Applicazioni innovative di economia circolare per il recupero di bucce di uva rossa da impiegare in ambito cosmeceutico

La valorizzazione degli scarti dell’industria vitivinicola rappresenta uno dei temi più rilevanti nell’ambito dell’economia circolare applicata al settore agroalimentare. Le vinacce di uva rossa, ricche in polifenoli, flavonoidi, proantocianidine e antociani, sono ampiamente riconosciute come una matrice ad alto potenziale biologico, ma la loro piena integrazione in filiere cosmetiche e nutraceutiche richiede processi estrattivi robusti, controlli avanzati di sicurezza e sistemi predittivi affidabili. Le attuali tecnologie prevedono metodologie estrattive idroalcoliche e protocolli di purificazione già consolidati in letteratura, ma spesso non ottimizzati per garantire riproducibilità industriale, stabilità dei fitocomplessi e uniformità del contenuto in attivi. Parallelamente, gli studi sulle attività biologiche degli estratti evidenziano un forte potenziale antiossidante, antinfiammatorio e fotoprotettivo, soprattutto quando si utilizzano sistemi di veicolazione innovativi come liposomi e glicerosomi, che migliorano la biodisponibilità e proteggono i principi attivi da degradazioni fotochimiche o termiche.

A questo contesto scientifico si affianca una crescente attenzione verso l’uso dell’intelligenza artificiale per la previsione della shelf life e la gestione dinamica dei processi produttivi. Sebbene in letteratura esistano già sistemi sensoriali IoT e modelli predittivi per alimenti deperibili, manca una soluzione integrata che unisca sensoristica, acquisizione dati, analisi predittiva e tracciabilità specificamente tarata sulle biomasse vinicole. PERBACCO si inserisce in questo scenario proponendo un approccio multidisciplinare e integrato, che unisce fitochimica, tecnologia formulativa e monitoraggio intelligente. In questo quadro, UNIVERLAB svolge un ruolo chiave nel colmare il divario tecnologico tra analisi chimica, dati ambientali e predizione della stabilità, sviluppando un sistema IoT–AI avanzato, modulare e scalabile, capace di trasformare dati grezzi in informazioni operative per migliorare qualità, sicurezza e sostenibilità della filiera.

L’Operational plan del progetto PERBACCO si articola in cinque Work Package sinergici e progressivi. I primi due, coordinati dall’Università di Messina, includono la caratterizzazione chimica e microbiologica delle matrici, lo sviluppo e la standardizzazione dei protocolli estrattivi, nonché lo studio delle attività biologiche degli estratti attraverso saggi antiossidanti, antinfiammatori, fotostabilità e modelli 3D di epidermide ricostituita. PRIGEN guida le attività di WP3 dedicandosi alla formulazione di integratori e prodotti cosmetici tramite tecnologie avanzate di delivery (liposomi, glicerosomi, emulsioni, particelle polimeriche), alla produzione dei lotti pilota e allo studio di stabilità e funzionalità delle formulazioni prototipali.

Il cuore tecnologico del progetto è rappresentato da WP4, dove UNIVERLAB sviluppa un sistema di monitoraggio ambientale e predizione della shelf life, integrando componenti hardware (ESP32, sensori digitali e analogici), firmware ottimizzato, protocolli di comunicazione sicuri, architettura dati scalabile e un modello AI basato su Random Forest con errore medio inferiore al 5%. Il sistema, progettato per funzionare in condizioni operative reali, assegna un valore predittivo all’evoluzione dell’analita target, generando insight per la gestione qualità. L’integrazione IoT–AI è resa possibile grazie alla collaborazione tra UNIVERLAB, consulenti esterni e i partner scientifici che forniscono dataset, parametri chimici e condizioni sperimentali.

WP5 conclude il progetto con la produzione pilota, la validazione industriale dei prototipi (cosmetici, integratori, sistema di monitoraggio) e l’analisi delle potenzialità di mercato, inclusa la valutazione brevettuale. La gestione del progetto prevede revisioni trimestrali, monitoraggio dei deliverable, verifiche tecnico-scientifiche e controlli economici. L’organizzazione complessiva garantisce coerenza operativa, tracciabilità delle attività e un forte allineamento tra esigenze di ricerca, applicazioni industriali e scalabilità tecnologica.

Il progetto PERBACCO ha conseguito risultati significativi lungo l’intera filiera scientifica, tecnologica e applicativa. Le attività di WP1 e WP2 hanno portato alla piena caratterizzazione delle vinacce di uva rossa, dimostrando l’assenza di contaminanti critici e confermando l’elevata densità fenolica della matrice, con contenuti rilevanti di fenoli totali, flavonoidi, antociani e proantocianidine. Gli studi biologici hanno evidenziato un marcato profilo antiossidante e antinfiammatorio, oltre a una solida fotoprotezione dimostrata su epidermide umana ricostituita. Gli estratti selezionati sono stati quindi applicati allo sviluppo di formulazioni cosmetiche e nutraceutiche innovative: PRIGEN ha realizzato liposomi altamente stabili (incapsulamento >90%) e prodotto tre prototipi cosmetici (Latte Solare SPF50, Crema e Siero Couperose), oltre alla realizzazione di un integratore con elevata biodisponibilità e attività antiossidante quantitativa.

Sul fronte tecnologico, UNIVERLAB ha completato un sistema avanzato di monitoraggio, integrando hardware, firmware e AI predittiva. Il prototipo, testato su 50 L di vinaccia in condizioni operative reali, ha dimostrato affidabilità, robustezza e capacità predittiva, con funzionalità quali misure configurabili, sincronizzazione temporale, logging multi–formato, calibrazione dinamica e dashboard interattiva. L’errore di predizione inferiore al 5% conferma l’efficacia del modello e apre la strada alla sua estensione industriale.

La produzione pilota ha validato la stabilità, la sicurezza e la trasferibilità industriale dei prototipi cosmetici e nutraceutici, mentre gli studi di mercato hanno evidenziato interessante potenziale commerciale e margini competitivi elevati.