Industria chimica

 

Introduzione all'industria chimica

Che cos'è la chimica?

La chimica è in sintesi la scienza che studia le proprietà, la composizione, la preparazione e le reazioni delle sostanze.


Etimologia

La parola chimica deriva direttamente dall'arabo al-kimiya, dove al ha la funzione di articolo determinativo. Kimiya, a sua volta, deriva dal bizantino chumeia che dovrebbe significare arte di fare leghe metalliche o di trattare i succhi vegetali (il verbo chéo in greco vuol dire riversare, fondere). Per altri chumeia vorrebbe dire arte della terra di Egitto, dalla parola chem che gli antichi Egizi utilizzavano per chiamare la loro terra alludendo al colore scuro del suolo. Anticamente la parola "chimica" veniva fatta derivare da Cham, uno dei figli di Noè o da Kema, un libro dei segreti dell'arte egizia.


Le origini

La chimica ha origini che si perdono nel tempo e si sviluppa come insieme di attività, tecniche, arti che riguardavano l'estrazione e la manipolazione di sostanze. La produzione della ceramica per lavorazione e cottura dell'argilla (nel neolitico, 8000 a.C.) rappresenta la prima tecnologia chimica. Se la chimica come scienza è relativamente giovane, l'uomo nella sua evoluzione ha saputo utilizzare fin dalla preistoria le materie prime che la natura gli offriva e ha impiegato i minerali per ricavarne metalli per forgiare i suoi utensili. La produzione del vetro rappresenta un'altra grande affermazione della capacità dell'uomo di produrre nuovi materiali. Fin dai tempi più antichi si sono sviluppate le arti per utilizzare nel modo migliore le piante per alleviare dolori e curare malattie. Pur non conoscendo la chimica e le sue leggi, l'uomo era in grado di modificare empiricamente, a suo beneficio, i prodotti della natura.


L'alchimia

L'incontro tra l'esperienza del mondo greco-romano e quella orientale apre la via a nuove esperienze e a nuove conoscenze. Tra il VI e l'XI secolo si mettono a punto nuove manualità, apparecchi, strumenti, come l'alambicco. Le interazioni con la scienza araba provocano nel mondo occidentale un ritorno allo studio delle trasformazioni della materia e alchimia è il nome arabo di questa scienza cioè della chimica.

La definizione di alchimia in un codice miniato della metà del XV secolo

"L’alchimia è una parte magnifica della filosofia occulta della natura, la più necessaria, quella che fonda e unifica arte e scienza e che non a tutti è dato conoscere. Essa insegna a mondare e rendere pure le pietre preziose imperfette e a ridurle al perfetto temperamento; insegna a risanare i corpi umani, peccatori e malati, e a riportarli al migliore stato di salute, cioè al vero temperamento. Infine insegna a trasmutare tutti i corpi metallici trasformandoli in piena luce (argento) e poi in sole (oro), mediante un corpo unico, medicina universale, al quale tutte le medicine particolari sono e furono ricondotte. Tutto ciò avviene mediante un’unica operazione manuale, che è stata rivelata ai figli perfetti della filosofia, e tramite il calore del fuoco". Le idee confuse dei vari alchimisti troveranno secoli dopo un primo tentativo di sistemazione logica con Paracelso (chimica dei medicamenti e chimica dei minerali). Nel XIV secolo si scopre la polvere nera (carbone, zolfo, salnitro) che viene presto impiegata per il lancio di proiettili".


La chimica come scienza

Fra il 500 e il 600 si sviluppa e si perfeziona il processo intellettuale che inizia ad affrancare la scienza dalla filosofia, dalla teologia e dalla magia e a qualificarla per il metodo che utilizza nell'investigare i fenomeni naturali. La chimica tende contemporaneamente a costituirsi come disciplina autonoma, differenziandosi dalla medicina e dalle scienze naturali. E' solo tra il XVII e il XVIII secolo che la chimica, fino ad allora basata su intuito ed empirismo subisce l'influenza del metodo sperimentale, l'unico cioè in grado di assicurare una conoscenza della natura che abbia i caratteri della certezza e dell'universalità. Il metodo sperimentale ha l'obiettivo di stabilire correttamente i rapporti fra le cause e gli effetti e si suddivide schematicamente nelle seguenti fasi:

• l'osservazione preliminare di un fenomeno;
• le osservazioni sistematiche e la ricerca delle variabili;
• l'individuazione del problema;
• la sperimentazione controllata;
• la raccolta e organizzazione dei dati sperimentali;
• la formulazione di una legge come risultato della scoperta di una regolarità sperimentale.
• Nel XIX secolo e ancor più nel XX la scienza chimica diventa una delle scienze su cui si basa e si rafforza la rivoluzione industriale e lo sviluppo economico e sociale.
• A fianco della scienza chimica nasce e si sviluppa l’industria chimica.

Chimica e industria chimica

L'industria chimica trasforma materie prime (organiche e inorganiche) e le converte in sostanze e prodotti in funzione delle esigenze dei consumatori o di altre industrie. I prodotti dell'industria chimica hanno molte applicazioni e utilizzi:

• materie prime o di base per altre industrie;
• prodotti intermedi per altre industrie;
• prodotti finiti per il sistema industriale, l'agricoltura, i servizi e per il consumo.

Gran parte dell'industria chimica è di conseguenza costituita da beni intermedi, cioè da sostanze e prodotti che entrano nel processo produttivo di altri comparti industriali o della chimica stessa. A differenza degli altri settori industriali, l'industria chimica non è identificabile con un gruppo o una famiglia di prodotti che utilizzano una o poche materie prime. Vi sono più di 70 mila prodotti o sostanze chimiche che derivano da tante e diverse materie prime, come minerali, carbone, petrolio, gas naturale, oli e grassi animali e vegetali. In particolare una parte rilevante dell'industria chimica utilizza come proprie materie prime (o input produttivi) sostanze chimiche trasformate da imprese a monte del processo produttivo. Una delle caratteristiche dell'industria chimica è negli interscambi che avvengono al proprio interno. La chimica di base produce soprattutto sostanze chimiche che vengono trasformate e utilizzate da altri comparti dell'industria chimica. I prodotti dell'industria chimica sono dovunque, ma la loro caratteristica di beni intermedi (cioè di sostanze e prodotti che entrano nel processo produttivo di altre industrie che vendono al consumatore) non li rende sempre facilmente individuabili e conosciuti. Di fatto pochissimi prodotti e servizi di una moderna società industriale sono realizzati senza qualche contributo della chimica. Anche gran parte dei cosiddetti prodotti "naturali" sono in vario modo legati alla chimica. Fibre artificiali e sintetiche, nuovi tessuti innovativi, farmaci per l'uomo, per gli animali e per la protezione delle piante, più in generale prodotti che migliorano la salute e la qualità della vita. Nuovi e più efficaci sistemi di confezionamento e di conservazione dei cibi, pitture e vernici che prolungano la vita dei prodotti, adesivi più efficaci, detersivi e prodotti per la casa, pneumatici più sicuri e duraturi, air bag e tante parti in plastica che alleggeriscono l'auto, gli elettrodomestici e tanti altri oggetti di uso quotidiano; materiali compositi per aerei, gas industriali per usi industriali e sanitari. Questi sono solo alcuni dei prodotti di uso quotidiano o altamente innovativi che dipendono in modo sostanziale dalla chimica e dalla sua industria.


Industria chimica e scienza

La relazione forte e inscindibile tra chimica e scienza (tra cioè industria chimica e scienza chimica) è la caratteristica unificante di questa industria e quella che la distingue di più dalle altre. Si può cioè dire che l'industria chimica è un'industria basata sulla scienza. Il legame tra formula chimica e sostanze/prodotto e processo chimico è strettissimo, al punto che molti prodotti vengono definiti attraverso la loro formula chimica e anche i nomi di molte imprese in qualche modo rimandano a formule chimiche. Industria basata sulla scienza significa necessità di interagire costantemente con chi studia la scienza chimica, significa centralità dell'innovazione e della ricerca, significa crescente rilevanza degli aspetti immateriali (cioè quelli collegati all'innovazione) rispetto a quelli materiali connessi alle materie prime utilizzate. Se cambia la formula chimica non cambiano soltanto le caratteristiche del prodotto che questa determina; possono cambiare i processi produttivi, il mercato e il rapporto con il consumatore, le relazioni tra le imprese produttrici (e cioè il modo di farsi concorrenza). Il legame unico con la scienza rende l'industria chimica un settore di frontiera in quanto ha il compito (si può dire la missione) di rendere utilizzabili per il bene comune e le qualità della vita i miglioramenti e le scoperte scientifiche. Per questo motivo la storia della chimica è strettamente legata a quella delle scienza da cui deriva; la chimica del carbone prima, la petrolchimica poi, la chimica fine, quella delle specialità e sempre più ora le biotecnologie. Così come la storia della scienza degli ultimi due secoli è molto connessa a quella della chimica, la ricerca industriale è nata e si è sviluppata proprio nelle imprese chimiche, perché senza innovazione questa industria ieri come oggi non si può sviluppare. Il legame con la scienza significa che l'industria si sviluppa là dove l'offerta scientifica è elevata. L'Europa ha sempre avuto una delle sue eccellenze scientifiche nella chimica e non a caso può mostrare anche una delle sue poche leadership industriali proprio in questo settore. La chimica però, proprio per le sue caratteristiche cambia continuamente e i successi del passato possono non valere nel futuro. E' interessante notare che l'Europa ha ottenuto con i suoi ricercatori la maggioranza dei Premi Nobel della chimica. Attenzione però: prendendo in considerazione solo gli ultimi 30 anni la situazione è completamente diversa e ben due terzi dei vincitori sono extraeuropei. Un'ultima dimostrazione dell'importanza del legame scienza (e di conseguenza Università) e industria ci viene dal Premio Nobel per la chimica italiana. Il professor Giulio Natta vince il Nobel nel 1963 per le sue ricerche sul polipropilene sviluppate al Politecnico di Milano, ma anche grazie a un'intensa collaborazione con la Montecatini che si è tramutata in una leadership della chimica italiana in questo prodotto valida ancora oggi, anche se l'impresa che lo produce non è più proprietà italiana.


L’industria chimica nel mondo e in Italia

Nell’ultimo secolo l’industria chimica ha occupato una posizione centrale nell’ambito dei processi di sviluppo mondiali. Con un fatturato prossimo ai 2000 miliardi di euro, l’industria chimica si caratterizza per la forte integrazione a valle con gli altri settori industriali, cui fornisce beni intermedi fondamentali.

• Europa, Stati Uniti, e Giappone rappresentano i maggiori produttori mondiali, detenendo, rispettivamente, il 33%, il 28% e il 12% del fatturato chimico mondiale.
• L’industria chimica è sorprendentemente diversificata: i circa 70.000 prodotti in cui si esplica la produzione chimica fanno capo ad una complessa composizione settoriale che non ha eguali in altre industrie.
• Nonostante la pervasività che contraddistingue il settore, solo un quarto della produzione chimica arriva direttamente al consumatore finale. Ciò non contribuisce ad accrescere la "visibilità" di questa industria e rende difficili gli sforzi per promuovere l’immagine della chimica e valorizzare i suoi importanti contributi alla qualità della vita.
• Ma la rilevanza strategica della chimica è legata soprattutto ai processi di innovazione tecnologica che contraddistinguono il settore e ai processi di trasferimento tecnologico che è in grado di innescare presso tutti i settori a valle direttamente e indirettamente toccati dalla produzione chimica.
• La chimica nasce circa 200 anni fa come scienza e ha rappresentato la prima industria "science-based". Tra i settori ad alta tecnologia è quello che più investe in Ricerca e Sviluppo, seguito dai settori dei trasporti, delle telecomunicazioni e dei computer.
• La chimica europea, con una quota del 33% della produzione, detiene la leadership mondiale. Essa contribuisce per il 12% alla formazione del fatturato dell’industria manifatturiera; detiene il 6% dell’occupazione nell’industria; contribuisce al surplus commerciale con uno tra i più ampi saldi attivi tra i settori manifatturieri.
• L’industria chimica europea appare inoltre fortemente concentrata. Secondo una classifica internazionale stilata da CEFIC circa il 30% del fatturato chimico mondiale è realizzato dalle prime 30 società nel mondo, e tra queste ben 17 sono europee. Tra i nomi più importanti basti citare le tedesche BASF e Bayer, la britannica ICI e la francese Aventis.
• Ma l’industria chimica europea non è fatta solo di grandi imprese: quasi il 90% delle imprese chimiche europee ha infatti meno di 250 addetti e in esse trova impiego il 32% degli addetti totali nell’industria.
• Nel contesto europeo l’Italia detiene circa il 13% della produzione chimica e occupa il terzo posto dopo Germania, Francia e subito prima del Regno Unito.
• L’industria chimica italiana ha un fatturato di circa 65 miliardi di euro e occupa 204 mila persone. Con un ammontare di investimenti pari a 3 miliardi di euro, investe in R&S 1,2 miliardi di euro.
• Contrariamente all’opinione corrente, l’industria chimica italiana, come negli altri Paesi, è costituita anche da un numero rilevante di PMI. In Italia queste imprese contribuiscono per il 52% della produzione, mentre il rimanente è diviso tra le grandi imprese (16%) e le multinazionali con produzioni in Italia (32%).
• In Italia operano, secondo i dati più aggiornati, 2094 imprese con più di 10 addetti, più di 6000 se consideriamo anche quelle di dimensioni minori.
• Le ragioni di questa forte presenza di PMI sono diverse. Alcune di tipo generale, connesse alle caratteristiche del nostro Sistema Paese (forte imprenditorialità, creatività delle risorse umane, caratteristiche del sistema industriale); altre sono più specifiche, perché connesse alle caratteristiche del mercato di riferimento (elevata numerosità degli utilizzatori di piccole dimensioni e conseguente necessità di customizzazione).
• L’analisi della distribuzione territoriale mostra un’elevata concentrazione delle attività chimiche nelle regioni settentrionali: ben il 69,2% dell’occupazione chimica totale. Tra le regioni del Nord la Lombardia è quella a più alta vocazione chimica, detenendo ben il 43% dell’occupazione chimica. Il dato appare particolarmente significativo se confrontato con quello relativo all’industria manifatturiera (26,2%).
• L’Italia è uno dei pochi Paesi industrializzati con un deficit negli scambi con l’estero di prodotti chimici (pari a 8,4 miliardi di euro nel 2002).

Ma la chimica italiana è uno dei settori che esporta di più (26,9 miliardi di euro nel 2002, più del 10% del totale dell'industria manifatturiera) e l’orientamento all’export è molto aumentato negli ultimi anni. Il rapporto export/fatturato è infatti passato dal 18% nel 1990 al 38% nel 2002. Non solo, ma per comprendere meglio la situazione del commercio estero italiano, bisogna analizzare il deficit totale con un'ottica settoriale perchè nasconde realtà molto diverse tra loro, con alcuni settori (detergenti e cosmetici, vernici e adesivi) che mostrano importanti saldi attivi. Infine, nel panorama industriale italiano il settore chimico è quello con la più alta percentuale di imprese esportatrici (46.1%), specie tra le PMI.

Si passa dagli organici di base agli inorganici, dalle plastiche e resine ai fertilizzanti, dalle fibre chimiche ai fitofarmaci, dalle biotecnologie alle specialità farmaceutiche e altri ancora, in un quadro estremamente complesso.