Sarà la macchina più importante nella cura contro i tumori. E la prima al mondo nel suo genere: un fascio di protoni colpirà le cellule malate, annientandole con precisione millimetrica e preservando il tessuto circostante. Solo che la massa neoplastica va scovata, seguita real time e messa all’angolo, per così dire. Occorre uno scanner per la risonanza magnetica, un dispositivo rotante che restituisce immagini precise, tridimensionale e al dettaglio del corpo umano. E che si basa sui magneti superconduttivi, il core-business di Asg Superconductors, l’ex Unità Magneti di Ansaldo acquisita 22 anni fa dalla famiglia Malacalza e da questa sviluppata fino al riconoscimento su scala mondiale. Per questa tecnologia, l’azienda tra i leader in Europa, ha ottenuto una maxicommessa nei primi anni 2000 dal Cern (416 magneti), una per Iter (il più importante esperimento al mondo per la fusione nucleare) da 130 milioni, una per JT60 da 20 milioni[AP1] , e una per il Divertor Tokamak Test da 33 milioni. Quanto alla macchina per la protonterapia con imaging in tempo reale, sarà realizzata presso il centro di ricerca tedesco Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Hzdr). Costerà 5 milioni, di cui 2,5 per i magneti. Probabilmente, sarà già operativa nell’anno in corso. L’azienda genovese guidata dal Ceo Sergio Frattini, che viaggia in media sui 40 milioni di fatturato e 210 dipendenti, vive dunque di grosse commesse, ma dilazionate nel tempo. Come risolvere questo problema, mettendo a sistema flussi di entrate ricorrenti? La famiglia Malacalza ha studiato una strategia di diversificazione mirata ad avvicinare la superconduttività alle applicazioni industriali, energia e medicale che ha comportato l’organizzazione in tre unità.
La prima, l’unità “Magneti e Sistemi”, è quella che progetta, produce e installa magneti superconduttori e sistemi criogenici, per applicazioni su specifiche del cliente. Sono diretti ai grandi esperimenti globalizzati per la fusione nucleare, e ai centri di ricerca dedicati allo studio delle particelle subatomiche e alle aziende che producono sistemi medicali di diagnostica e terapia. La seconda, l’unità “Columbus MgB2”, realizza innovativi fili superconduttivi. In proposito, ha sviluppato una particolare tecnologia al Diboruro di Magnesio, un superconduttoreche acquisisce la proprietà della resistenza elettrica nulla a temperature più alte dei normali superconduttori (che richiedono quasi lo zero assoluto, -273°C) e che può essere plasmato con relativa facilità. In realtà, la strategia di crescita di Asg si fonda anche sulle applicazioni immediate e future di questo materiale. La terza, l’unità “Paramed MRI” realizza macchine per la risonanza magnetica. Tra queste, proprio grazie alle competenze nei magneti superconduttivi, sistemi verticali e aperti unici al mondo che evitano quella sensazione claustrofobica che sperimentano di norma i pazienti che utilizzano le apparecchiature a “tubo”. Con il Green Deal – insieme di iniziative politiche proposte dalla Commissione europea con l’obiettivo generale di raggiungere la neutralità climatica in Europa entro il 2050 – Asg Superconductors intravede l’opportunità di introdurre le tecnologie superconduttive che consentono il trasporto dell’elettricità senza dispersioni. Potrebbero potenzialmente essere immaginate nuove applicazioni: ad esempio, l’utilizzo di cavi superconduttivi per il trasferimento dell’energia dai parchi eolici marini, o nuove tecniche che sfruttano l’induzione elettromagnetica per riscaldare in pochi secondi masse di metallo, rendendole lavorabili a costi ed emissioni ribassati nelle acciaierie. Obiettivi che però non possono essere conseguiti dall’azienda isolatamente: Asg Superconductors è disponibile a porsi come partner tecnologico. di utilities e industrie che vorranno approcciare questi temi. Tutto ciò riveste un grande interesse per l’industria, e giustifica di per sé un viaggio all’interno dell’azienda – per scoprire come funziona, unità dopo unità. Lo abbiamo percorso insieme ad Antonio Pellecchia, responsabile commerciale della Unita Magneti e Sistemi di Asg Superconductors che abbiamo intervistato.
Viaggio in Asg: l’unità magneti e sistemi
Magneti per la fusione nucleare
La fusione è una reazione nucleare nella quale i nuclei di due isotopi dell’idrogeno, il deuterio e il trizio, si uniscono tra di loro, formando il nucleo di un nuovo elemento chimico, l’elio. È una reazione tipicamente esotermica (per atomi più piccoli del ferro) perché il prodotto ha una massa minore dei “componenti” – e la massa è energia, come ricorda la celebre equazione di Einstein. C’è un problema: i nuclei degli isotopi tendono a respingersi, per via delle interazioni deboli fra particelle subatomiche. Per questo motivo, è necessario utilizzare un sistema di confinamento magnetico che è in grado di isolare da qualsiasi materiale un plasma scaldato ad elevatissima temperatura tale da avvicinare tra loro i nuclei dei reagenti fino a creare un plasma, e cioè uno stato diverso della materia: non si parla più di solidi, liquidi e gas. Si stratta di una sostanza ionizzata, costituita da un insieme di elettroni e di ioni.
Dal momento che questo plasma è caldissimo, va confinato; e cioè tenuto lontano dalle pareti grazie a potentissimi magneti, gli stessi che consentono la formazione del plasma stesso. Il meccanismo è quello che produce il calore del Sole e delle stelle. Sulla Terra è stato riprodotto da qualche decina di anni con la sperimentazione di prototipi di reattori a fusione. Perché? Perché gli isotopi dell’idrogeno sono così abbondanti che, se si riuscisse nell’operazione, ci sarebbe energia disponibile a basso costo per sempre per l’umanità intera. Ecco, dagli ultimi 60 anni – e cioè già dai tempi in cui l’azienda era un’unità di Ansaldo – i suoi magneti sono stati utilizzati in tutti i principali esperimenti di fusione intrapresi in Europa. Già alla metà degli anni Cinquanta partecipava alla costruzione dell’elettrosincrotrone realizzato dai Laboratori Infn di Frascati.
Ora, ad esempio, Asg Superconductors partecipa al progetto Iter: a giugno del 2020 da La Spezia ha raggiunto Marghera un supermagnete gigantesco, lungo 17 metri e largo nove, e pesante 120 tonnellate. Una volta completato, sarà portato a Cadarache (Sud Est della Francia), e sarà parte della più imponente e ambiziosa macchina per la fusione mai immaginata dall’uomo, il cui scopo principale è il raggiungimento di una reazione stabile (500 MW prodotti per una durata di circa 10 minuti), validando e, se possibile, incrementando le attuali conoscenze sulla fisica del plasma. Il reattore non è progettato per convertire la potenza termica prodotta ad elettricità o per essere utilizzato a fini commerciali. «Perché ciò accada, occorrono ancora decenni». Iter è portato avanti da un consorzio internazionale composto da Unione europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti d’America, India, Corea del Sud. Costerà 15 miliardi di euro. Ma l’azienda è operativa anche al di fuori dell’Europa. Si pensi al citato JT-60, un grande tokamak simile a ITER (una speciale macchina di forma toroidale in cui un gas ad altissima temperatura e a bassa pressione viene mantenuto coeso e lontano dalle pareti interne grazie a un campo magnetico creato da elettromagneti esterni) di ricerca, il fiore all’occhiello del programma di fusione magnetica giapponese.
Secondo Pellecchia «l’Italia, in questo campo, annovera un numero considerevole di esperti. Si tratta di rafforzare ancora di più la filiera, composta da università, centri di ricerca e industria. Noi faremo la nostra parte. In questa fase peraltro, non conta quanto spendi, ma quanto impari. In Italia non esiste il modello anglosassone e americano della start-up super-capitalizzata (con due o tre miliardi di dollari) per cercare tecnologie alternative per realizzare la fusione, come Stellarator (uno speciale dispositivo per confinare il plasma, che utilizza particolari geometrie). Dunque, per noi la filiera è fondamentale. Va peraltro considerato che non bastano competenze in fisica nucleare: si pensi alla simulazione dei sistemi complessi, che avviene tramite l’esame di flussi giganteschi di dati. Enea, ad esempio, ha un centro di calcolo avanzato e con grande lungimiranza ha avviato un progetto italiano per la fusione DTT- Divertor Tokamak test e anche qui abbiamo vinto una gara internazionale per realizzarne il cuore magnetico superconduttivo».
Magneti per la fisica delle alte energie
«Nei magneti per acceleratori di particelle e per applicazioni nella fisica delle alte energie siamo leader mondiali» – afferma Pellecchia. E in effetti Asg è il più grande produttore europeo di questi importanti strumenti, con i quali si cerca di svelare i segreti della materia. Eredita competenze lontane nel tempo: già alla metà degli anni Cinquanta l’Unità Magneti di Ansaldo partecipava alla costruzione dell’elettrosincrotrone realizzato dai Laboratori Infn di Frascati. «I nostri magneti hanno contribuito al raggiungimento di importanti traguardi scientifici, come – ad esempio – la scoperta del Bosone di Higgs nel 2012 (una particella elementare subatomica fatta al CERN dove ASG ha fornito i magneti per LHC e i rilevatori CMS e ATLAS)» – afferma Pellecchia. Asg è coinvolta nella maggior parte dei principali progetti internazionali. Asg esegue anche l’installazione, la messa in servizio in loco di magneti e sistemi costruiti e fornisce formazione del personale.
Magneti per applicazioni mediche
«Si pensi, ad esempio alla risonanza magnetica, una tecnica diagnostica che fornisce immagini tridimensionali e dettagliate del corpo umano utilizzando campi magnetici» – afferma Pellecchia. Questa tecnologia è praticamente priva di effetti collaterali e con pochissime controindicazioni, dal momento che il paziente non è esposto a radiazioni ionizzanti. Viene utilizzata in numerosi campi della medicina: dall’oncologia alla traumatologia, dalla gastroenterologia all’ortopedia, alla cardiologia e a tanto altro. Ecco, Asg costruisce i magneti utilizzati dalla Unit Paramed MRI per realizzare MROpenEVO l’unica risonanza magnetica realmente aperto. Della commessa per la macchina di protonterapia abbiamo già parlato. Si può aggiungere che lo strumento consentirà di studiare gli effetti dosimetrici e biologici del fascio di particelle, contribuendo alla conoscenza scientifica.
Sistemi per l’energia
L’unità Asg magnets & systems progetta e realizza magneti e sistemi per l’accumulo di energia, il trasporto e la stabilizzazione della rete. Si possono utilizzare sia tecnologie superconduttive che standard, a seconda delle esigenze della rete.
I servizi e la riparazione
Asg offre, a livello globale, un’assistenza completa per i sistemi magnetici, con attività di manutenzione standard, preventiva e di emergenza; ma anche servizi di riparazione per apparecchiature fornite da terzi. Se il danno al magnete originale o ai suoi componenti non è riparabile, Asg può sviluppare un’unità magnetica completamente nuova per soddisfare le specifiche originali.
Attualmente, le revenue di Asg dipendono per il 70% dalle attività dell’unità magneti e sistemi. «Si tratta di realizzare progetti di un consistente valore economico, ma che non sono intrapresi con regolarità: la nostra azienda funziona con commesse impegnative e distribuite nel tempo. Contano molto quelle sulla ricerca, che però raramente sono italiane. Non è un caso che Asg realizzi il 97% del proprio turnover all’estero. » – afferma Pellecchia.
All’estero, però, la concorrenza può essere avvantaggiata da fattori “ambientali”. «In Francia il governo ha dato vita ad un laboratorio pubblico dove aziende ben più piccole della nostra possono qualificare i propri progetti. Negli Stati Uniti, invece, per vincere una gara pubblica, dobbiamo essere del 12 per cento più competitivi delle imprese locali (Buy American Act» – afferma Pellecchia.
Viaggio in Asg: l’unità Columbus Mgb2
Di norma, la superconduttività, e cioè quel fenomeno fisico che comporta una resistenza elettrica nulla e l’espulsione del campo magnetico, si verifica quando un certo materiale viene portato ad una temperatura critica. Si utilizza, ad esempio, l’elio liquido, che è solo di 3 gradi superiore a quella dello zero assoluto (-273,15 °C). I grandi magneti che l’azienda realizza per il Cern o per Iter funzionano così. Energia senza dispersione, consumo basso sistemi criogenici, limitato footprint e dimensioni ridotte. Ma Asg realizza anche fili superconduttori ad “alta temperatura” in diboruro di magnesio (MgB2) che ha una temperatura critica di 38 Kelvin e temperature di esercizio nell’ordine di 20-25 kelvin a campi magnetici di circa 1 Tesla. «Siamo sempre in un contesto freddissimo, ma quei gradi di differenza sono una grande vantaggio. Infatti si possono utilizzare elio gassoso o idrogeno liquido, con un forte risparmio economico. In prospettiva cavi realizzati con la tecnologia MgB2, peraltro, posso essere posti in qualsiasi posizione, e sono tenuti alla temperatura desiderata perché sono inseriti in tubi esterni raffreddati grazie a criostati posti a 25 km l’uno dall’altro» – afferma Pellecchia.
Il Diboruro di Magnesio è stato sintetizzato per la prima volta nel 1953, ma le sue proprietà come superconduttore sono state scoperte solo nel 2001. «Da allora abbiamo sviluppato una tecnologia molto affidabile: una macchina per la risonanza magnetica che utilizza questo materiale è operativa tutti i giorni da 15 anni». Secondo Pellecchia «peraltro uno dei punti di forza dell’Mgb2 è la stabilità, per la sua propria natura è molto difficile che il diboruro di magnesio sia esposto agli inconvenienti che affliggono i materiali superconduttori a più bassa temperatura come la transizione resistiva. Perché questa trasformazione avvenga, occorre una grande energia (10000 volte superiore ai comuni superconduttori); dunque è assai improbabile che si verifichino inconvenienti».
Le prospettive di questa unità sono di forte crescita, perché si legano al citato Green Deal. Si punta, com’è noto, sulla crescita delle rinnovabili. «Si immagini un parco eolico nel Mare del Nord. Si possono dimezzare i costi del trasporto dell’energia sostituendo enormi e dispersivi cavi di rame con quelli superconduttori, più sottili e molto più efficienti. E si pensi alle navi in porto. Attualmente, per mantenere i sistemi elettrici operativi, lasciano il motore acceso, creando un considerevole inquinamento ambientale. Anche in questo caso è possibile ora immaginare di realizzare impianti pilota con cavi superconduttivi di ridotte dimensioni rispetto alla tecnologia standard e che peraltro non producono un campo magnetico». Un altro settore di applicazione può essere nella manifattura. «Ad esempio nella siderurgia.. È però evidente che non sono cose che possiamo fare da soli: occorre che utilities e aziende abbiano un approccio aperto alla modifica dei loro impianti e reti. ».
Viaggio in Asg: l’unità Paramed Mri
L’Unità Paramed Mri realizza macchine per la risonanza magnetica. Strumentazioni all’avanguardia, che usufruiscono della competenza dell’azienda quanto a magneti. Dispongono infatti di speciali bobine dedicate all’anatomia, con un’interfaccia operatore intuitiva e con un set all’avanguardia di sequenze di impulsi. I sistemi di Asg forniscono soluzioni ottimizzate per l’imaging neuro, colonna vertebrale e muscoloscheletrico e puntano sul comfort per il paziente. Anche il design è molto curato. Uno degli ultimi prodotti è MrOpen Evo, una macchina per la risonanza magnetica “verticale”: il paziente è seduto, non disteso, e può tranquillamente guardare la Tv durante l’operazione. Dispone di un magnete superconduttivo al diboruro di magnesio che a differenza delle altre risonanze è intrinsecamente green: non utilizza elio, materiale costoso e di difficile reperimento.
Gli stabilimenti produttivi
L’azienda ha sede a Genova, vicino sia al porto che all’aeroporto della città. Lo stabilimento è suddiviso in quattro campate per una superficie totale di 15mila metri quadrati. Uno specifico vano è dedicato alla produzione e al collaudo dei sistemi Mri. Recentemente l’area produttiva è stata totalmente ristrutturata nell’ambito di un progetto che ha riguardato anche l’ampliamento della “clean area” (zona a temperatura e umidità controllate conformi a specifiche procedure ambientali), che oggi occupa 3mila metri quadrati. Un altro stabilimento produttivo importante è a La Spezia, sempre vicino al porto. ha una superficie totale di 25mila metri quadrati e dispone anche di una clean area che copre 4.600 metri quadrati.
Un altro ancora – quello che attiene all’unità Columbus Mgb2 – è sempre a Genova, in zona San Desiderio. Li si producono i cavi in diboruro di magnesio. L’impianto di produzione del filo è composto da due edifici. Uno è dedicato alla sintesi chimica del composto superconduttore e ai laboratori dotati di strumentazione per le attività di controllo qualità e R&D. L’altro edificio è interamente dedicato alla produzione di filo. Si utilizza un particolare processo: (ex situ) Powder in Tube (Pit). Di che cosa si tratta? Secondo Pellecchia «non è facile sintetizzare il diboruro di magnesio. Con la tecnica Pit, un tubo viene riempito con MgB2 in polvere, ridotto di diametro, e sinterizzato a una temperatura dai 800 ai 1000 gradi centigradi. In pratica: si ha una sostanza resistente e che si può piegare. Questa tecnologia continuamente affinata grazie anche alla collaborazione con il CERN che lo utilizzerà nell’ambito del progetto HI-LUMI per alimentare le sottostazioni elettriche ci ha consentito di aumentare affidabilità ormai paragonabile a soluzioni standard. L’azienda ha uffici commerciali e di manutenzione in giro per il mondo. In particolare a Chicago (Usa) e a Newcastle (Uk).
