Bilancio del Carbonio nel Legno: La Precisione Arriva con il Digitale!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi sta molto a cuore: il legno, le foreste e il nostro futuro climatico. Sappiamo tutti quanto il legno sia un materiale fantastico, rinnovabile e cruciale per un’edilizia più sostenibile. Ma vi siete mai chiesti come facciamo a sapere *esattamente* quanto carbonio immagazzina un prodotto in legno e quante emissioni sono state generate per ottenerlo? Non è semplice come sembra. Seguire il viaggio di un tronco, dalla foresta alla segheria e oltre, tracciando ogni grammo di carbonio assorbito ed emesso, è un vero rompicapo.

La Sfida: Un Puzzle Complesso nella Filiera del Legno

Immaginate la filiera del legno: proprietari forestali, imprese di taglio, trasportatori, segherie… un sacco di attori diversi, ognuno con i propri metodi, macchinari e, soprattutto, dati. Mettere insieme tutte queste informazioni in modo coerente e preciso per calcolare il bilancio del carbonio è storicamente stato complicatissimo. Spesso ci si basa su stime generali, medie, approcci “dall’alto verso il basso” (top-down) che mancano di granularità. E poi c’è la questione della sovranità dei dati: chi è disposto a condividere informazioni sensibili sulle proprie operazioni? Questa eterogeneità tecnica, spaziale e organizzativa rende difficile avere un quadro chiaro e affidabile in tempo reale. Fino ad ora.

La Soluzione: Vi presento “Dataspace Forestry 4.0”

Ma se vi dicessi che oggi, grazie a tecnologie digitali pazzesche, stiamo rivoluzionando questo processo? Stiamo costruendo quella che chiamiamo “Dataspace Forestry 4.0”. Sembra un nome complicato, ma l’idea è affascinante. Immaginate di combinare tre potenti strumenti:

• Digital Twins (Gemelli Digitali): Pensate a una sorta di “passaporto digitale” super dettagliato per ogni entità fisica coinvolta. Non solo per le macchine (come harvester e forwarder), ma anche per il singolo appezzamento di foresta, per il singolo albero e persino per ogni singola sezione di tronco tagliata! Questi gemelli digitali contengono tutte le informazioni rilevanti: specie, dimensioni, volume, e (importantissimo!) il carbonio immagazzinato e le emissioni associate alle lavorazioni. Usiamo standard come l’Asset Administration Shell (AAS) per far sì che questi “passaporti” siano interoperabili, cioè che si capiscano tra loro.
• Internet of Things (IoT): È la rete che collega tutti questi Gemelli Digitali. Sensori sulle macchine, GPS, connessioni mobili… tutto contribuisce a raccogliere dati in tempo reale e a far comunicare i vari “oggetti” (le macchine, i tronchi digitali, le interfacce utente) tra loro.
• Dataspaces: Questo è il pezzo forte per la fiducia e la condivisione. Un dataspace è un ambiente distribuito e sicuro dove i diversi attori (proprietario forestale, contoterzista, trasportatore) possono condividere dati specifici, ma mantenendo il pieno controllo su chi vede cosa e per quale scopo. Grazie a regole chiare, certificazioni e contratti digitali, si supera la diffidenza e si abilita uno scambio di informazioni fluido e affidabile, peer-to-peer, senza bisogno di un grande database centrale. Stiamo esplorando tecnologie come Gaia-X e componenti come gli Eclipse Dataspace Components (EDC) per realizzarlo.

Dal Generale al Particolare: Il Carbonio per Singolo Tronco

La vera svolta, secondo me, è la capacità di scendere a un livello di dettaglio impensabile prima: il bilancio del carbonio per singola sezione di tronco. Come facciamo?
Quando un harvester abbatte un albero e lo processa, il suo Gemello Digitale (DT Harvester) crea i Gemelli Digitali per ogni sezione di tronco (DT Stem Section). Questi DT ereditano le informazioni sull’albero d’origine (carbonio immagazzinato, calcolato in base a specie e volume) e iniziano a registrare le emissioni.
Come? Il DT Harvester, grazie ai dati dal computer di bordo e dal bus CAN della macchina, calcola il consumo di carburante (per ora ci concentriamo sulle emissioni “tank-to-wheel”, cioè dal serbatoio alla ruota) durante la lavorazione di quella specifica sezione e lo annota nel suo DT, usando sotto-modelli standardizzati (come il Carbon Footprint Submodel dell’AAS).

Poi entra in gioco il forwarder (il trattore che raccoglie e trasporta i tronchi all’area di deposito). Il suo Gemello Digitale (DT Forwarder) riceve l’informazione sui DT dei tronchi da caricare. Mentre li carica e li trasporta, registra il proprio consumo di carburante e aggiorna i DT di ogni sezione di tronco con la quota di emissioni relativa al trasporto nel bosco. Quando scarica i tronchi formando una catasta (wood pile), il DT Forwarder comunica i DT aggiornati al DT della Catasta (DT Wood Pile), che magari appartiene al proprietario forestale. E così via, quando il camion (DT Truck) caricherà la catasta per portarla in segheria (DT Mill Gate), aggiungerà la sua quota di emissioni di trasporto ai DT dei singoli tronchi.

Interfacce Intuitive e Test Virtuali

Bello, direte voi, ma come interagiamo noi umani con tutto questo flusso di dati? Qui entrano in gioco le Interfacce Uomo-Macchina (HMI). Stiamo sviluppando interfacce generiche, basate su framework moderni come Flutter, che possono essere personalizzate per creare app facili da usare per l’operatore del forwarder, per il proprietario forestale, per l’acquirente del legno. Queste app visualizzano i dati rilevanti (es. la mappa dei tronchi da raccogliere, il bilancio di carbonio accumulato) e permettono di interagire con il sistema (es. segnare un tronco come caricato).
E non è tutto! Possiamo usare questi Gemelli Digitali anche per la simulazione. Grazie ai cosiddetti Experimentable Digital Twins (EDT) e ai Virtual Testbeds, possiamo creare scenari virtuali di taglio e trasporto. Possiamo “giocare” con diverse strategie (macchine diverse, percorsi alternativi, metodi di lavoro differenti) e prevedere non solo la produttività e i costi, ma anche le emissioni di carbonio associate, prima ancora di mettere una macchina nel bosco! Questo aiuta a prendere decisioni molto più informate e ottimizzate.

Dalla Teoria alla Pratica: I Test sul Campo

Tutto questo non è solo teoria. Abbiamo costruito un dimostratore in scala ridotta (con macchine Lego Technic!) per testare i flussi di dati e l’interazione tra i DT. E, cosa più importante, abbiamo condotto test sul campo in foreste reali, in Baviera e Turingia (Germania), nel 2024. Abbiamo equipaggiato harvester e forwarder reali con computer industriali che eseguivano i loro Gemelli Digitali, collegati alla nostra infrastruttura IoT (una versione basata su AAS della nostra S³I – Smart Systems Service Infrastructure).
Abbiamo raccolto dati reali dal CAN bus delle macchine (consumo di carburante istantaneo, loggato a 100 Hz!), dati di produzione (StanForD 2010), dati GPS precisi. L’obiettivo è proprio quello di riuscire ad allocare le emissioni registrate alle singole sezioni di tronco lavorate o trasportate in specifici intervalli di tempo. È un lavoro complesso, che richiede calibrazione e analisi attenta, ma i primi risultati sono estremamente promettenti e dimostrano la fattibilità pratica dell’approccio.

Perché Tutto Questo? Vantaggi e Prospettive Future

A cosa serve tutta questa fatica? I vantaggi sono enormi e tangibili:

• Trasparenza e Precisione: Finalmente possiamo avere dati di bilancio del carbonio affidabili e granulari, non stime approssimative.
• Certificazioni Credibili: Questo apre la porta a certificazioni del legno basate sull’effettiva impronta di carbonio del prodotto, rispondendo alla crescente domanda dei consumatori per materiali sostenibili.
• Migliore Gestione Forestale: Avere feedback quasi in tempo reale sull’impatto delle operazioni permette ai gestori forestali e ai contoterzisti di ottimizzare le pratiche, ridurre i consumi e l’impatto ambientale.
• Conformità Normativa: Sistemi come questo facilitano l’adeguamento a normative stringenti come l’EU Deforestation Regulation (EUDR), tracciando l’origine e il percorso del legno.
• Innovazione di Prodotto: Immaginate un’etichetta “climate-friendly” su un prodotto in legno che non solo ne attesti la sostenibilità, ma che, grazie al suo DT, possa raccontare la sua storia di carbonio.

Certo, ci sono ancora sfide: definire bene i confini del sistema (per ora ci concentriamo sulle emissioni operative dirette), calibrare i sensori, rendere i dataspaces pienamente operativi e accessibili anche alle piccole imprese (magari tramite figure come i “data trustee”). Ma la strada è tracciata.

Questo approccio basato su Gemelli Digitali, IoT e Dataspaces – il nostro “Dataspace Forestry 4.0” – non è solo un modo per misurare meglio il carbonio. È una base tecnologica potente per connettere l’intera filiera foresta-legno, rendendola più efficiente, trasparente e, in definitiva, più sostenibile. È la dimostrazione che la tecnologia, se usata con intelligenza e visione, può essere una straordinaria alleata per prenderci cura delle nostre preziose foreste e valorizzare al meglio una risorsa fondamentale come il legno. E io sono entusiasta di far parte di questa rivoluzione!

Fonte: Springer