L'aspetto più critico e meno trasparente dell'intera filiera è probabilmente la logistica. Dalla raccolta alla distribuzione, i problemi legati al trasporto, alla conservazione e alla tracciabilità degli alimenti compromettono la qualità dei prodotti, riducendo le proprietà organolettiche e rischiando di deludere il consumatore finale. Questa mancanza di visibilità è cruciale, specialmente quando prodotti deperibili viaggiano senza refrigerazione, esponendosi a temperature estreme che vanno da -20°C a +70°C per ore, con conseguenze devastanti sulla loro qualità.

Prima di poter risolvere questa impasse è fondamentale conoscere a cosa va incontro il cibo quando attraversa grandi distanze su strada. Il progetto DISCO (Digital and cyber physical twins framework for food and packaging supply chain waste control and optimization), coordinato dall’Università di Bologna, attraverso la creazione di un gemello digitale e un gemello fisico, è in grado di simulare e monitorare le condizioni di trasporto dei prodotti alimentari, con un'attenzione particolare alla catena di approvvigionamento della ristorazione.

Il gemello fisico cibernetico riproduce le vibrazioni tipiche dei trasporti multimodali ed è integrato con una camera climatica che replica temperature e umidità reali. Il gemello digitale raccoglie e analizza dati provenienti da sensori durante le spedizioni, permettendo di prevedere e controllare la qualità dei prodotti in tempo reale.

È stata creata una struttura dati per gestire i "Big Data" provenienti dai sensori, superando i limiti di una mole di informazioni ingestibile. Sono stati strutturati registri per monitorare grandezze come temperatura, umidità e vibrazioni, grazie a sistemi di sensoristica intelligente con monitoraggio in tempo reale o sensori economici per analisi ex-post. Attraverso la modellazione matematica viene ricercata la migliore configurazione per minimizzare lo spreco di packaging, che rappresenta il 48% degli sprechi totali tra imballi primari, secondari e terziari.

Grazie a questi strumenti, DISCO non solo offre la possibilità di ottimizzare gli imballaggi – che rappresentano quasi la metà degli sprechi della filiera – ma consente anche di ridurre i rischi di deterioramento e di garantire al consumatore prodotti più sicuri e di qualità. 

Dalla logistica si passa alla gestione dei sottoprodotti. Frutta e verdura costituiscono il 25-30% degli alimenti scartati, mentre la pesca e l'acquacoltura generano ogni anno oltre 20 milioni di tonnellate di lische, teste, code, squame e viscere, oltre a gusci di molluschi e crostacei. Tra questi residui si nascondono ancora enormi quantità di composti preziosi – polifenoli, flavonoidi, vitamine, peptidi – che potrebbero avere applicazioni in campo nutraceutico, alimentare o cosmetico. Il problema fondamentale riguarda le tecniche di estrazione convenzionali ancora troppo costose e inquinanti. EXTRABIO (Extraction of bioactive compounds and/or macromolecules from food by-products and wastes), progetto di Spoke 2, iniziativa collettiva del Politecnico di Milano, Università Cattolica del Sacro Cuore, CNR, ENEA e delle Università di Napoli, Milano e Bologna, punta a sviluppare e ottimizzare tecniche di estrazione sostenibili ed economicamente vantaggiose, riducendo l’uso di solventi chimici inquinanti.

Tra le soluzioni studiate vi sono estrazione con CO₂ supercritica, che utilizza anidride carbonica recuperata dall’atmosfera, solventi verdi (DES e NADES), miscele di composti versatili efficienti per i composti organici con una bassissima tossicità dei componenti, facilità di preparazione, basso costo, ed elevata biodegradabilità, tecniche innovative come ultrasuoni, microonde, campi elettrici pulsati e processi di cavitazione, oltre che sistemi di filtrazione avanzata per concentrare e purificare gli estratti.

Per ciascuna tecnica, si ottimizzeranno i parametri del processo e, nel caso dei solventi verdi, si studierà il recupero e il riutilizzo del solvente per garantire la convenienza economica. Verranno anche esplorate combinazioni di diverse tecniche di estrazione. Il risultato atteso è l’ottimizzazione di almeno un processo di estrazione per ciascuna filiera studiata, aprendo la strada a un uso più efficiente e circolare delle risorse alimentari.

Ogni innovazione, per essere davvero sostenibile, va valutata lungo l’intero ciclo di vita. Il metodo più efficiente di cui disponiamo attualmente è chiamato LCA o Life Cycle Assessment. Un sistema standardizzato per valutare l'impatto ambientale di un prodotto o servizio, coprendo l'intero ciclo di vita, dall'estrazione delle materie prime, alla produzione, all'uso, fino allo smaltimento e al riciclo. Il progetto ON_TRADE (Environmental performances of new products/processes), trainato dall’Università Cattolica del Sacro Cuore, dal CNR e dalle Università di Bari e Milano, si concentra sulla valutazione delle performance ambientali dei nuovi prodotti e processi sviluppati nell'ambito dello Spoke 02. L'obiettivo è fornire una valutazione complessiva in linea con l'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 12 dell'Agenda 2030, che punta a "fare di più e meglio con meno". 

Il progetto analizza i dati sperimentali provenienti dalle attività di estrazione, logistica e valorizzazione degli scarti, per individuare i punti critici di impatto ambientale (“hot spot”) e proporre soluzioni di ottimizzazione. Inoltre, esplora possibili strumenti fiscali a supporto delle imprese che adottano pratiche di economia circolare.

ON_TRADE applicherà la LCA, ad esempio, alla bioconversione di sottoprodotti tramite insetti, ai nuovi biopolimeri derivati da scarti (come il chitosano), ai diversi sistemi di alimentazione animale che integrano nuovi prodotti e ai sistemi di imballaggio sostenibili. L’obiettivo è fornire alle imprese dati concreti e modelli replicabili per ridurre l’impronta ecologica dei propri processi, lubrificando la transizione grazie a incentivi economici e sgravi fiscali per le aziende.

Come visto con EXTRABIO, i sottoprodotti e i rifiuti sono ricchi di composti bioattivi e macromolecole che, una volta estratti e valutati dal punto di vista della sicurezza, possono essere utilizzati per formulare prodotti innovativi. Tuttavia, è fondamentale comprendere la composizione chimica, i benefici per la salute, la sicurezza, la funzionalità e la stabilità di questi estratti prima di poterli impiegare in nuovi prodotti.

Il problema risiede nella scarsità di dati sulla composizione chimica degli scarti e sottoprodotti, che rende difficile una caratterizzazione completa e spesso fornisce solo una visione "vaga" del loro potenziale. Caratterizzare gli estratti derivati, invece, è relativamente più semplice e permette di acquisire conoscenze fondamentali per lo sviluppo di nuovi prodotti, come gli alimenti funzionali.

Di questo intrigato e delicato processo si occupa CHARACTER_BIO (Comprehensive characterization of bioactive compounds and/or macromolecules from food by-products and wastes), portato avanti dal Politecnico di Milano, dall'Università Cattolica del Sacro Cuore, dal CNR e dalle Università di Milano, Bari e Napoli, con il supporto di Barilla.

L’approccio prevede una mappatura completa. Attraverso tecniche avanzate di cromatografia e spettroscopia verranno analizzati nutrienti e composti bioattivi provenienti dall’estrazione di biomassa avvenuta proprio con EXTRABIO. Si valuta la sicurezza alimentare con test su allergeni, la tossicità utilizzando il nematode Caenorhabditis elegans come modello, le funzionalità biologiche misurando proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e potenziali benefici per la salute e la bioaccessibilità e biodisponibilità tramite digestione simulata. In ultimo va controllata la stabilità degli estratti, per garantire l’impiego in prodotti commerciali.

Il risultato sarà un database completo sugli estratti da scarti agroalimentari e marini, utile per lo sviluppo di alimenti funzionali, integratori e nuovi ingredienti sostenibili.