Laboratorio "SMART PUGLIA: Verso la strategia di specializzazione intelligente 2014-2020" 23.07.2013 “Quali tecnologie abilitanti per la Puglia” - Position Paper AIRI "Le KETs nelle tecnologie prioritarie per l’Industria nazionale"

Le Key Enabling Technologies
nelle tecnologie prioritarie per l’Industria
nazionale
Working document, 1ma
edizione
Aprile 2013

Le Key Enabling Technologies nelle tecnologie prioritarie per l’Industria nazionale
AIRI, 2013 www.airi.it 2
AIRI – Associazione Italiana per la Ricerca Industriale
Nata nel 1974 per promuovere lo sviluppo della ricerca e dell’innovazione industriale e stimolare la
collaborazione tra settore privato e pubblico, AIRI rappresenta oggi un essenziale punto di
confluenza per più di 100 Soci: Grandi imprese e PMI attive nella ricerca industriale; Università,
Centri di ricerca pubblici e privati; Associazioni industriali, Parchi scientifici, Istituti finanziari che
operano a supporto della R&S.
I Soci raccolgono più di un terzo degli addetti alla ricerca in Italia. Questa larga rappresentatività
permette ad AIRI di agire quale interlocutore rilevante per tutti i decisori che sostengono la ricerca
industriale come strategia per lo sviluppo tecnologico del Paese.
AIRI/Nanotec IT – Centro Italiano per le Nanotecnologie
AIRI/Nanotec IT, centro autonomo di AIRI costituito nel 2003, rappresenta un punto di riferimento
nazionale per industria, ricerca pubblica, istituzioni governative attivi nelle nanotecnologie.
La sua missione è quella di promuovere lo sviluppo e l’applicazione delle nanotecnologie in Italia,
al fine di accrescere il posizionamento competitivo del Paese. I principali attori delle
nanotecnologie a livello nazionale sono iscritti al centro.
© Copyright Associazione Italiana per la Ricerca Industriale (AIRI), 2013
Contatti
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nelle tecnologie prioritarie per l’Industria nazionale
Working document: risultati della attività del Gruppo di Lavoro AIRI Key Enabling
Technologies (attività 2012)
Componenti del Gruppo di Lavoro AIRI Key Enabling Technologies:
Luigi Ambrosio, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Dipartimento Scienze Chimiche e
Tecnologie dei Materiali (WG chair)
Sandro Cobror, Gruppo Mossi & Ghisolfi
Marco Falzetti, Centro Sviluppo Materiali & Alliance for Materials (A4M)
Francesco Jovane, Politecnico di Milano & Manufuture Platform
Elvio Mantovani, AIRI/Nanotec IT - Centro Italiano per le Nanotecnologie
Gino Menchi, Ericsson
Cosimo Musca, STMicroelectronics
Mauro Varasi, Finmeccanica
A cura di:
Andrea Porcari, Associazione Italiana per la Ricerca Industriale (AIRI)
Ringraziamenti:
Il rapporto è in parte basato su informazioni ricavate dagli esperti del Gruppo di Lavoro dello studio
AIRI “Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana: Innovazioni per il prossimo futuro”.
Il rapporto è stato realizzato con il supporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche,
Dipartimento Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali.
Nota:
Le informazioni e i pareri espressi in questo rapporto rappresentano il punto di vista della Associazione
Italiana per la Ricerca Industriale (AIRI).
Il rapporto è scaricabile (versione inglese) dal sito AIRI:
www.airi.it/key-enabling-technologies/

nelle tecnologie prioritarie per l’Industria nazionale
Sommario
Introduzione ..................................................................................................................................5
Metodologia...................................................................................................................................6
Il quadro generale.........................................................................................................................8
Le sei Key Enabling Technologies per l’industria nazionale................................................... 10
Micro e nanoelettronica ............................................................................................................. 11
Nanotecnologie ......................................................................................................................... 13
Biotecnologie industriali............................................................................................................. 15
Fotonica .................................................................................................................................... 17
Materiali avanzati ...................................................................................................................... 19
Tecnologie di produzione avanzata ........................................................................................... 21
Workshop: Le Key Enabling Technologies (KETs) per il sistema industriale italiano........... 23
Conclusioni ed azioni future ...................................................................................................... 24
Annex I: Matrici di collegamento delle tecnologie prioritarie con le 6 KETs .......................... 25
Informatica e Telecomunicazioni ............................................................................................... 25
Microelettronica e Semiconduttori ............................................................................................. 26
Energia...................................................................................................................................... 27
Chimica ..................................................................................................................................... 30
Farmaceutica e Biotecnologie ................................................................................................... 31
Trasporti (Strada, Ferro, Marittimo) ........................................................................................... 32
Aeronautica............................................................................................................................... 34
Beni Strumentali per l’industria manifatturiera meccanica......................................................... 35
Annex II: atti workshop............................................................................................................... 36
Annex III: rapporto AIRI, Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana .................................. 37
Bibliografia.................................................................................................................................. 38

Introduzione
Le Key Enabling Technologies (KETs) rappresentano una parte fondamentale delle strategie di
sviluppo tecnologico a livello europeo delineate nel programma Horizon 2020. Le 6 KETs
identificate dalla Commissione Europea sono:
1. micro/nanoelettronica
2. nanotecnologie
3. fotonica
4. materiali avanzati
5. biotecnologie industriali
6. tecnologie di produzione avanzate (AMS, Advanced Manufacturing Systems)
Nella strategia europea, esse sono chiamate a favorire e accelerare i processi di trasferimento
tecnologico e di valorizzazione della proprietà intellettuale (from the lab to the market), con
l’obiettivo ultimo di contribuire a rafforzare la capacità industriale e di innovazione in Europa.
Horizon 2020 prevederà meccanismi specifici (e innovativi) di finanziamento alla ricerca
cooperativa nelle Key Enabling Technologies, atti a favorire il superamento della cosidetta “valley
of death” tra le prima fasi di ricerca, la proprietà intellettuale da essa generata e la trasformazione
di tali conoscenze in prodotti da mettere sul mercato.
La conoscenza e consapevolezza delle competenze presenti, nel mondo della ricerca pubblica e
privata, del grado di maturazione delle tecnologie, delle prospettive industriali e di mercato, della
situazione nazionale (attori, networks, ecc) sono fattori determinanti per poter sfruttare al meglio il
supporto che verrà fornito da Horizon 2020.
Il recente documento della Commissione Europea (EC3, 2012) “Una strategia europea per le
tecnologie abilitanti – Un ponte verso la crescita e l'occupazione” sottolinea la “natura trasversale e
importanza sistemica delle KETs“ per il consolidamento e la modernizzazione della base
industriale europea e chiede agli Stati Membri ed a tutti gli stakeholders un impegno sinergico e
coordinato nelle politiche e strategie industriali per massimizzare il vantaggio competitivo che può
derivare dallo sviluppo e dall’utilizzo delle KETs.
E’ quindi evidente la crescente importanza che esse rivestiranno anche a livello nazionale e la
necessità di confrontarsi con le azioni europee in questo ambito.
AIRI, con il sostegno del CNR, ha attivato nel 2012 il Gruppo di Lavoro “Key Enabling
Technologies”, con lo scopo di analizzare l’impatto di tali tecnologie a livello nazionale al fine di
elaborare una visione nazionale. E’ anche un tentativo, considerando che il cuore della ricerca
fondamentale si trova nelle Università e negli Enti pubblici o privati di ricerca, di indicare alla
ricerca accademica in senso ampio quale può essere il suo contributo, tramite le KETs, alla
crescita competitiva in termini tecnologici di settori industriali rilevanti per il Paese.
Il Gdl, composto da esperti provenienti dal mondo della ricerca pubblica e privata, ha utilizzato
come base consolidata di dati lo studio che AIRI svolge in maniera regolare da più di 15 anni per
l’identificazione delle Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana.

Obiettivo del primo anno di attività, i cui risultati sono illustrati nel presente rapporto, è stato
evidenziare il contributo delle sei KETs alle Tecnologie Prioritarie.
Metodologia
L’analisi dell’impatto delle KETs sul sistema industriale italiano è stata svolta partendo dalle
competenze ed informazioni presenti nello studio AIRI “Tecnologie Prioritarie per l’Industria
Italiana: Innovazioni per il prossimo futuro”, la cui ottava edizione è stata completata
parallelamente alla presente analisi (si veda annex III).
Tale studio è il frutto del lavoro di circa cento rappresentanti delle industrie e di importanti Enti di
ricerca pubblici e privati, in gran parte associati ad AIRI. Esso fornisce un quadro rappresentativo
(se pur non esaustivo) delle linee tecnologiche considerate prioritarie, nel breve medio periodo, dal
sistema industriale e dei servizi avanzati del Paese.
Il rapporto 2012 identifica 84 tecnologie prioritarie, divise in 8 settori riportati in figura (con indicato
il numero di tecnologie associate ad ogni settore).
Attraverso l’analisi di ciascuno degli 8 settori industriali considerati, sono state evidenziate le
tecnologie prioritarie che si riferiscono pienamente o contengono elementi relativi alle diverse
KETs. L’attività è stata svolta in 4 fasi:
• Analisi fonti bibliografiche sulle KETs
Definizione e caratteristiche KETs, confronto con le Tecnologie Prioritarie (si veda box)
• Matrici di correlazione Tecnologie Prioritarie – KETs
Raccolta di informazioni dai coordinatori dello studio AIRI, mediante la compilazione di
matrici di correlazione tecnologie prioritarie – KETs (riportate in Annex I)
• Desk analysis
Completamento ed integrazione dei dati raccolti mediante desk analysis della versione
finale dello studio AIRI..
• Workshop di approfondimento e discussione dei risultati
Informaticae
telecomunicazioni
9
Microelettronicae
semiconduttori
6
Energia
7
Chimica
13
Farmaceuticae
biotecnologie
farmaceutiche
8
Aeronautica
12
Trasporti (strada, ferro,
marittimo)
19
Beni strumentali
10
Fig.1: settori industriali dello studio AIRI e numero di
tecnologie prioritarie associate ad ogni settore

L’attività ha permesso di definire un quadro di insieme del contributo fornite dalle KETs nel
contesto dello studio AIRI “Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana: Innovazioni per il prossimo
futuro”.
Key Enabling Technologies
Caratteristiche:
- alta intensità di conoscenza
- elevata intensità di R&S
- cicli d'innovazione rapidi
- consistenti spese di investimento
- posti di lavoro altamente qualificati
Rendono possibile l'innovazione nei processi,
nei beni e nei servizi in tutti i settori economici
e hanno quindi rilevanza sistemica.
Sono multidisciplinari, interessano tecnologie
di diversi settori e tendono a convergere e ad
integrarsi.
Possono aiutare i leader nelle tecnologie di
altri settori a trarre il massimo vantaggio dalle
loro attività di ricerca.
(EC3, 2012)
Tecnologie Prioritarie per l’Industria (AIRI)
Caratteristiche:
- tecnologie abilitanti (non prodotti)
- innovatività e concretezza industriale
- impatto su economia nazionale
(occupazione, esportazione,
competitività…)
- inquadrate in ciclo di sviluppo prodotto-
processo/tecnologia-business
- di interesse comune al settore e possibile
impatto su altri settori (rilevanza sistemica)
- con prospettiva a 3 anni
Molte di esse richiedono alti investimenti
(capital intensive) e risorse umane altamente
qualificate.
(AIRI1, 2012)

Il quadro generale
Osservando la definizione delle KETs data dalla Commissione Europea, emerge l’analogia con
molte delle caratteristiche delle Tecnologie Prioritarie dello studio AIRI: tecnologie abilitanti, ad alta
intensità di R&S, con rilevanza sistemica, caratterizzate da innovatività, concretezza industriale e
forte impatto potenziale a livello economico. Molte delle Tecnologie Prioritarie, come richiesto alle
KETs, sono associate a consistenti spese di investimento (capital intensive) ed alla creazione di
posti di lavoro altamente qualificati.
Alcuni settori industriali in gran parte coincidono con KETs specifiche (è il caso dei settori
microelettronica e semiconduttori e beni strumentali), in altri casi vi è una relazione stretta tra
tecnologie prioritarie di settore e KETs: ne sono un esempio le tecnologie di produzione
dell’energia e materiali avanzati ed i nanomateriali nella chimica.
Vi sono infine Tecnologie Prioritarie dove, anche se in maniera meno esplicita, l’applicazione e la
convergenza delle KETs contribuiscono e spesso risultano abilitanti per rispondere alle
problematiche ed alle esigenze industriali della specifica Tecnologia Prioritaria.
Micro-nanoelettronica, sistemi avanzati di produzione, materiali avanzati e nanotecnologie sono le
KETs con impatto maggiore, essendo presenti indicativamente tra il 50% ed il 60% delle 84
tecnologie prioritarie identificate dallo studio AIRI, contro il circa 30% nel caso di biotecnologie e
fotonica (figura 2).
Dal punto di vista invece dei settori industriali, la totalità delle tecnologie associate a micro-
nanotecnologie, energia, chimica, farmaceutica e biotecnologie farmaceutiche, trasporti, beni
strumentali è interessata almeno da una KET. Nel caso di ICT, chimica ed aereonautica l’impatto
(in termini numerici) è minore, con alcune tecnologie per le quali non sono stati identificati
contributi rilevanti da parte delle KETs (figura 3).
In sintesi, si evidenziano alcuni dati di carattere generale sulle relazioni tra le KETs e le Tecnologie
Prioritarie:
Le KETs interessano tutti i settori delle Tecnologie Prioritarie
Più del 80% delle Tecnologie Prioritarie include almeno una KET
Piu del 50% delle Tecnologie Prioritarie include almeno 3 KETs
E’ quindi evidente il forte contributo fornito dalle KETs alle attività di ricerca ed innovazione delle
industrie nazionali rappresentate dallo studio AIRI.
Si conferma la pervasività di tali tecnologie, attraverso settori ed applicazioni dell’industria
nazionale. E’ inoltre rimarcato il loro carattere sistemico (cross-cutting) lungo tutta la catena del
valore del processo di innovazione.
A titolo di esempio, si possono citare diverse tecnologie/applicazioni che vedono il contributo di
praticamente tutte le 6 KETs: alcuni sono ambiti particolarmente ampi e complessi, quali le nuove
tecnologie informatiche (settore ICT), le tecnologie di separazione, confinamento geologico e
riutilizzo della CO2 (settore energia), il miglioramento delle performance, della sicurezza e
dell’efficienza energetica (trasporti); altri sono ambiti piu specifici, quali le tecnologie per il

fotovoltaico avanzato (settori microelettronica e semiconduttori, energia), le tecnologie per sensori
(settori ICT, microelettronica e semiconduttori, energia, beni strumentali), le tecnologie mini-
invasive (farmaceutica).
In tutte queste situazioni più KETs contribuiscono, spesso sono determinanti, per lo sviluppo di
diversi elementi della catena del valore della tecnologia e dell’applicazione considerata.
Un quadro più complesso emerge riguardo alla maturità delle KETs. Il tipo di contributo che esse
possono fornire alle tecnologie prioritarie è infatti necessariamente molto diversificato, come insito
nella (ampia) definizione delle KETs. Alle KETs infatti afferiscono:
tecnologie consolidate, spesso già presenti sul mercato, generalmente associate ad
innovazione di tipo incrementale
tecnologie emergenti, con un numero limitato di applicazioni sul mercato, generalmente
associate ad innovazioni di tipo radicale
Nelle priorità strategiche industriali indicate dallo studio AIRI, nonostante un’ottica di applicazione
nel breve/medio termine, risulta necessariamente presente anche la ricerca ed innovazione a
carattere radicale, quale elemento essenziale per poter realizzare prodotti con un forte valore
aggiunto/vantaggio competitivo.
Nel lavoro svolto, sono state raccolte alcune prime indicazioni puntuali sulla maturità delle KETs
presenti nelle tecnologie prioritarie. Pur trattandosi di informazioni incomplete, ne risulta
indicativamente che almeno il 30% delle KETs identificate è associata ad un TRL>6, con alcun
casi in cui sono indicati TRL8-9. Esempi sono forniti nel testo.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Micro-nano
AMS
Advanced Materials
Nanotech
Biotech
Photonics
KETs in priority technologies (%)
Fig.2: contributo delle sei KETs alle Tecnologie Prioritarie
(% TP interessate dalle KETs sul totale delle 84 TP).

Le sei Key Enabling Technologies per l’industria nazionale
Nelle pagine seguenti per ciascuna delle 6 KETs sono riportati:
1) quadro della tecnologia: definizione e dati generali sulla singola KET, ove disponibili
(mercato, occupazione, ecc).
2) Impatto sulle tecnologie prioritarie per l’industria italiana: descrizione della presenza della
KET nelle tecnologie prioritarie, mediante dati quantitativi ed alcuni esempi significativi.
Le definizioni sono generalmente tratte dal rapporto della Commissione Europea (EC1, 2009)
“Preparare il nostro futuro: elaborare una strategia comune per le tecnologie abilitanti fondamentali
nell'UE”.
I dati macroeconomici sono tratti dai rapporti del High Level Group della Commissione Europea
sulle KETs (HLG1,2,3,4,5,6), dalle presentazioni sulle singole KETs durante il workshop
organizzato nell’ambito del presente rapporto (paragrafo 5), e da altre fonte bibliografiche indicate
nel testo.
Si noti che i valori di mercato hanno carattere assolutamente indicativo. In generale, è riconosciuto
che le KETs hanno un impatto e generano un mercato ben piu ampio del fatturato della tecnologia
per se (HLG1). Nel presente rapporto, in base alle informazioni disponibili, tali dati sono a volte
riportati come fatturato legato alla tecnologia specifica (es. il mercato degli enzimi nelle
biotecnologie industriali) a volte come fatturato generato dai prodotti abilitati dalla KETs (es. il
mercato dei “nano-related products” nel caso delle nanotecnologie).
Le matrice di relazione KETs – tecnologie prioritarie con la totalità dei dati raccolti nello studio sono
riportati in Annex I.
Cross Cutting
KETs
MICRO-
/NANO
6/6
ENERGY
7/7
.
PHARMA
/BIO
8/8
TRANS
PORT
19/19
AMS
10/10
ICT
5/9
CHEM
11/13
AERO
9/12
Fig. 3: contributo delle KETs ai settori industriali delle Tecnologie
Prioritarie (numero TP interessate da almeno una KET sul totale delle
TP del settore considerato).

Micro e nanoelettronica
Quadro della tecnologia
La micro e nanoelettronica è strettamente associata
all’industria dei semiconduttori, elemento portante di
una catena del valore che genera prodotti in una
molteplicità di settori1
.
Guardando al solo mercato globale dei semiconduttori,
esso è stimato in circa 340 miliardi di dollari (2012),
con una prospettiva di crescita di 413 miliardi di dollari
nel 2015. La suddivisione del mercato per aree
geografiche assegnava (nel 2011) all’Europa uno
share di circa il 12,5%.
Tra i settori trainanti a livello europeo vi sono
telecomunicazioni, elettronica per l’automobile,
elettronica di consumo. In Italia sono presenti industrie
multinazionali con posizioni di primo piano nel mercato
mondiale dei semiconduttori, con una occupazione
(diretta) che riguarda piu di 15000 persone (AIRI1,
2012).
Impatto sulle tecnologie prioritarie per l’industria italiana
La micro e nanoelettronica si confermano tecnologie di forte impatto su praticamente tutti gli 8
settori industriali analizzati nello studio AIRI, essendo indicate in circa il 60% del totale delle
Tecnologie Prioritarie. Molti sono gli esempi in cui tale KET dimostra un ruolo abilitante con un
grado di maturità tecnologica in genere già avanzato.
Di seguito sono citati alcuni esempi, suddivisi in base al settore applicativo ed in base agli ambiti
dove maggiore risulta essere l’impatto della KET. I dati complessivi sono riportati in annex I.
Nel settore ICT le nuove tecnologie informatiche, declinate in ambiti specifici quali strumenti e
tecnologie per l’organizzazione e la conservazione di grandi quantità di dati, i “big data”, sistemi di
elaborazione dati ad alta efficenza energetica, la visualizzazione dei dati, la sensoristica avanzata
ed in generale la tematica relativa alle interfaccie uomo-macchina non convenzionali e multimediali
(citata anche nei settori trasporti, aereonautica e beni strumentali); le tecnologie per le reti a larga
banda, per gli “home networks”, per la sicurezza e per l’infomobilità.
Nel settore energia, le tecnologie per la valorizzazione dell’energia solare ed i sistemi per la
gestione intelligente della distribuzione di energia (smart grid/smart metering/smart energy);
1
Nel rapporto settoriale dedicato alla micro e nanoelettronica (HLG2, 2010) l’impatto dell’industria dei
semiconduttori a livello globale è cosi descritto: “semiconductors provide the knowledge & technologies that
generate some 10% of global Gross Domestic Product”.
Definizione
La micro e la nanoelettronica,
compresi i semiconduttori, sono
essenziali per tutti i beni e servizi che
necessitano di un controllo intelligente
in una varietà di settori quali:
automobilistico, trasporti, aeronautico ,
spaziale. I sistemi industriali di
controllo intelligenti consentono di
gestire con maggiore efficienza la
produzione, lo stoccaggio, il trasporto
e i consumi di energia elettrica
attraverso dispositivi e reti intelligenti.
(HLG, 2009)

Nel settore farmaceutica e biotecnologie le nuove tecnologie analitiche (High Throughput
Screening, HTS, ed High Content Screening, HCS), le tecnologie per la genomica proteomica e
metabolomica (DNA e Protein microarrays, lab-on-chips).
Nei trasporti i dispositivi e sistemi intelligenti per i sistemi power train a basso impatto ambientale
(propulsione, trasmissione e combustibile), le tecnologie per la multimodalità (infomobilità) e le
interfaccie uomo-macchina già citate sopra.
Inoltre la KET micro e nanoelettronica, e più in generale le tecnologie informatiche da essa
abilitate, danno un contributo essenziale all’intero ambito dei beni strumentali.
Come già sottolineato, la KET micro-nanoelettronica è in stretta relazione con il settore
microelettronica e semiconduttori dello studio AIRI. Ad essa afferiscono quindi tutte le 6 tematiche
prioritarie individuate per il settore, che sono:
1.Integrazione di sistemi elettronici su silicio
2.Applicazioni fotovoltaiche
3.Materiali alternativi al silicio (SiC e GaN/Si)
4.Sviluppo di processi, tecniche di fabbricazione e metodi di progetto per l'integrazione
eterogenea
5.Tecnologie per sensori integrate su silicio
6. Silicon Photonics
Diverse di questo tecnologie sono considerate come prioritarie anche in altri settori,
confermandone ulteriormente il valore strategico a livello nazionale (tra queste fotovoltaico, silicon
photonics, sensoristica e diverse altre tipologie di componenti e dispositivi elettronici).
ICT
5 Microelettronica
e semiconduttori
6
Energia
4
Chimica
1
Farma & Bio
5Aeronautica
5
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
14
Beni strumentali
9
Micro nano
Fig. 4: Distribuzione per settori delle 49 Tecnologie Prioritarie a
cui contribuisce la micro e nanoelettronica

Nanotecnologie
Le nanotecnologie possono giocare un ruolo chiave
nella catena del valore, permettendo la realizzazione di
processi, componenti e sistemi con migliori
performance, migliore efficienza, nuove funzionalità,
dimensioni ridotte. I settori per i quali è previsto un
impatto maggiore sono materiali, medicina, elettronica,
energia (immagazzinamento, produzione, trasporto),
ambiente ed i processi produttivi. Il loro orizzonte
applicativo è generalmente considerato di medio/lungo
periodo.
Il mercato globale dei prodotti correlati alle
nanotecnologie (nano-related products) è stato stimato
in circa 250 miliardi di dollari nel 2009 ed è previsto
raggiunga una cifra tra gli 1 ed i 3 trillioni di dollari entro
il 2015 (HLG3, 2010).
A livello italiano, sono circa 200 i soggetti, pubblici e
privati, con attività specifica di R&S nelle
nanotecnologie in Italia, dei quali circa la metà si
riferisce ad organizzazioni private. Il numero di imprese
è in crescita negli ultimi anni, con una netta
preponderanza (70%) di PMI (WS6).
Le nanotecnologie ed in nanomateriali interessano tutti gli 8 settori industriali e sono indicate in
circa il 50% del totale delle tecnologie prioritarie dello studio AIRI, con potenzialità applicative,
impatto e maturità tecnologica molto diverse a seconda dell’ambito considerato.
L’intero settore della microelettronica e semiconduttori utilizzano ormai da diversi anni tecniche su
scala nanometrica per la realizzazione di dispositivi e sistemi integrati su silicio (componentistica).
Tra le tecnologie prioritarie specifiche di questo settore connesse alle nanotecnologie, si possono
citare le applicazioni per il fotovoltaico avanzato (celle al silicio, polimeriche e organiche, anche
indicate nel settore energia) e le tecnologie per sensori (anche indicate nei settori ICT, trasporti,
aereonautica e beni strumentali).
Nel settore energia, le tecnologie di produzione dell’energia e materiali avanzati e le tecnologie di
separazione, confinamento geologico e riutilizzo della CO2 (tra cui processi chimico-fisici di varia
natura, fotocatalisi, tecnologie per la bonifica ed il monitoraggio ambientale).
Definizione
La nanotecnologia consentirà di
sviluppare micro e nano dispositivi e
sistemi intelligenti, che porteranno
cambiamenti radicali in settori
essenziali quali l'assistenza sanitaria,
l'energia, l'ambiente e la i processi
produttivi.
(HLG 2009)
Nanotechnology is the application of
scientific knowledge to control and
utilize matter in the size range 1 nm to
100 nm, where entirely new physical
and chemical, size-related properties
and phenomena can emerge. This
often results in new, exciting and
different characteristics that can
generate a vast array of novel
products.
(ISO TC 229, 2011. Solo versione
inglese)

Nella chimica, la catalisi di processi chimici (nanocatalizzatori), i nanomateriali per l’industria
manifatturiera, i cementi per edilizia, gli imballaggi.
Nei settori aereonautica e trasporti, i nanomateriali strutturali e funzionali, i materiali e processi per
l’efficienza energetica e per la riduzione dell’impatto ambientale.
Nel settore farmaceutica e biotecnologie la chimica farmaceutica, i delivery systems, i sistemi di
imaging, l’ingegneria dei tessuti, le tecnologie mini-invasive.
Nei beni strumentali, la realizzazione di sensori e componenti meccatronici ad alte prestazioni ed i
(nano) materiali strutturali per componenti, macchine e sistemi che migliorino prestazioni, consumi
ed impatto ambientale.
ICT
4 Microelettronica
e semiconduttori
4
Energia
5
Chimica
5
Farma & Bio
5
Aeronautica
4
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
14
Beni strumentali
2
Nanotech
Fig. 5: Distribuzione per settori delle 43 Tecnologie
Prioritarie a cui contribuiscono le nanotecnologie

Biotecnologie industriali
L’utilizzo di materie prime rinnovabili mediante le
biotecnologie costituisce uno degli approcci più
innovativi e promettenti per ridurre le emissioni di gas
serra e per migliorare le performance e la sostenibilità
dei processi industriali.
L’impatto delle biotecnologie, nella loro accezione più
ampia, che include il settore farmaceutico (red
biotech), agroalimentare (green biotech) ed appunto
quelle delle biotecnologie industriali (white biotech) è
in continua crescita.
Guardando al fatturato generato della industrie cosidette “bio-based” in Europa, prodotti bio-chimici
e materie plastiche contribuiscono per 50 miliardi di euro, il mercato degli enzimi per 0,8 miliardi di
euro, i biocarburanti per 6 miliardi di euro. Sommando il contributo agli altri settori (alimentare,
agricoltura, ecc), il fatturato annuo complessivo della bioeconomia in Europa, è stimato in circa
2000 miliardi di euro (WS4).
L’Italia ha una posizione di assoluto rilievo nel panorama europeo del biotech, essendo terza in
Europa dopo Germania e Regno Unito per numero di imprese “pure biotech”2
, con un totale di
quasi 400 aziende attive nei vari ambiti biotech. Le imprese attive nelle biotecnologie per la salute
sono attualmente prevalenti (più della metà del totale), pur con una importante e crescente attivita
nei settori green e white biotech. Più del 80% delle imprese sono micro o piccole.
Le biotecnologie interessano una parte consistente dei settori e delle tecnologie prioritarie dello
studio AIRI (6 settori industriali, il 30% delle Tecnologie Prioritarie), con importanti prospettive
applicative, soprattutto nel medio/lungo termine.
Nel settore energia, le tecnologie avanzate per l’utilizzo delle biomasse (biocombustibili da fonti
rinnovabili e da rifiuti, il cosidetto waste to fuel, citati anche nei settori chimica e trasporti) e le
tecnologie di separazione, confinamento geologico e riutilizzo della CO2.
Nella chimica le tecnologie da risorse rinnovabili, tra cui ambiti ad alto potenziale di sviluppo quali
bioplastiche e biocombustibili.
2
Per una definizione puntuale di aziende “pure biotech” ed un quadro dettagliato del settore si veda il
“Rapporto sulle biotecnologie in Italia Assobiotec 2012” edito da Assobiotec ed Ernst & Young, da cui sono
presi i dati e le informazioni citate.
Definizione
Le biotecnologie industriali (white
biotech) utilizzano enzimi e micro-
organismi per sviluppare bioprodotti in
settori diversi quali, tra gli altri, quelli
chimico, cartario, agroalimentare, della
salute, tessile e della bioenergia.
(HLG, 2009)

Nel settore farmaceutica e biotecnologie la produzione di biomolecole, i biomarcatori, le tecnologie
mini-invasive e le tecnologie per le terapia avanzate (ingegneria dei tessuti, terapia genica).
Nei trasporti le tecnologie e metodologie innovative per i sistemi power train a basso impatto
ambientale (con particolare riferimento all’ambito dei biocombustibili), e le tecnologie e metodi per
sistemi veicolo ottimizzati verso sicurezza, qualità e costi mantenendo elevati standard di
prestazioni e riciclabilità (per esempio l’utilizzo di materiali biocompatibili, rinnovabili, la
sensoristica a bordo veicolo).
Microelettronica
e semiconduttori
1
Energia
3
Chimica
8
Farma & Bio
5
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
6
Beni strumentali
1
Biotech
Fig. 6: Distribuzione per settori delle 24 Tecnologie Prioritarie a
cui contribuiscono le biotecnologie industriali

Fotonica
La fotonica ha una crescente pervasività in una
moltitudine di applicazioni, con un ruolo determinante
sia per applicazioni in campo industriale sia per
prodotti e applicazioni di uso quotidiano.
Il fatturato mondiale della fotonica è attualmente
stimato in 300 miliardi di euro, con una crescita annua
di circa l’8-10%. L’Europa detiene circa il 20% del
mercato globale (60 miliardi di euro). In Europa sono
presenti diversi industrie leader di mercato e si stima
siano 5000 le imprese operanti nel settore, la
maggioranza PMI. Valutazioni diverse assegnano al
mercato italiano della fotonica uno share variabile tra
l’8% ed il 18% del mercato europeo. II numero di
aziende in Italia è di circa 200 3
.
La fotonica interessa tutti i settori e circa il 30% delle Tecnologie Prioritarie. E’ una piattaforma
relativa ad un ampio spettro di tecnologie, alcune già in parte consolidate (come confermano
anche i numeri di mercato), ma che mantengono grandi potenzialità di innovazione.
Un esempio rilevante sono le tecnologie di integrazione di dispositivi optoelettronici ed elettronici
(silicon photonics), ambito di convergenza della fotonica con la KET micro/nanoelettronica, citate
tra le tecnologie prioritarie dello studio AIRI. Tali innovazioni avranno un forte impatto in primo
luogo nelle telecomunicazioni ma anche in gran parte degli altri ambiti applicativi interessati dalle
due KETs.
Nel settore ICT la fotonica fornisce un contributo determinante per le tecnologie di rete (trasporto,
distribuzione ed accesso di dati), con una rilevanza strategica crescente in virtù della evoluzione
verso reti fisse e mobili a banda larga (BB) e ultralarga (UBB).
Nei settori della microelettronica e semiconduttori e del ICT, la fotonica contribuisce in particolare
alle tecnologie per la sensoristica, l’elaborazione dei segnali, fibre ottiche, laser, componentistica
fotonica ed optoelettronica.
Nel settore energia la fotonica risulta avere un ruolo prioritario per l’industria nazionale in
particolare rispetto alle tecnologie per la valorizzazione dell’energia solare (fotovoltaico avanzato,
3
I dati sono ripresi da informazioni presentate durante il workshop (WS3), dal rapporto Phorit: la fotonica in
Italia (2008), dal sito della Piattaforma Europea sulla fotonica Photonics 21
Definizione
La fotonica è un ambito
multidisciplinare riguardante la luce, la
sua generazione, la sua rilevazione e
la sua gestione. La fotonica fornisce
tra l'altro la base tecnologica per la
conversione economica della luce
solare in energia elettrica, importante
per la produzione di energia
rinnovabile, e una varietà di
componenti e attrezzature elettronici,
quali fotodiodi, LED e laser.
(HLG, 2009)

solare termodinamico a concentrazione) e nei i sistemi di gestione intelligente dell’energia (smart
grid/smart metering/smart energy).
Nel settore farmaceutica e biotecnologie per le tecnologie mini invasive e per le tecnologie per
l’imaging molecolare.
Nei trasporti per le tecnologie e metodi per sistemi veicolo ottimizzati verso sicurezza, qualità e
costi (in ambiti quali per esempio illuminazione e sensoristica), le soluzioni e tecnologie per
l’ottimizzazione dell’efficienza energetica dei sistemi veicolo (in particolare le tecnologie
fotovoltaiche).
Nei beni strumentali per i sistemi integrati di monitoraggio e controllo dei processi, la sensoristica
ed componenti meccatronici ad alte prestazioni.
ICT
4
Microelettronica
e semiconduttori
5
Energia
3
Chimica
1
Farma & Bio
2
Aeronautica
1
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
5
Beni strumentali
2
Fotonica
Fig. 7: Distribuzione per settori delle 23 Tecnologie Prioritarie a cui
contribuisce la fotonica

Materiali avanzati
I materiali avanzati hanno un evidente carattere abilitante:
sono alla base della catena del valore di molteplici
applicazioni nonché essi stessi possibile oggetto della
produzione (è il caso del settore chimico e della
farmaceutica, se si estende il concetto di materiale anche
a sostanze di tipo biologiche e bioattive).
Essi possono aiutare a generare prodotti con nuove e
migliorate proprietà e funzionalità e permettere la
sostituzione di materiali in uso con nuovi materiali più
performanti, efficienti ed a minore impatto ambientale.
Hanno un ruolo determinante rispetto sia alla scarsità di
materie prime sia a tutti gli aspetti di sostenibilità dei
prodotti.
Guardando al solo mercato dei materiali avanzati in quanto tali (non dei prodotti da essi generati)
uno studio del 2008 stimava un mercato a livello europeo di circa 55 miliardi di euro nei 5-7 anni
successivi. Tra le aree di maggiore impatto l’energia, l’ambiente la salute, i trasporti e l’ICT (EC1,
2009). A livello nazionale è utile ricordare l’importanza del settore della chimica, l’Italia è il terzo
produttore chimico europeo dopo Germania e Francia (AIRI1, 2012), e quindi l’ovvia ricaduta
riguardo la produzione di materiali avanzati.
I materiali avanzati interessano tutti i settori delle Tecnologie Prioritarie, con un impatto anche più
ampio e trasversale di quanto non risulti della loro semplice indicazione esplicita (55% delle
tecnologie prioritarie).
Essi sono citati in quasi tutte le tecnologie prioritarie relative ai trasporti e nella gran parte di quelle
relative ai settori aereonautica, chimica ed energia.
E’ evidente l’affermarsi di materiali avanzati con proprietà e funzionalizzazione sempre più spinta,
che li rendono parte integrante (e qualificante) del processo o prodotto considerato, permettendo di
realizzare componenti/strutture innovativi.
Attraverso tutti i settori industriali delle tecnologie prioritarie risultano infatti ampiamente citate
diverse tipologie di materiali avanzati, capaci di garantire nuove performance dal punto di vista
strutturale, ma anche di generare nuove caratteristiche e funzionalità, quali: materiali attivi,
intelligenti, multifunzionali, con nuove e combinate funzionalità dal punto di vista chimico-biologico,
fisico-meccanico, elettrico-magnetico, estetico, ecc.
Altro driver comune ai diversi settori applicativi è il tema dello sviluppo sostenibile e quindi l’utilizzo
di materiali avanzati per diminuire l’impatto ambientale dei processi e migliorare l’efficienza
energetica. Sempre maggiore attenzione è data alla tutela della salute ed in generale al tema della
Definizione
I materiali avanzati consentono di
apportare grandi miglioramenti in
un'ampia gamma di diversi settori, ad
esempio aerospaziale, trasporti,
edilizia e assistenza sanitaria. Essi
agevolano il riciclaggio, riducono le
emissioni di carbonio e il fabbisogno
energetico e limitano la domanda di
materie prime scarsamente presenti in
Europa.
(HLG, 2009)

sicurezza (il tema è affrontato in dettaglio nel settore chimica, anche in riferimento alla nuova
normativa europea REACH4
).
Esempi di utilizzo sono, citando unicamente i casi in cui i materiali sono oggetto stesso della
tecnologia prioritaria (i dati complessivi sono riportati in annex I):
- nel settore microelettronica e semiconduttori i materiali alternativi al silicio, quali Carburo di
Silicio e Nitruro di Gallio
- nel settore energia, le tecnologie di produzione dell’energia e materiali avanzati (cicli
combinati a gas naturale, cicli supercritici per le “clean coal” technologies, celle a
combustibile).
- nella chimica i materiali funzionali per l’industria manifatturiera
- nel settore farmaceutica e biotecnologie le tecnologie mini-invasive, con particolare
riferimento ai materiali biocompatibili per lortopedia e il cardiovascolare (es. valvole
cardiache).
- nei trasporti i green automotive materials per l'efficienza energetica e le prestazioni del
veicolo.
- nel settore aereonautica i nuovi materiali e processi produttivi e di manutenzione per le
strutture ed i motori aeronautici.
- nei beni strumentali i materiali strutturali per il miglioramento delle prestazioni, consumi ed
impatto ambientale in componenti, macchine e sistemi.
4
R.E.A.C.H. - Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical substances, Regolamento
(CE) n. 1907/2006 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 18 dicembre 2006.
ICT
1
Microelettronica
e semiconduttori
6
Energia
6
Chimica
7
Farma & Bio
2
Aeronautica
4
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
16
Beni strumentali
4
Materiali avanzati
Fig 8: Distribuzione per settori delle 46 Tecnologie Prioritarie a
cui contribuiscono i materiali avanzati

Tecnologie di produzione avanzata
Le tecnologie di produzione avanzate (AMS) hanno
una definizione molto ampia, che unisce le diverse
KETs, i diversi settori oltre a tecnologie, processi e
sistemi di gestione lungo tutto il ciclo di vita. Sono un
ambito “orizzontale”, che contribuisce “al
miglioramento di costo, qualità, efficienza energetica,
sicurezza dei prodotti sviluppati ed abilitati dalle KETs,
lungo tutta la catena del valore ed il ciclo di vita” (HLG
7, 2011).
Le altre 5 KETs risultano abilitanti per la produzione
degli AMS, in quanto essi stessi sono prodotti
tecnologicamente avanzato e ad alto valore aggiunto.
L’industria manifatturiera, secondo i dati Eurostat
2008, è il primo “contribuente” alla crescita europea. A livello nazionale, guardando il contributo nei
diversi settori, il manufatturiero genera un fatturato di quasi 840 miliardi di euro e lavoro per circa 4
millioni di persone (occupazione diretta). L’Italia è, dopo la Germania, il secondo Paese
manifatturiero d’Europa.
Guardando al settore della meccanica strumentale, esso è uno dei punti di forza dell’industria
nazionale, con un ruolo di primo piano a livello europeo e mondiale (AIRI, 2012).
Le AMS, nella loro accezione più ampia, interessano tutti i settori e più del 55% delle Tecnologie
Prioritarie, con un impatto probabilmente più ampio e trasversale di quanto non risulti da tale
percentuale.
Nel settore microelettronica e semiconduttori l’integrazione eterogenea (3D packaging, tra cui
integrazione di componenti elettromeccanici, componentistica fotonica, system-on-chip e printed
circuit board),
Nel settore energia le tecnologie di produzione dell’energia e materiali avanzati (cicli combinati a
gas naturale e materiali avanzati, celle a combustibile) e l’efficienza energetica (solar cooling ed i
sistemi per l’impiego dell’energia geotermica).
Nella chimica le tecnologie da risorse rinnovabili (processi di bioraffineria, bioetanolo).
Nel settore dei trasporti le tecnologie per i sistemi power train a basso impatto ambientale
(propulsione, trasmissione & combustibile) e le tecnologie per l’efficienza energetica dei sistemi
veicolo.
Definizione
Gli Advanced Manufacturing Systems
(AMS) comprendono sistemi di
produzione e i relativi servizi, processi,
impianti e attrezzature, ivi compreso
l’automazione, robotica, sistemi di
misura, l’elaborazione delle
informazioni cognitive, elaborazione
dei segnali e controllo della produzione
attraverso sistemi di informazione e di
comunicazione ad alta velocità.
(HLG, 2009)

Nell’aereonautica i nuovi materiali e processi produttivi e di manutenzione per le strutture ed i
motori aeronautici.
Come già sottolineato, la KET AMS è strettamente correlata con il settore dei beni strumentali per
l’Industria manifatturiera preso in considerazione dallo studio AIRI. Ad essa afferiscono quindi tutte
le 10 tecnologie prioritarie individuate per questo settore, che sono:
1. Metodologie e standard per la progettazione di macchine e sistemi produttivi complessi
tramite strumenti IT e paradigmi progettuali innovativi
2. Strumenti CAD-CAM basati sulla conoscenza per la progettazione e produzione di prodotti
di alta qualità ed alta variabiltà
3. Metodi e standard per la automazione ed integrazione di sistemi produttivi complessi in
grado di gestire produzioni on demand e just in time
4. Metodi e tecnologie ICT basate su internet per la integrazione in tempo reale degli attori
della filiera dal retail, ai produttori, ai fornitori
5. Tecnologie per il controllo, il monitoraggio, la supervisione, la diagnosi e la manutenzione
per aumentare ciclo di vita ed efficienza dei sistemi di produzione
6. Tecniche e soluzioni software per la pianificazione in tempo reale della produzione e della
logistica intra- ed inter- fabbrica al fine di gestire dinamiche di mercato altamente rapide e
variabili
7. Sensori e componenti meccatronici ad alte prestazioni per migliorare efficienza e qualità
della produzione e dei prodotti finali
8. Nuove configurazioni di macchine e sistemi eco-sostenibili per ottimizzare efficienza
energetica ed impatto ambientale dei sistemi di produzione
9. Nuove tecnologie di processo eco-sostenibili per i prodotti nuovi e correnti per ridurre
consumi ed emissioni dei processi industriali
10. Nuovi materiali strutturali per componenti, macchine e sistemi che migliorino prestazioni,
consumi ed impatto ambientale
ICT
5
Microelettronica
e semiconduttori
6
Energia
6
Chimica
5
Farma & Bio
1
Aeronautica
4
Trasporti (strada,
ferro, marittimo)
10
Beni strumentali
10
AMS
Fig 9: Distribuzione per settori delle 47 Tecnologie Prioritarie a
cui contribuiscono i sistemi avanzati di produzione

Workshop: Le Key Enabling Technologies (KETs) per il sistema industriale
italiano
Il workshop “Key Enabling Technologies: un link tra ricerca pubblica e privata” si è svolto presso la
sede centrale del CNR, il 5 dicembre 2012, quale parte integrante dell’attività del Gruppo di
Lavoro. Obiettivi dell’evento è stato quello di presentare:
L’Accordo Quadro CNR-AIRI
Opportunità e prospettive delle KETs nel contesto di Horizon 2020
L’impatto delle KETs sulla ricerca industriale nazionale
Case-studies di key players pubblici e privati nazionali sulle KETs
L’accordo quadro CNR-AIRI, siglato a luglio
2012 e presentato pubblicamente durante il
workshop, è finalizzato a integrare le priorità
industriali delle imprese nazionali con il
patrimonio delle conoscenze della ricerca
pubblica, nel quadro di sviluppo delineato
dalle KETs.
Il workshop è stato strutturato in 8
presentazioni: il contesto europeo, i risultati
del presente studio, case studies nazionali
da attori pubblici e privati dedicati alle sei
KETs.
L’evento, che ha visto la partecipazione di
circa 90 delegati (figura 10), ha permesso un
approfondimento sull’importanza che le
KETs rivestono per il sistema industriale
italiano nel breve-medio periodo ed in una
prospettiva di sviluppo futuro.
La conclusione generale del workshop è ben rappresentata dalla relazione introduttiva tenuta dal
vice - chair del HLG della Commissione Europea, Gabriel Crean, la cui conclusioni sono di rilievo
anche dal punto di vista nazionale. Aspetti fondamentali per lo sviluppo delle KETS sono:
- Le KETs sono essenziali per realizzare i tre pilastri della agenda Europea “smart,
sustainable, economic growth”
- L’Europa è leader nella R&S nelle KETs
- Vi è la necessità di trasformare le competenze, capacità e strumenti della R&S in prototipi,
prodotti, mercato e lavoro
- E’ prioritario garantire un programma strategico dedicato alle KETs, supportato da
adeguate risorse finanziarie, a livello nazionale ed internazionale
- Si deve assicurare un “approccio industriale” per lo sviluppo di quelle attività di R&S che
hanno raggiunto TRL 5-8.
Industrie
28%
CNR
43%
Enti di ricerca
(altri)
5%
Università
12%
Altri soggetti
12%
Fig 10: Tipologia dei delegati al workshop
“Le Key Enabling Technologies (KETs) per il
sistema industriale italiano.

Conclusioni ed azioni future
Quanto presentato traccia un primo quadro generale delle KETs presenti nel sistema industriale
nazionale, con riferimento allo studio AIRI sulle tecnologie prioritarie.
Emerge in maniera evidente l’importanza che le Key Enabling Technologies rivestono per il
sistema industriale italiano: le KETs interessano tutti i settori industriali e le grande maggioranza
delle tecnologie prioritarie, con un impatto sistemico (cross-cutting) attraverso le catene del valore
delle diverse applicazioni e prodotti considerati.
Vi sono sfide e drivers condivisi in maniera trasversale tra i settori e le tecnologie, in stretta
analogia anche con quanto richiamato dalle strategie europee, quali:
competitività: basata sulla Ricerca & Innovazione
Ricerca responsabile: attenzione agli aspetti di sicurezza, regolamentazione, sfide sociali,
sostenibilità, Quest’ultima declinata come:
Sostenibilità: qualità, efficienza, riduzione dei consumi e dell’uso delle risorse non
rinnovabili, riciclo, riduzione dell’impatto ambientale
Riguardo al livello di maturità tecnologica, la situazione per le KETs identificate nell’ambito delle
tecnologie prioritarie è diversificata: in alcuni casi esse forniscono prospettiva di forte innovazione
nel medio/lungo periodo (spesso veri e proprio breakthrough tecnologici, come ad esempio nel
caso delle nanotecnologie), mentre in altri casi sono già in fase dimostrativa o di produzione.
Gli aspetti sopra citati sottolineano l’importanza di un approccio coordinato e sinergico tra i diversi
attori nazionali, che identifichi e valorizzi i punti di forza del sistema Paese e permetta di
confrontarsi con le iniziative europee nella maniera più efficace e struttura. Risulta fondamentale la
collaborazione tra ricerca pubblica e privata, per favorire quei processi di trasferimento tecnologico
e di valorizzazione delle conoscenze essenziali per lo sviluppo delle KETs.
In conclusione:
L’industria nazionale è presente e attiva lungo le linee tecnologiche (KETs) indicate
dalla nuova strategia europea Horizon 2020
La cooperazione pubblico-privato risulta essenziale per lo sviluppo delle KETs, sia
riguardo alle tecnologie sia sugli aspetti di sostenibilità e ricerca responsabile
I diversi livelli di maturità delle KETs possono richiedere approcci e modelli di
sviluppo e cooperazione differenti
Il coordinamento tra gli stakeholders nazionali e con le iniziative europee nell’ambito
delle KETs è prioritario
Un esercizio puntuale di roadmapping e SWOT analysis è auspicabile quale passo
successivo all’analisi fornita del presente rapporto.
AIRI, nell’ambito delle sue finalità istituzionali nonchè nel contesto della collaborazione con il CNR,
si farà promotore di questo approccio.

Annex I: Matrici di collegamento delle tecnologie prioritarie con le 6 KETs
Informatica e Telecomunicazioni
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1 Le nuove Tecnologie informatiche x x x x
strumenti e tecnologie per l’organizzazione e la conservazione di
grandi quantità di dati (big data), tecnologie per interfacce uomo-
macchina non convenzionali e multimediali, sensoristica avanzata,
tecnologie e metodi di progettazione per sistemi di elaborazione dati
ad alta efficenza energetica
2. Le piattaforme applicative dell’IT
3. Nuove architetture di reti e servizi
4. Reti e servizi radiomobili
5. Tecnologie per le reti a larga banda x x x x
tecnologie ottiche e fotoniche per reti wireline e wireless di
trasporto, distribuzione ed accesso
6. Tecnologie per ”Home networks” x x x
sensoristica e dispositivi (es. per domotica), tecnologie di
comunicazione wireless, comunicazione MachinetoMachine (M2M)
7. Tecnologie per la sicurezza delle reti x x x x
sistemi e dispositivi per la gestione delle transazioni (accesso,
identificazione, protezione, confidenzialità, integrità ) nelle reti di
comunicazione dati
8. Tecnologie per l’infomobilità x x x x
tecnologie telematiche per l’autoveicolo, nuove piattaforme
sensoriali sui veicoli, telematica su vettura, sistemi di comunicazione
wireless e sistemi di localizzazione
9. Tecnologie per “Online contents”

Microelettronica e Semiconduttori
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1.Integrazione di sistemi elettronici su silicio x x x
Sviluppo di nuovi concetti, materiali e architetture per memorie
non volatili ad alta densità (Es. PCM e sistemi di memoria
integrati su package)
Piattaforme CMOS con memorie non volatili (NVM) embedded e
piattaforme BCD: tecnologie multifunzionali per l’integrazione su
silicio di sistemi elettronici complessi; NVM , componenti
analogici, bipolari, DMOS di potenza, blocchi logici (DSP o
microprocessori).
Soluzioni ad alta efficienza per dispositivi CMOS: dispositivi
integrati e multifunzione (System on a Chip, integrazione di
microcontrollori, convertitori ADC e DAC, ecc), con ridotta
potenza per bit trasmesso per le Reti di Telecomunicazioni di
Nuova Generazione
2.Applicazioni fotovoltaiche x x x x x
sistemi a concentrazione con selezione spettrale, celle solari
multigiunzione, silicio cristallino nanostrutturato
3.Materiali alternativi al silicio x x x x
Sviluppo di tecnologie e dispositivi di potenza/tensione su
substrati di SiC e GaN/Si (Power MOSFET, HEMT - High Electron
Mobility Transistor)
4.Sviluppo di processi, tecniche di fabbricazione e metodi
di progetto per l'integrazione eterogenea
x x x x x x
Integrazione di sistema 3D (3D packaging), componenti passivi
(SystemOnChip - SoC,Printed Circuit Board -PCB) ed
elettromeccanici
Co-packaging componentistica fotonica (modulatori, fotodiodi) e
chip CMOS/BiCMOS/SiGe
5.Tecnologie per sensori integrate su silicio x x x x x x
Sensori chimici (gas) per monitoraggio ambientale, sensori di
pressione e sensori acustici (a membrana sottile), Sensori
biologici (analisi proteiche, genomiche, virali…) anche con
tecniche plasmoniche, Sensori magnetici con tecniche di
integrazione eterogenea di materiali ferromagnetici, Sensori
ottici: (CMOS, TeraHz)
6. Silicon Photonics x x x x x
Integrazione ibrida di componenti elettronici e componenti ottici
sul medesimo substrato
Tecnologie per sottosistemi optoelettronici e fotonici per
trasmissione e interconnessione

Energia
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1 Tecnologie di trasporto e storage dell’energia x x
1.1 tecnologie per lo storage, il trasporto e la trasformazione
del Gas Naturale Liquefatto (GNL)
Serbatoi conformanti per GNL (navi e distribuzione su piccola scala),
Tubi Flessibili per carico /scarico GNL
x x
Processi di Liquefazione su piccola scala x
1.2 Sviluppo di macchinari e materiali per CAES
(Compressed Air Energy Storage)
turbomacchine industriali: compressione di aria ad HT, espansori di
elevata potenza, sistemi di accumulo di calore ad HT edalta
pressione (CAES adiabatico)
x
Macchinari per perforazione e cementazione serbatoi artificiali x
2., Tecnologie di produzione dell’energia e materiali avanzati x x x x
2.1 Compressione per gas acidi
Compressori integrati x x
2.2 Cicli combinati a gas naturale e materiali avanzati
Parti calde metalliche HT e ceramici x x x
Sistemi di generazione CCGT (Combined Cycle Gas Turbine) ad alta
flessibilità
x
Sistemi di combustione e prova parti calde (per elevata efficienza e
basso impatto ambientale)
x
2.3 Cicli supercritici e materiali avanzati (clean coal
technologies)
Sviluppo Nuovi Materiali HT (superleghe, ceramici, rivestimenti) x x x
2.4 Celle a combustibile (fuel cells): SOFC, PEMFC, DMFC
Sviluppo ed incremento prestazioni e durata operativa SOFC, PEMFC x x x x
Esplorazione sviluppo di tecnologie FCs alternative (DMFCs, MCFCs,
ecc)
x x x x
3. Tecnologie avanzate di impiego delle biomasse x
3.1 biomasse per la produzione di energia elettrica e termica
3.2 Tecnologie waste to fuel x
Integrazioni di processo x

Energia
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
3.3 Conversione termica e biologica di biomasse a vettori
energetici (biocombustibili di II generazione)
x
Tecnologie waste to fuel (agricultural waste), aviation fuels x
4. Tecnologie per la valorizzazione dell’energia solare x x x x x
4.1 Fotovoltaico avanzato (Celle al silicio, polimeriche e
organiche)
I generazione (silicio mono e policristallino) e II generazione (Film
sottile di silicio amorfo)
x x x x
III generazione (fotovoltaico avanzato): celle a quantum dots, celle
organiche, Dye-sensitized Solar Cells (DSSC)
x x x x
III generazione: Fotovoltaico a concentrazione (CPV) x x x x
4.2 Solare termodinamico a concentrazione
Specchi Parabolici, Torri Solari, Dischi Parabolici x x x
5. Tecnologie per l’efficienza energetica x x x
5.1 Solar Cooling (impianti di condizionamento ad energia
solare)
Impianti ad assorbimento, Impianti ad adsorbimento x x x
Impianti DEC (desiccant cooling) x x
5.2 Impiego dell’energia geotermica
EGS (Enhanced Geothermal Systems) x
Cicli ORC (Organic Rankine Cycles) in geotermia x x
Sistemi ibridi x x
Mappatura risorse geotermiche x
Nuove metodologie esplorazione x
6 Smart Grid/Smart Metering/Smart Energy x x x x x x
Advanced integrated Smart metering x x x
Controllo della Domanda (Demand Side Management) x x x
Home and Building Management Systems automation (HMS/BMS) x x x x
Smart generation (integrazione in rete elettrica di fonti energetiche
rinnovabili distribuite)
x x x x x x

Energia
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
Energy storage (tecnologie per l’accumulo di energia elettrica su
grande e piccola, anche a livello del singolo consumatore )
x x x x x
Sistemi integrati per la mobilità (veicoli elettrici): infrastrutture di
rete, distribuzione e qualita della fornitura
x x x x
7.Tecnologie di separazione, confinamento geologico e
riutilizzo della CO2
x x x x x x
Concentrazione CO2: tecnologia post-combustione, per combustione
in ossigeno, per pre-combustione (IGCC)
x x x
Processi chimici-fisici per trattamento effluenti liquidi, solidi e
gassosi e accumulo di idrogeno
x x x x x
Separazione gas con tecnologie a membrane x x x
Bio & Green technology x x x x
Tecnologie strumentali di monitoraggio ambientale e processi
chimici
x x x x x
Nano photo catalizzatori per re-uso CO2 x x x x x
Sequestro geologico della CO2 (acquifero salino Enhanced Oli
Recovery EOR)
x x
Tecnologie per impianti termoelettrici x x

Chimica
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
A. TECNOLOGIE PER RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE
A1- Tecnologia per il campionamento passivo delle matrici
ambientali
x x x
A2- Tecnologia per la bonifica di terreni inquinati
A3- Tecnologia di recupero di materiali polimerici da
pneumatici usati
x x
A4- Sostituzione delle sostanze “very high concern”
A5- Tecnologia per la produzione di chewing gum
antiaderente
x x
B. TECNOLOGIE DA RISORSE RINNOVABILI
B6 - Processi di bioraffineria x x x
B7 - Bioetanolo x x
B8 - Tecnologia per biochemical di II generazione x
B9 - Tecnologia per la produzione e l’utilizzo di biopolimeri
per il settore pneumatici
x x
B10 - Feedstock alternativi per energia e per prodotti chimici x x x x
C. MATERIALI FUNZIONALI PER L’INDUSTRIA
MANIFATTURIERA
C11 - Nanotecnologia per formulati cementizi per edilizia x x
C12 - Nanomamateriali per la catalisi di processi chimici x x
C13 - Tecnologie per imballaggi alimentari x x x x

Farmaceutica e Biotecnologie
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1. Genomica proteomica e metabolomica x x x x
Tecnologie per la biologia molecolare e loro applicazione per la
diagnostica e la terapia (es. DNA microarrays, Protein arrays)
x x x x
2. Nuove tecnologie applicate alla chimica farmaceutica x x
Tecnologie High Throughput Screening (HTS) e High Content Screening
(HCS)
x x
3. Tecnologie per la medicina personalizzata – biomarcatori x
Biomarcatori predittivi x
Surrogati di endpoint x
4. Delivery Systems x x x
Sviluppo di nuovi nanomateriali x x x
Sviluppo di nuovi nano sistemi di delivery selettivo x x x
5. Produzione di Biomolecole x
6. Metodi e tecnologie per l’Imaging Molecolare x x x
7. Tecnologie Mini-Invasive x x x x x x
Nuovi materiali per l'ortopedia x x x x x x
Nuovi materiali per il cardiovascolare x x x x x x
Tecnologie Transcatheter Aortic Valve Implant (TAVI) x x x x x x
Altre tecnologie valvolari/cardiache x x x x x x
8. Tecnologie per le Terapie avanzate x
Ingegneria dei tessuti e terapia cellulare x
Terapia genica x

Trasporti (Strada, Ferro, Marittimo)
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
A. TRASPORTO SU STRADA
A1. Tecnologie & Metodologie innovative per sistemi Power
Train a basso impatto ambientale: Propulsione, Trasmissione &
Combustibile
x x x x x
A2. Tecnologie & Metodologie per Sistemi Veicolo ottimizzati
verso Sicurezza, Qualità e Costi mantenendo elevati standard di
prestazioni e riciclabilità
x x x x x x
A3. Soluzioni Tecnologiche e Materiali Innovativi (Green
Automotive Materials) per l'Efficienza Energetica e le
Prestazioni del veicolo.
x x x x x
A4. Tecnologie Telematiche dell’Auto per una Mobilità
Efficiente, Ecologica e Sicura.
x x
A5. Soluzioni & Tecnologie per l’interazione uomo macchina
(HMI)
x x x
A6. Soluzioni & Tecnologie per l’ottimizzazione dell’Efficienza
Energetica dei Sistemi Veicolo.
x x x x x
B. TRASPORTO MARITTIMI
B7. Soluzioni & Tecnologie integrate per l’ottimizzazione del
Comfort a bordo nave, (benessere dell’uomo in mare).
x
B8. Metodologie Innovative di Progettazione Navale
trasversali a Tecniche Multidisciplinari di Virtual Analysis
(Performance operative, Logistica e Qualità) al fine di
ottimizzare Costi e Tempi di Sviluppo prodotto.
x x x
B9. Soluzioni & Tecnologie per l’abbattimento delle emissioni
in aria delle navi.
x x
B10. Soluzioni & Tecnologie per l’ottimizzazione dell’Efficienza
Energetica dei Sistemi Navali.
x x
B11. Tecnologie alternative per la generazione di Potenza a
bordo delle navi.
x
B12. Tecnologie per il controllo degli apparati e la sicurezza a
bordo
x
C. TRASPORTI SU FERRO
C13. Soluzioni & Tecnologie per l’ottimizzazione dell’Efficienza
Energetica dei Sistemi Ferroviari (Green Technologies)
x x x x
C14. Tecnologie per l’Information, Security & Safety x
C15. Realizzazione di architetture e componenti per la
Sicurezza ferroviaria che ottimizzino Prestazioni, Costi e
Benefici
x x x x
C16. Sistemi ad elevata Sostenibilità Ambientale. x x x x
C17. Incremento dei livelli di Qualità ed efficienza dei Processi
di esercizio e manutenzione per il trasporto di persone e merci
x x x x

Trasporti (Strada, Ferro, Marittimo)
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
D. MULTIMODALITÀ NEI TRASPORTI
D18. Sistemi di Gestione delle comunicazioni e
dell’informazione
x x x x x x
D19. Sistemi di Comando e Controllo x x x x x x

Aeronautica
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1. Nuovi materiali e processi produttivi e di manutenzione per
le strutture ed i motori aeronautici
x x x
2. Tecnologie per la riduzione dell'impatto ambientale x x x
3. Tecnologie per motori a basse emissioni x x x
4. Tecnologie per architetture motore convenzionali ed
innovative
x x
5. Metodologie di simulazione per la progettazione integrata in
ambito aeronautico
6. Prognostica e Sistema di manutenzione condition-based x x x
7. Tecnologie per sistemi autonomi x x
8. Funzioni avanzate per il controllo dei sistemi di traffico aereo
9. Interoperabilità sistemi di traffico aereo
10. Avionica modulare x
11. Interfacce uomo macchina di nuova generazione x
12. Security in aeroporto (Land Side) x

Beni Strumentali per l’industria
manifatturiera meccanica
Nanotech
Micro-
nano
Biotech
Photonics
Advanced
Materials
AMS
1. Metodologie e standard per la progettazione di macchine e
sistemi produttivi complessi tramite strumenti IT e paradigmi
progettuali innovativi
x x x
2. Strumenti CAD-CAM basati sulla conoscenza per la
progettazione e produzione di prodotti di alta qualità ed alta
variabiltà
x x
3. Metodi e standard per la automazione ed integrazione di
sistemi produttivi complessi in grado di gestire produzioni on
demand e just in time
x x
4. Metodi e tecnologie ICT basate su internet per la
integrazione in tempo reale degli attori della filiera dal retail, ai
produttori, ai fornitori
x x
5. Tecnologie per il controllo, il monitoraggio, la supervisione,
la diagnosi e la manutenzione per aumentare ciclo di vita ed
efficienza dei sistemi di produzione
x x x x
6.Tecniche e soluzioni software per la pianificazione in tempo
reale della produzione e della logistica intra- ed inter- fabbrica
al fine di gestire dinamiche di mercato altamente rapide e
variabili
x x
7. Sensori e componenti meccatronici ad alte prestazioni per
migliorare efficienza e qualità della produzione e dei prodotti
finali
x x x x x x
8. Nuove configurazioni di macchine e sistemi eco-sostenibili
per ottimizzare efficienza energetica ed impatto ambientale
dei sistemi di produzione
x x
9. Nuove tecnologie di processo eco-sostenibili per i prodotti
nuovi e correnti per ridurre consumi ed emissioni dei processi
industriali
x x
10. Nuovi materiali strutturali per componenti, macchine e
sistemi che migliorino prestazioni, consumi ed impatto
ambientale
x x x

Annex II: atti workshop
Workshop
Le Key Enabling Technologies (KETs) per il sistema industriale italiano:
un link tra ricerca pubblica e privata
5 dicembre 2012, Consiglio Nazionale delle Ricerche
AGENDA
CNR-AIRI Framework Agreement Presentation
Luigi Nicolais, President, National Research Council
Renato Ugo, President, Italian Association for Industrial Research
The International landscape
Gabriel Crean, Vice Chair EC High Level Group on Key Enabling Technologies and Commissariat à
l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA), France
Key Enabling Technologies for a competitive Europe
The KETs in the Italian public and private research
KETs in the Italian Industry
Andrea Porcari, Italian Association for Industrial Research (AIRI):
The KETs in priority industrial technologies in Italy
1. Advanced Materials
Marco Falzetti, Centro Sviluppo Materiali (CSM):
The alignment of the value chain players for an effective Materials research and innovation
2. Nano-Microelectronics
Cosimo Musca, STMicroelectronics (STM):
A driving force for the innovation strategies in the national nano-microelectronics industry:
semiconductors technologies and first Pilot Line project in Italy
3. Photonics
Paolo De Natale, Institute of Optics (CNR-INO):
Applied photonics from an italian and international perspective
4. Industrial Biotechnologies
Maria Luisa Nolli, ARETA International (ARETA):
The strategic role of Research as a driver in biotech
5. Advanced Production Systems
Giacomo Bianchi, Institute of Industrial Technologies and Automation (CNR-ITIA):
The factory of the future
6. Nanotecnologies
Elvio Mantovani, Italian Centre for Nanotechnologies (NANOTEC IT):
The Nanotechnologies in Italy landscape

Annex III: Rapporto AIRI: Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana
L’ottava edizione del rapporto AIRI “Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana: Innovazioni per il
prossimo futuro” (dicembre 2012), illustra 84 tecnologie prioritarie sulle quali le industrie italiane investono
risorse economiche ed intellettuali per realizzare le innovazioni del prossimo futuro. Alla realizzazione
hanno collaborato oltre cento ricercatori dei più importanti gruppi industriali ed enti pubblici di ricerca
italiani, soci AIRI. Il volume prende in esame 8 settori:
1. Informatica e telecomunicazioni (ICT)
2. Microelettronica e semiconduttori
3. Energia
4. Chimica
5. Farmaceutica e biotecnologie
6. Trasporto su strada, ferro e marittimo
7. Aeronautica
8. Beni Strumentali per l’Industria manifatturiera
Per ogni settore sono riportati: quadro generale (imprese, mercato, occupazione, tendenze e criticità,
investimenti in R&S); schede descrittive delle singole tecnologie.
Le tecnologie prioritarie sono sono state selezionate in base ai seguenti criteri:
impatto nel medio-breve periodo sulla competitività delle industrie italiane operanti nello specifico
settore;
durata media necessaria per condurre a buon fine lo sviluppo delle tecnologie esaminate;
valutazione qualitativa dell’ordine di grandezza delle risorse finanziarie necessarie per il
raggiungimento del prototipo o del mercato;
analisi degli aspetti socio-economici, quali: reale possibilità di sviluppo delle tecnologie selezionate
nel contesto industriale e socio-economico italiano, impatto sull’occupazione, sostenibilità sociale e
ambientale, fattibilità tecnica ed economica per arrivare al prodotto finito o al processo produttivo
(mercato).
Il volume (A5, 500pg) è disponibile in Iibreria o su richiesta presso gli uffici AIRI
(http://www.airi.it/pubblicazioni/tecnologie-prioritarie-per-lindustria/).

Bibliografia
Di seguito sono riportate le principali fonti bibliografiche prodotte dalla Commissione Europea, e relativi
organi consultivi, in relazione alle Key Enabling Technologies ed altre fonti utilizzate per il presente
rapporto.
- [HLG 1] Final Report, HIGH LEVEL EXPERT GROUP (HLG), Key Enabling Technologies, June 2011
- [HLG 2] Interim Thematic Report by the Micro/Nanoelectronics Sherpa Team, High Level Group on
Key Enabling Technologies, November 2010
- [HLG 3] Nanotechnology: a sustainable basis for competitiveness and growth in Europe, High
Level Group on Key Enabling Technologies, December 2010
- [HLG 4] Interim Thematic Report Photonics – a key enabling technology for Europe, High Level
Group on Key Enabling Technologies, January 2011
- [HLG 5] KET – Industrial Biotechnology , High Level Group on Key Enabling Technologies, June 2011
- [HLG 6] Working Group on Advanced Materials Tecnologies, High Level Group on Key Enabling
Technologies, 2011
- [HLG 7] Thematic Report by the Working Team on Advanced Manufacturing Systems, High Level
Group on Key Enabling Technologies, December 2010
- [EC 1] Preparare il nostro futuro: elaborare una strategia comune per le tecnologie abilitanti
fondamentali nell'UE, Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, al
Comitato Economico e Sociale Europeo e al Comitato delle Regioni, 30.9.2009, COM(2009) 512
- [EC 2] Current situation of key enabling technologies in Europe, Commission Staff Working
Document, Preparing for our future: Developing a common strategy for key enabling technologies
in the EU, accompanying the Communication from the Commission to the European Parliament,
the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions,
COM(2009) 512/3
- [EC 3] Una strategia europea per le tecnologie abilitanti – Un ponte verso la crescita e
l'occupazione, Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, al Comitato
Economico e Sociale Europeo e al Comitato delle Regioni, 26.6.2012, COM(2012) 341 final
- [EC 4] Innovation Union Competitiveness report 2011,2013 - Country profile Italy
- [AIRI 1] Tecnologie Prioritarie per l’Industria Italiana: Innovazioni per il prossimo futuro,
Associazione Italiana per la Ricerca Industriale (AIRI), dicembre 2012
- [WS] References to the presentations held during the workshop “Key Enabling Technologies: un
link tra ricerca pubblica e privata” on the six specific KETs – see Annex II

Laboratorio "SMART PUGLIA: Verso la strategia di specializzazione intelligente 2014-2020" 23.07.2013 “Quali tecnologie abilitanti per la Puglia” - Position Paper AIRI "Le KETs nelle tecnologie prioritarie per l’Industria nazionale"

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