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Foresta pluviale amazzonica

Digital Twin promuove l'agroindustria amazzonica su piccola scala

Nel profondo della foresta pluviale amazzonica, il progetto Moiru aiuta un piccolo produttore di oli essenziali a lavorare in modo più intelligente. Nel quadro di una dimostrazione concettuale, mostra come Digital Twin strumenti, tra cui Simcenter STAR‑CCM+ — può fare la differenza lontano dalla fabbrica

screenshot video

Il clima umido dell'Amazzonia offre le condizioni ideali per le piante profumate. Dal 2003, la Cooperativa Campo Limpo (APROCAMP) di Santo Antônio do Tauá fornisce queste colture a Natura, multinazionale brasiliana e principale azienda di bellezza e cura personale dell'America Latina. E dal 2024, la cooperativa si occupa anche dell'estrazione dei loro oli essenziali, permettendo che una parte maggiore del valore rimanga a disposizione della comunità.

Grazie al progetto Moiru, il processo di estrazione degli oli essenziali può ora essere automatizzato. Sviluppato con Natura nell'ambito della nostra iniziativa Tech4Amazonia, il progetto si concentra sull'introduzione delle tecnologie digitali nei processi industriali nelle aree rurali dell'Amazzonia. I nostri ingegneri contribuiscono con la loro esperienza nelle tecnologie di automazione, simulazione e intelligenza dei dati, mentre Natura apporta competenze scientifiche nella socio‑biodiversità e relazioni di lunga data con le comunità locali.

Un processo tradizionale diventa digitale

Tradizionalmente, la produzione di oli essenziali utilizza il vapore: il materiale vegetale viene confezionato in grandi vasche e il vapore passa attraverso la materia organica, vaporizzando gli oli essenziali della pianta, che vengono poi condensati nella fase successiva e separati dall'acqua. La qualità del prodotto finale dipende, tra l'altro, dall'uniformità con cui il vapore attraversa il materiale e dalla stabilità della pressione e della temperatura durante il funzionamento. Per ottenere sempre i migliori risultati, abbiamo deciso di digitalizzare il processo. Perché niente deve essere lasciato al caso.

I nostri ingegneri hanno iniziato mappando in dettaglio la configurazione di estrazione esistente. Ciò includeva la raccolta e la convalida di dati tecnici come disegni CAD, diagrammi di tubazioni e strumentazione e condizioni al contorno, seguite da visite in loco per comprendere l'infrastruttura della cooperativa e i vincoli operativi di un'operazione agroindustriale in Amazzonia. Queste informazioni sono state raccolte per creare un Digital Twin della vasca di estrazione mediante fluidodinamica computazionale (CFD) in Simcenter STAR‑CCM+. Il modello rivela come il vapore si muove attraverso il materiale vegetale, dove si verificano cadute di pressione e come viene distribuita la temperatura all'interno del recipiente, tutti fattori che influenzano direttamente l'efficienza e la riproducibilità dell'estrazione.

Acquisire una conoscenza più approfondita e un migliore controllo sui processi di estrazione è fondamentale per migliorare l'efficienza e generare materie prime di qualità superiore.
Romulo Zamberlan, Direttore delle scienze del futuro e del benessere, Natura

Dall'intuizione all'azione

Screenshot video Natura

Le informazioni acquisite dal Digital Twin sono state poi messe in pratica. Abbiamo iniziato integrando un livello di automazione nel processo di estrazione dell'agroindustria. Un sensore di pressione è stato installato a monte dell'estrattore, è stata posizionata una valvola proporzionale nella linea del vapore e sono stati aggiunti sensori di flusso di massa e temperatura per catturare le variabili chiave di ogni lotto. Questi componenti sono controllati e monitorati tramite un sistema PLC/HMI e un controllo di supervisione, che consente agli operatori di impostare la portata di vapore desiderata, osservare il comportamento del processo e mantenere condizioni operative stabili.

Tutti i dati creati nel processo vengono registrati localmente da Industrial Edge, il che è essenziale nelle aree in cui la connettività può essere limitata. I dati possono quindi essere analizzati con diverse applicazioni.

Miglioramenti misurabili

I risultati della simulazione CFD hanno rivelato che i livelli di pressione per l'estrazione dell'olio essenziale potrebbero essere inferiori fino al 50% rispetto a quelli originariamente utilizzati. Ciò significa una maggiore efficienza energetica della caldaia, un minore consumo di biomassa e acqua e, di conseguenza, una riduzione dei costi operativi e dell'impronta di carbonio. Condizioni di pressione più stabili assicurano che il processo sia ora più sicuro.

Il modello CFD e l'automazione forniscono anche una distribuzione della temperatura più omogenea, essenziale per una volatilizzazione costante dell'olio, una pressione di ingresso e un flusso di vapore più stabili e un migliore controllo del processo per una maggiore efficienza. Questi fattori influenzano direttamente la qualità dell'olio essenziale. Infine, il monitoraggio in tempo reale del flusso di vapore consente di standardizzare e ripetere il processo in modo affidabile per ogni specie vegetale.

screenshot video - natura - Measurable improvements
Acquisire una conoscenza più approfondita e un migliore controllo sui processi di estrazione è fondamentale per migliorare l'efficienza e generare materie prime di qualità superiore.
Romulo Zamberlan, Direttore delle scienze del futuro e del benessere, Natura

Una catena di fornitura più equa

Members of the APROCAMP community have acquired digitalization skills in the framework of the Moiru project.

Oltre a introdurre una maggiore efficienza nel processo di distillazione degli oli essenziali, il progetto Moiru includeva anche un training in automazione, strumentazione e monitoraggio dei processi per i membri della comunità APROCAMP. Ciò significa che non solo sono coinvolti in lavori di estrazione più qualificati, ma partecipano anche direttamente alla digitalizzazione della loro produzione. Natura sta facendo questo tipo di trasformazione in Amazon da più di 25 anni, anche prima del progetto Mouri, la comunità stava già godendo di un aumento del 60% del suo reddito lordo annuo e di un aumento del 25% delle opportunità di lavoro grazie al coinvolgimento nella produzione di oli essenziali.

Ora che il progetto Moiru è stato sottoposto con successo a un proof of concept, i passi successivi includono l'esplorazione di nuove applicazioni, come l'ottimizzazione basata sull'intelligenza artificiale. Inoltre, l'approccio funge da modello per altre agroindustrie.

aprile 2026