RARA Factory: nuovi materiali alternativi alle terre rare

«Con “terre rare” si indicano 17 elementi, di cui 15 sono collocati nella penultima riga tavola periodica, dotati di una struttura particolare – racconta l’accademico – questo nome nasce da un errore semantico, infatti non sono in piccole concentrazioni ma di difficile localizzazione, ma sono alla base della tecnologia che usiamo oggi per motori elettrici e turbine eoliche, fra cui il più noto è il neodimio, uno dei magneti più potenti che si conosca ma molto leggero. Anche se sono fondamentali per la transizione green, l’estrazione di questi elementi comporta problemi geopolitici, visto che il monopolio è cinese ma i giacimenti sono dislocati tanto in Asia che in Africa. Il nostro obiettivo è ricreare materiali con le stesse, se non migliori, performance ma con un risparmio sul costo di almeno il 30-40%. Le combinazioni dei materiali sono pari a 10⁸⁰, tante quante il numero di atomi dell’universo, grazie al nostro algoritmo vogliamo setacciarle per trovare le migliori alternative».

Ma come è nata questa idea? «Spesso le cose nascono per caso e da un insieme di fattori – confessa Bonetti – sono sempre stato affascinato dal mondo dei materiali e avevo in mente a modi diversi di approcciarsi al loro studio, così quando ho ricevuto la chiamata del prof. Michele Bugliesi, l’altro fondatore, ho lasciato Stoccolma per riunirmi a Venezia anche con Guido Caldarelli, fisico e teorico delle reti. Così tra uno spritz e qualche cena, è nata l’idea. Tutto è partito da una telefonata di un collega che, con lo scoppio del conflitto in Ucraina, era preoccupato per l’aumento dei costi del gas e delle terre rare, materiali critici per l’industria. Così abbiamo pensato, perché non fabbricarcele in casa? Abbiamo approcciato i materiali come fossero oggetti matematici, mettendo insieme le nostre competenze per realizzare la prima mappa di questi compositi».

«Il laboratorio che abbiamo allestito è dotato di sistemi di calcolo avanzato per la progettazione di nuovi materiali mediante un modello di AI proprietario– aggiunge il fisico – a cui si affiancano strumenti per la sintesi di nuove leghe che letteralmente “produciamo in casa” a partire da modelli elaborati matematicamente per la loro composizione. Finora l’algoritmo è stato testato con successo su oltre 45.000 materiali, dimostrando la potenzialità di rivoluzionare l’approvvigionamento di materie prime critiche per settori strategici a livello economico e industriale, oltre che tecnologico. Proprio per concentrarci sulla transizione ecologica ci siamo focalizzati su magneti come primo obiettivo, data la grande richiesta».

Ma una volta scoperti questi materiali come vengono poi sviluppati? «La nostra volontà non è solo quella di dimostrare un impatto scientifico – chiarisce Michele Bugliesi, Fondatore e Amministratore Delegato di RARA Factory, Professore ordinario di Informatica, già rettore di Ca’ Foscari – l’obiettivo è, attraverso partner industriali, creare una catena del valore completa, definendo la produzione su larga scala di questi nuovi materiali che, una volta brevettati, possono essere ceduti in licenza d’uso, come viene già fatto ad esempio con vibram e gore-tex, creando qualcosa di similare nel campo dei metalli. Al momento siamo una decina di collaboratori oltre ai fondatori, ma abbiamo già ricevuto il sostegno di realtà come Unicredit e Motor Valley Accelerator e Plug and Play».

L’algoritmo proprietario è stato programmato da zero ed è coperto da brevetto depositato come spiega il professor Bonetti: «Una parte è abbastanza standardizzata, mentre la parte di AI è stata sviluppata internamente, la chiave di tutto per il funzionamento della tecnologia è però dare in ingresso dati da processare in modo corretto, abbiamo quindi lavorato molto sul database, composto a partire anche da fonti aperte ma ricche di errori che abbiamo corretto attraverso il test e la creazione di questi materiali, l’intelligenza artificiale ci supporta poi imparando in modo consistente dai processi, correggendo di conseguenza le informazioni di partenza grazie ai test di laboratorio. Insomma, la parte rivoluzionare è la qualità del dato finale, perché se l’AI è da 10 anni almeno sul mercato, nel campo dei materiali lo scoglio erano le informazioni, perché come si dice in America “Garbage in, garbage out”».

«Volevamo poi essere credibili di fronte alle aziende non solo con la teoria ma con la pratica – conclude il docente – per questo i materiali non solo li progettiamo al computer ma li realizziamo attraverso un mini-impianto di creazione e caratterizzazione per testarli a seguire. Grazie alla tecnologia del nostro algoritmo è come se potessimo disegnare la mappa di un territorio inesplorato, infatti il 99% di quello che realizzeremo e analizzeremo saranno materiali mai prodotti e più ne faremo più l’intelligenza artificiale potrà essere predittiva. In questo modo potremmo ridurre l’impatto dell’estrazione delle terre rare e il loro costo umano e ambientale usando materiali più poveri e comuni possibile, con l’opzione di aprirci al tema del riuso e del riciclo. Tutto questo, con impatti mondiali, partirà da Venezia, dove c’è stata l’opportunità di incontro fra saperi e di supporto a un progetto come questo».