Infrastrutture per la ricerca e sviluppo: Einstein Telescope 

Autori: Gianfranco Atzeni, Bianca Biagi, Stefano Cuccuru, Luca Deidda, Giacomo Oggiano e Leonardo Vargiu

Einstein Telescope (ET) è il nome dell’avveniristica infrastruttura di ricerca europea progettata per la ricezione e lo studio delle onde gravitazionali, il “nuovo messaggero” che, intercettato per la prima volta dai rilevatori Virgo (Italia) e Ligo (USA), ha rivoluzionato l’astronomia e la fisica, inaugurando l’era dell’osservazione multi-messaggera dei fenomeni che raccontano la storia dell’universo. ET sarà un osservatorio di terza generazione che darà un contributo fondamentale alla ricerca nei campi della fisica e dell’astronomia perché permetterà di osservare fenomeni avvenuti molto più addietro nel tempo e dunque assai più vicini al momento del Big Bang di quanto sia stato possibile osservare finora.

L’innovazione tecnologica e la diffusione di nuove tecnologie, lo sviluppo e la diffusione di competenze sono i motori della crescita strutturale della produttività, condizione necessaria per un processo di sviluppo socioeconomico sostenibile perché inclusivo ed eco-compatibile. L’evidenza empirica suggerisce che le grandi infrastrutture di ricerca hanno da questo punto di vista una valenza strategica, dato che incidono significativamente sui processi di creazione e diffusione di tecnologie e competenze. Tali processi risultano avere un ruolo chiave nel dare un impulso sia alla capacità innovativa che alla crescita economica del territorio limitrofo e della regione in cui le grandi infrastrutture per la ricerca operano. ET non è un’eccezione, in quanto la sua costruzione e le attività di ricerca sperimentale che si svolgeranno nell’infrastruttura richiederanno lo sviluppo di tecnologie ad hoc in molteplici settori, tra cui la meccanica di precisione, la metallurgia, la sensoristica sismica, l’ottica, le tecnologie quantistiche e la gestione di una imponente mole di dati grazie all’intelligenza artificiale. ET rappresenta dunque una opportunità straordinaria per la scienza, per l’industria nazionale, già leader in questo campo con il rilevatore Virgo in Toscana, e per la Sardegna.

Perché in Sardegna? La straordinaria sensibilità di ET impone che l’ambiente in cui sarà costruito sia il più possibile protetto da vibrazioni del terreno. Per questa ragione si è scelta la Sardegna, una delle regioni meno sismiche in Europa e a bassa densità di popolazione. Questo vantaggio assoluto si sposa con altre condizioni che assegnano all’Isola un potenziale vantaggio comparato nell’ospitare grandi infrastrutture di ricerca come ET. 

La costruzione e il funzionamento di ET determinano una domanda di beni e servizi che stimola la produzione. La valutazione di questo impatto sulla domanda aggregata si basa sulla stima di effetti diretti e indotti. Gli effetti diretti sono misurati dal valore di beni e servizi prodotti dalle imprese aggiudicatarie delle gare d’appalto relative alla costruzione e al funzionamento di ET. Gli effetti indotti sono misurati invece dal valore dei beni e servizi intermedi necessari a tali imprese per produrre i beni e servizi necessari alla costruzione e al funzionamento di ET. Data questa definizione è evidente che alla base della stima degli effetti indotti c’è la stima di effetti moltiplicativi generati, lungo la catena del valore ovvero dell’approvvigionamento, dalle spese associate alla costruzione e al funzionamento di ET. Gli effetti diretti e indotti sono misurati in termini di valore lordo della produzione, valore aggiunto e occupazione.

In questo contributo, riportiamo in sintesi le stime riportate nello studio condotto da Atzeni et al. (2020). La quantificazione dei tempi attesi di costruzione e funzionamento e la stima dei flussi di domanda di beni e servizi legata alle due fasi si basa su varie fonti d’informazione, tra cui interviste a un panel di esperti del settore, studio progettuale preliminare dell’infrastruttura, tavole input-output Istat 2014 disaggregate su 63 settori, dati contabili e di altra natura relativi al funzionamento dell’European Gravitational Observatory (EGO) di Cascina (Pisa), che ospita Virgo, e dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) de L’Aquila. 

La stima dell’impatto della fase di costruzione si basa su un tempo di costruzione atteso di 9 anni. La Tabella 1 riporta l’effetto complessivo sulla domanda di beni e servizi, l’effetto potenziale in termini di valore aggiunto, ovvero di PIL, al netto della duplicazione di valore relativo ai beni e servizi intermedi impiegati. La tabella riporta l’effetto diretto e indotto sia in termini di semplice somma dei flussi annui, sia in termini di valore attuale, ottenuto scontando i flussi annui prima di procedere alla somma. 

Tabella 1 Costruzione: Impatto potenziale sulla produzione complessiva, valore aggiunto (milioni di euro) e occupazione (unità annue di lavoro a tempo pieno equivalenti)

Fonte: Elaborazioni CRENoS da Atzeni et al. (2020)

Sono inoltre riportati gli effetti attesi sull’occupazione, misurati in unità annue di lavoro a tempo pieno equivalenti. I posti di lavoro su base 9 anni (durata attesa della costruzione) si ottengono dividendo per 9 i numeri in Tabella 1. Il dato totale è quindi pari a 4.000 circa. Ovviamente, questo dato si riferisce a tutte le imprese coinvolte, in Sardegna, in Italia e nel resto del mondo. Nel caso della costruzione, la distribuzione geografica attesa dell’impatto è 65-75% per la Sardegna e Italia e per il 35-25% per l’Europa-resto del mondo. 

La Tabella 2 riporta gli effetti relativi alla fase di funzionamento.

Tabella 2 Funzionamento: Impatto potenziale sulla produzione complessiva, valore aggiunto (milioni di euro) e occupazione (unità annue di lavoro a tempo pieno equivalenti).

Fonte: Elaborazioni CRENoS da Atzeni et al. (2020). 

Lo sviluppo sostenibile e inclusivo della società passa per la produzione e la diffusione di nuova conoscenza, tecnologia e competenze. La valutazione d’impatto di ET non può prescindere dal contributo che quest’infrastruttura può dare in tale ambito. Lo studio di Atzeni et al. (2020) fornisce una valutazione preliminare dell’impatto sociale di ET basata su 5 dimensioni, secondo gli standard della letteratura in materia (OECD, 2019; Rochow, 2011; JASPERS, 2013; Florio et al. 2016; Florio e Sirtori, 2014; Robbiano, 2022): impatto scientifico, sviluppo di competenze, spillover tecnologici, attrattività scientifica, impatto ambientale. Per ogni dimensione, la quantificazione dell’impatto è inevitabilmente una sottostima del valore complessivo che non è possibile stimare perché molti dei fenomeni rilevanti sono estremamente difficili, se non impossibili, da misurare. Sulla base dei dati disponibili su infrastrutture di ricerca per certi versi simili ad ET, si stima che ET consentirà la produzione di 13.500 pubblicazioni scientifiche, a cui corrisponde un valore quantificabile (che è misura parziale dell’impatto) secondo la tecnica proposta da Florio et al. (2016) pari a 147 milioni di euro. Lo sviluppo di competenze può essere in parte misurato valutando gli effetti dell’esperienza lavorativa presso ET dei ricercatori sul loro profilo stipendiale durante le fasi iniziali della loro carriera. La stima è di un impatto su trent’anni di carriera per coorte di giovani ricercatori che transiteranno presso ET pari a 6,75 milioni di euro. Gli spillover tecnologici riguarderanno la diffusione di nuove tecnologie funzionali allo sviluppo di nuovi prodotti e servizi; l’apertura a nuovi mercati nazionali e internazionali; con conseguenze per lo sviluppo di nuove divisioni all’interno di imprese esistente e per la nascita di nuove imprese. Sulla rilevanza di tali effetti è utile riportare gli esiti della survey condotta da Dal Molin e Previtali (2019) su 200 imprese fornitrici di infrastrutture di ricerca targate INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare). Lo studio rivela effetti significativi in termini di learning and innovation e di accesso a nuovi mercati, con le relative ricadute in termini di redditività e fatturato. Infine, Robbiano (2022) identifica l’effetto causale di una grande infrastruttura (Italian Institute of Technology) per la ricerca sulla capacità innovativa, competenza scientifica e crescita economica locale e regionale della provincia di Genova. L’effetto è determinato dai meccanismi socioeconomici sopraelencati e da economie di agglomerazione innescate dall’attrazione sul territorio di aziende altamente tecnologiche, ricercatori altamente qualificati e dottorandi talentuosi, così come lo sviluppo di conoscenze di base e competenze locali, le relazioni industriali e le economie di rete.

Quando sarà disponibile il progetto esecutivo di ET sarà possibile una stima degli effetti di spillover relativi alla costruzione e al funzionamento dell’infrastruttura. Per quanto riguarda infine l’impatto ambientale, ET è una infrastruttura sotterranea a impatto ridotto e vincola le attività in superficie. Per garantire il corretto funzionamento dell'infrastruttura, è necessario mantenere un ambiente silenzioso nell'area di insediamento. Di conseguenza, non saranno consentite attività produttive che generano rumore; attività che peraltro sono generalmente impattanti sull’ambiente. La costruzione di ET è quindi funzionale a preservare lo stato naturale dei luoghi in superficie nel territorio di Lula, Bitti e Onanì. Non solo, il materiale ricavato dagli scavi delle gallerie servirà a opere di ripristino o restauro ambientale in un territorio che mostra le cicatrici di una intensa attività estrattiva nel settore del granito. 

Il progetto ET ha ricevuto l’approvazione dell’European Strategy Forum for Research Infrastructure (ESFRI). Nella proposta approvata da ESFRI, la Sardegna, ed in particolare il territorio tra Bitti, Lula e Onanì, con base logistica nell’ex miniera di Sos Enattos è uno dei due siti ufficialmente candidati ad ospitare ET. Nel 2024, sarà presa la decisione finale su quale sito ospiterà l’infrastruttura. Si giocherà tutto sulla credibilità delle candidature. L’idea di ET è credibile perché vagliata e promossa dalla comunità scientifica internazionale. Da un punto di vista geofisico, questo luogo rappresenta la migliore scelta possibile in Europa. La natura ci ha regalato un silenzio che metterebbe lo strumento nelle condizioni migliori per captare le onde gravitazionali. Se ET venisse installata a Lula, potrebbe funzionare come catalizzatore dei migliori talenti nel campo della fisica e dell'astrofisica interessati a condurre esperimenti in loco per periodi più o meno lunghi. Questo, a sua volta, potrebbe far diventare Lula un vero e proprio hub per la diffusione di tecnologia, con ovvie ricadute positive sul territorio circostante. 

ET aggiungerebbe valore al già cospicuo insieme di infrastrutture di ricerca presenti in Sardegna. Queste includono SarGrav, che attualmente opera a Sos Enattos, il progetto Aria presso la miniera di Monte Sinni, il radio telescopio di San Basilio, lo Space Propulsion test di Villaputzu, il Distretto Aerospaziale, il CRS4, l'agenzia per la ricerca Sardegna Ricerca, e le Università di Cagliari e Sassari.

I governi nazionali e regionali che si sono succeduti in questi anni hanno mostrato di credere nell’iniziativa erogando finanziamenti ad hoc e l’INFN ha condotto e conduce varie attività di sperimentazione. Per la credibilità della proposta occorre preservare il silenzio e quindi che non vengano concesse autorizzazioni per parchi eolici nella zona o altre attività produttive che creano rumore. Inoltre, il governo del Paese ospitante dovrà contribuire alla costruzione dell’opera, per cui occorre adesso un impegno chiaro sia da parte del governo sia della RAS. Infine, occorrerebbe dare assistenza finanziaria alle opere infrastrutturali che, sulla base delle indicazioni del comitato scientifico proponente, potrebbero accrescere la credibilità della candidatura sarda.

Bibliografia e Fonti statistiche

Atzeni G., Biagi B., Cuccuru S., Oggiano G., Vargiu L. (2020), Einstein Telescope: An assessment of its economic, social and environmental impact in Sardinia, Mimeo

Dal Molin M. e Previtali E. (2019), Basic research public procurement: the impact on supplier companies, Journal of Public Procurement.

Florio M., Forte S. e Sirtori E., (2016), Forecasting the socio-economic impact of the Large Hadron Collider: A cost benefit analysis to 2025 and beyond, Technological Forecasting and Social Change, 112, 38-53.

JASPERS, 2013. Project Preparation and CBA of RDI Infrastructure Project. Staff Work- ing Papers, JASPERS Knowledge Economy and Energy Division.

OECD (2019), Reference framework for assessing the scientific and socio-economic impact of research infrastructures, STI Policy paper.

Robbiano S. (2022), The innovative impact of public research institutes: Evidence from Italy, Research Policy, Elsevier B.V., 51(10), p. 104567. doi: 10.1016/j.respol.2022.104567.

Gianfranco Atzeni. Ricercatore CRENoS dal 1999, è professore associato di Economia Politica presso l’Università di Sassari (DiSEA). Si occupa di economia applicata alle tematiche del finanziamento degli investimenti e dell'innovazione, delle relazioni tra banche e imprese e di tematiche relative allo sviluppo sostenibile

Bianca Biagi. Ricercatrice CRENoS dal 1998, è professore associato di Politica Economica presso il Dipartimento di Scienze Economiche e Aziendali dell’Università di Sassari. Fra i suoi principali interessi di ricerca vi sono la migrazione interregionale, gli effetti della crescita sulla qualità della vita, l’analisi economica dei sistemi turistici.

Stefano Cuccuru. Geologo, docente a contratto presso l’Università di Sassari, esperto di Geologia strutturale, tettonica, analisi spaziale.

Luca Deidda. Ricercatore CRENoS, è professore ordinario di Economia Politica presso l'Università di Sassari. I suoi interessi di ricerca sono relativi a crescita economica e sviluppo finanziario, fragilità finanziaria, mercati competitivi in condizioni di asimmetria informativa, funzione di segnalazione dei prezzi.

Giacomo Oggiano. Professore ordinario di Geologia in pensione presso l’Università di Sassari, esperto di Geologia strutturale, tettonica,  geodinamica, autore di numerose pubblicazioni sulle più importanti riviste scientifiche internazionali del settore.

Leonardo Vargiu. Dottorando in Scienze Economiche Regionali presso il Gran Sasso Science Institute (GSSI) di l’Aquila. Gli interessi di ricerca includono lo sviluppo regionale, l’economia della scienza e dell’innovazione.