Obiettivi Realizzativi

Soggetti coinvolti: DHITECH Scarl 

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR1 sono:

1. adottare un modello organizzativo efficace che garantisca l’ottenimento e la qualità e dei risultati nel rispetto della tempistica e del budget previsti;
2. massimizzare la valorizzazione dei risultati del progetto sia dal punto di vista scientifico che sul piano socio-economico;
3. divulgare i risultati del progetto per accrescere le competenze della cittadinanza, della pubblica amministrazione e della comunità scientifica ed imprenditoriale sulle tematiche ambientali ed energetiche.

Soggetti coinvolti: CREA, UNIMORE

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR2 sono:

1. individuare varietà di canapa adatte alle condizioni pedoclimatiche meridionali, da utilizzare come fonti di componenti attive (cannabinoidi, terpeni, flavonoidi) e di energia;
2. selezionare materiali ad alto tenore di componenti attive, o per scopi energetici;
3. indagare la genetica dell’accumulo delle componenti attive e sviluppare marcatori associati all’alto tenore in questi metaboliti;
4. valutare la possibilità di modulare l’accumulo di principi attivi nella parte apicale di canapa;
5. valutare aspetti fitopatologici e strategie di difesa per garantire la sanità dei prodotti.

Nell’obiettivo 1), verrà identificato un panel di varietà di canapa, e sarà reso disponibile ai partner di OR2 il seme per le prove agronomiche e di produttività nelle aziende del mezzogiorno.

Nell’obiettivo 2) si implementeranno programmi di breeding per la produzione di composti d’interesse a diversa destinazione industriale.

Nell’obiettivo 3), si condurranno analisi bioinformatiche e genetico-molecolari per identificare i geni di canapa deputati all’accumulo delle componenti attive, e per sviluppare marker molecolari per la selezione di varietà.

Nell’obiettivo 4), verrà valutato l’effetto di stress abiotici (alte temperature e luce), simbiosi radicali con funghi (Trichoderma spp.), elicitori (chitosano) e ormoni (acido jasmonico), sull’accumulo dei principi attivi nella parte apicale della pianta.

Per l’obiettivo 5) si prevede l’individuazione delle principali avversità della canapa negli areali
meridionali attraverso sopralluoghi nei campi sperimentali e analisi sanitaria del materiale raccolto, la valutazione dell’effetto dei patogeni sull’accumulo dei principi attivi nelle varietà di canapa in esame, e la messa a punto di tool diagnostici per le fitopatie della canapa.

Soggetti coinvolti: CNR-DHITECH, UNIMORE

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR3 sono:

1. valutare la qualità della composizione chimica della biomassa derivante dalla parte apicale e dal canapulo della canapa al fine di ottimizzare sia la selezione varietale che il processo estrattivo;
2. valutare che la carica microbica nella biomassa sia accettabile con i livelli legislativi imposti.

Al fine di realizzare l’obiettivo 1), verranno sviluppate ed eseguite analisi chimiche sulla parte apicale e sul canapulo, attraverso tecniche di cromatografia liquida accoppiata a rilevazione UV e spettrometria di massa ad alta risoluzione. Inoltre, attraverso un approccio di tipo metabolomico, sarà possibile delineare il profilo chimico di ciascuna varietà di canapa e, in particolare, i livelli di espressione di specifici principi attivi.

Per realizzare l’obiettivo 2) si ottimizzerà un protocollo di analisi microbiologica specifico per le diverse varietà di canapa che possa eventualmente essere proposto come riferimento a livello nazionale e sovranazionale. Verrà effettuata l’analisi della carica microbica e della composizione del microbiota dei campioni di biomassa di canapa.

Soggetti coinvolti: AVANTECH

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR4 sono:

1. Implementazione di tecnologie di estrazione e purificazione con fluidi supercritici, già in possesso di Avantech, per l’ottenimento di un olio essenziale ad elevato tenore di composti terpenici;
2. Separazione delle frazioni ricche in cannabinoidi (in particolare in CBD, CBG e CBDV) e flavonoidi (in particolare cannaflavina A e B) mediante le tecnologie di cui al punto 1;
3. Recupero e valorizzazione della matrice residua del processo di estrazione per la produzione di energia.

Al fine di realizzare l’obiettivo 1), verranno impiegate avanzate tecniche di progettazione per la riconversione dell’impianto pilota a disposizione di Avantech, in grado di conseguire gli obiettivi sopra elencati.

Per realizzare l’obiettivo 2) si farà uso delle caratteristiche peculiari della CO2 allo stato supercritico e in particolare della possibilità di modulare il potere solvente del fluido attraverso temperatura e/o pressione, riuscendo quindi a separare selettivamente con un elevato grado di purezza flavonoidi e cannabinoidi in uno degli stadi di separazione sviluppati nell’obiettivo precedente.

Per realizzare l’obiettivo 3) una volta determinate le condizioni operative ottimali che consentono il
massimo recupero e la massima purezza dei prodotti a costi ragionevoli si valuteranno per via analitica le caratteristiche della matrice esausta nel recipiente di estrazione per verificare l’idoneità di questa a successivi trattamenti posti in essere dall’Università di Modena con lo scopo finale di ottenere un materiale combustibile.

Soggetti coinvolti: MST

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR5 sono:

1. sviluppare nuovi prodotti da fumo che prevedano sia l’uso della biomassa proveniente dalla parte apicale della canapa, selezionate dai partner di progetto, sia gli estratti aromatici
   -olii essenziali- ottenuti dai partner di progetto;
2. sviluppare nuove soluzioni per il confezionamento ed impacchettamento dei prodotti sviluppati;
3. definire i protocolli di analisi chimica e del fumo, delle materie prime utilizzate e dei nuovi prodotti sviluppati al fine di garantire i livelli legislativi imposti e le caratteristiche qualitative.

Al fine di realizzare l’obiettivo 1), MST seguirà gli step base di un processo di sviluppo di nuovi prodotti che prevede un’attività di durata variabile, in base alle caratteristiche del prodotto da sviluppare.

Per la realizzazione dell’obiettivo 2), l’attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale sarà
indirizzata alla progettazione del Prototipo di una linea per l’applicazione della fascetta e del cellophane a sigari ammezzati, e di una macchina impacchettatrice di formato alternativo a quelli esistenti.

Per la realizzazione dell’obiettivo 3), MST si occuperà di sviluppare adeguati protocolli per le analisi dei nuovi prodotti; individuare le relazioni tra le caratteristiche delle materie utilizzate e/o le condizioni di processo con il dato analitico e sensoriale dei diversi parametri; sviluppare metodi analitici quantitativi per alcaloidi, cloruri, zuccheri riducenti; iv) trasferire i metodi sviluppati dagli altri partner; effettuare valutazioni organolettiche e sensoriali mediante l’uso di panelist addestrati e secondo la metodologia del test triangolare come previsto dalla norma ISO 4120:2004.

Soggetti coinvolti: EKUBERG, UNIMORE

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR6 sono:

1. lo sviluppo di formulazioni cosmaceutiche ad uso dermatologico a base di cannabidiolo (CBD);
2. lo sviluppo di formulazioni cosmaceutiche ad uso dermatologico di estratti di canapa selezionati per le loro caratteristiche organolettiche e per un contenuto di tetraidrocannabinolo (THC) nullo o comunque al di sotto dei limiti legalmente ammessi;
3. lo sviluppo di formulazioni di integratori alimentari a base di CBD e/o Cannabigerolo (CBG).

La realizzazione dell’obiettivo 1) prevede una fase preliminare di valutazione della preparazione semisolida più adatta (unguenti, creme, gel) per la veicolazione di CBD. Una volta identificata la tipologia della formulazione sarà effettuata: la ricerca del veicolo opportuno; la valutazione della stabilità chimico fisica e microbiologica delle formulazioni; la valutazione della stabilità del CBD all’interno della formulazione; la valutazione dell’assenza di assorbimento sistemico delle sostanze attraverso l’epidermide; la valutazione dell’irritazione cutanea in vitro; possibilità di allestimento industriale.

Per realizzare l’obiettivo 2) si prevede una fase preliminare costituita dall’analisi della composizione chimica degli estratti provenienti dall’OR4; valutazione delle preparazioni semisolide più adatte (unguenti, creme, gel) per la veicolazione dell’estratto. Quindi, saranno effettuate le opportune analisi e valutazioni come per l’obiettivo 1.

Per realizzare l’obiettivo 3) sarà valutata la forma farmaceutica più idonea per la fattibilità del processo industriale, per la stabilità delle sostanze durante il processo di preparazione e nel tempo (polveri/granulati multidose o monodose, compresse deglutibili, masticabili o effervescenti, soluzioni o sospensioni orali).

Soggetti coinvolti: SECI, UNIMORE

Obiettivi e attività: Gli obiettivi dell’OR7 sono:

1. studio di fattibilità di un impianto cogenerativo ORC che sfrutta di tutta la biomassa residuale di ogni processo a cui sono sottoposte le varie parti della pianta e lo converte tramite combustione diretta in caldaia;
2. modellazione e validazione sperimentale del processo di gassificazione degli scarti per la produzione di energia elettrica e calore tramite combustione del gas prodotto in un motore a combustione interna;
3. modellazione processo di gassificazione degli scarti per la produzione di biofuels di seconda generazione attraverso processi chimici, ed ipotesi di utilizzo di processi biologici per la sintesi;
4. studio delle proprietà del biochar ottenuto dalle prove sperimentali di gassificazione dei vari
   sottoprodotti indagati.

Al fine di realizzare l’obiettivo 1), verranno eseguite analisi sui quantitativi di sottoprodotti derivanti dalla lavorazione della paglia, delle foglie e della parte apicale della canapa; analisi chimico-fisica e morfologica sui sottoprodotti della canapa: composizione chimica, umidità, presenza di inorganici e loro temperatura di fusibilità, proprietà meccaniche e pezzatura a valle del processamento; analisi numerica e sperimentale della combustione dei vari sottoprodotti attraverso il supporto
dell’azienda SECI che fornirà dati sperimentali sulla combustione delle biomasse in impianti
esistenti; studio di fattibilità in collaborazione con SECI di un impianto con caldaia e ciclo cogenerativo ORC dimensionato sulle superfici coltivate e dunque le quantità annue in gioco di residui.

Al fine di realizzare l’obiettivo 2), verranno eseguiti: modellazione del processo di gassificazione di ognuno dei sottoprodotti della filiera della canapa utilizzando un modello all’equilibrio chimico; studio ed applicazione dei pre-trattamenti necessari per la gassificazione dei sottoprodotti in reattori di tipo down-draft; test di gassificazione in un impianto lab scale della capacità di circa 2-3 kg/h di proprietà UNIMORE per valutare la qualità e la quantità del gas di sintesi generatosi dai sottoprodotti pre-trattati adeguatamente; calcolo dell’energia elettrica e termica ottenibile dalla gassificazione dei sottoprodotti.

Al fine di realizzare l’obiettivo 3), verranno eseguiti: studio e modellazione del processo Fisher-Tropsch che utilizza il gas di sintesi da gassificazione per la produzione di idrocarburi; modellizzazione del processi di separation and up-grading per la produzione di biocombustibili quali LPG, nafta, gasolio e benzine.

Al fine di realizzare l’obiettivo 4), verranno eseguiti: quantificazione del char ottenibile dal processo di gassificazione dei vari sottoprodotti; analisi chimico-fisica e tossicologica dei vari campioni di char ottenuti; prove di crescita della canapa in vaso utilizzando vari mix biochar-terriccio come substrato.

Soggetti coinvolti: UNIMORE

Obiettivi e attività:

La prima attività che il gruppo di ricerca porrà in essere è l’esame delle fonti che disciplinano la
coltivazione e la commercializzazione della canapa e dei suoi derivati. Il quadro normativo appare, a livello europeo e italiano, piuttosto frammentario.

Una volta vagliate le fonti, il gruppo di ricerca avvierà la redazione di un parere legale che abbracci le problematiche rilevate durante l’attività di studio. Il documento finale avrà lo scopo di individuare possibili soluzioni a fronte delle difficoltà interpretative che si pongono in materia e proporre, quindi, una strada percorribile dal legislatore, sia italiano sia europeo, affinché si superino
limiti e incertezze attuali che impediscono la piena realizzazione degli obiettivi che la filiera agroindustriale della canapa si pone con particolare riguardo alle infiorescenze.