400 milioni di ton/anno derivanti dal petrolio destinate alla realizzazione di manufatti ed una quantità decisamente superiore per la produzione di energia attraverso l'utilizzo delle biomasse, per cui la gestione degli scarti agro-alimentari può costituire un'importante sfida per l'utilizzo di questa risorsa strategica nei prossimi trenta anni. Bioraffinazione delle biomasse di scarto agro-alimentare per la produzione di secondary chemical building blocks: 1. l'applicazione di enzimi specifici quali amilasi, pectinasi, cellulasi, xylanasi, arabinoxilasi, arilesterasi,…, prodotti da biomasse fungine, risultano strategici al fine di idrolizzare le pareti vegetali (cell wall), costituite essenzialmente da polisaccaridi e proteine, che rappresentano la maggior parte del materiale che costituisce lo scarto agro-alimentare. Da questa azione si vengono a liberare zuccheri semplici ed amminoacidi fermentescibili come anche fitocomposti quali chemical building blocks 2. il recupero dei chemical building blocks attraverso l'utilizzo di tecniche di raffinazione è finalizzato alla realizzazione di sistemi di accumulo con l'obiettivo di destinarli sia al consumo diretto come composti bioattivi (nutraceutici e cosmetoceutici) che a quello della chimica fine quali intermedi per la sintesi chimica/biologica di nuovi chemicals 3. Il recupero dei fitocomposti permette una migliore efficienza nel recupero energetico delle biomasse attraverso processi di fermentazione alcolica e metanogenica finalizzati alla produzione di bioetanolo e biogas. Politronica (elettronica polimerica) e biopolitronica (bioelettronica polimerica) per realizzare dispositivi elettronici plastici: 1. lo sviluppo di nuovi bioelettrodi realizzati tramite tecniche di microdeposizione inkjet di inchiostri elettronici ed inchiostri biologici che permettono di realizzare biocircuiti micro-stampati su superfici plastiche estremamente sottili tramite computer assisted design. Questa tecnica rende fruibile la possibilità di implementare il design dei bioelettrodi in modo molto semplice che costituisce un must industriale strategico per la realizzazione di biosensori multifunzionali plastici quali per esempio “nasi elettronici” o “lingue elettroniche”. 2. La produzione di energia elettrica da biomasse segue generalmente una filiera che prevede o la combustione diretta della biomassa (oli vegetali o biomasse lignocellulosiche) o la sua trasformazione in un biofuel (biodiesel, biogas, bioetanolo o syngas) per poi essere successivamente termovalorizzato. Questi passaggi sono generalmente poco efficienti perché prevedono degli stadi ossidativi biologici e chimico/fisici in cui si può avere una notevole perdita di potere calorifico. La produzione di energia elettrica tramite una “combustione elettrochimica” può invece risultare estremamente efficiente poiché, in linea di principio, gli elettroni liberati durante qualsiasi processo ossidativo di trasformazione della biomassa potrebbero essere recuperati. Utilizzare le biomasse per alimentare biofuel cell cioè celle funzionanti con bioelettrodi risulta estremamente promettente tanto da poter realizzare a livello di laboratorio biofuel cell ibride con densità di potenza elettrica pari a quelle che si ottengono con i moduli fotovoltaici. Attraverso poi tecniche di biopolitronica stiamo sviluppando biofuel cell su strato sottile plastico che potranno superare alcuni dei fattori limitanti l'attuale tecnologia delle fuel cell. 3. L'utilizzo delle biomasse per la produzione diretta di energia elettrica tramite la biopolitronica è certamente un modo per convertire i prodotti di fotosintesi in vettori energetici cioè è sostanzialmente una tecnologia che si può annoverare tra quelle solari indirette. Tramite l'elettronica polimerica o politronica è possibile invece realizzare dispositivi con effetto fotovoltaico in forma di film plastico cioè dispositivi che sono in grado di produrre energia elettrica attraverso l'utilizzo diretto della luce solare. Lo sviluppo di moduli fotovoltaici plastici costituisce una notevole opportunità per il futuro che permetterà di ottenere energia fotovoltaica a costi decisamente competitivi e con dispositivi ad elevata fruibilità.