Presentazione tenuta al convegno AIM "Tradizione e innovazione del rame e delle sue leghe", il 15 giugno 2017. Ecco alcuni settori che hanno visto alcune novità riguardo alle applicazioni del rame: salute (antibattericità), produzione di cibo (acquacoltura), ingegneria (stampa 3D), architettura (leghe rame-alluminio), elettricità (batterie Cu-Zn).

1. Milano, 15 giugno 2017 - Convegno AIM
Tradizione e innovazione del rame e delle leghe
Applicazioni innovative o
non convenzionali
Marco Crespi - Istituto Europeo del Rame

2. Indice
1. Rame negli ospedali, e non solo…
2. Acquacoltura
3. Stampa 3D
4. Cuprallumini per edilizia
5. Un metallo antico, rivolto al futuro
6. Bibliografia e approfondimenti
Nella prima diapositiva: Laurent Grasso Anechoic Wall , (2010)

3. 1. Rame negli ospedali, e non solo…

4. Rame e sue leghe:
applicazioni antibatteriche
Esempi di rame usato in funzione antibatterica:
• Tubazioni per acqua potabile (anti-legionella)
• Monete
• Condizionamento dell’aria
• Superfici di contatto
CuNi25
CuZn20Ni5

5. Rame antibatterico e clinical trial
Un po’ di storia
1) 1983: le maniglie in ottone ospitano meno batteri
2) 2008: al Selly Oak Hospital (UK), il primo importante clinical trial
3) 2010: Asklepios Clinic (D), si osserva una diminuzione delle infezioni
www.europeanhospital.com: “Copper Fittings beat bacteria”
T.J. Karpanen, A.L. Casey, P.A. Lambert, B.D. Cookson, P. Nightingale, L. Miruszenko, T.S.J. Elliott: ”The antimicrobial efficacy of copper alloy
furnishing in the clinical environment: a crossover study”
P.J. Kuhn: “Doorknobs: a source of nosocomial infection?”
Ottone Cu 60%
Ottone, Cu 70%
Composito Cu ~70%CuZn21Si3 + CuZn23Al3Co

6. Clinical trial USA (3 ospedali)
(2007-2011)
Tre ospedali: Medical University of South Carolina (6 stanze); Memorial
Sloan Kettering Cancer Center (6); Ralph H. Johnson Veterans
Administration Medical Center (4).
Terapia intensiva: sponde dei letti; tavolini mobili; braccioli delle poltrone;
piantane porta-flebo. Monitor, pulsanti dei dispositivi di chiamata, mouse.
Durata complessiva: dic.2007 – giu.2011 (in tre fasi)
Da: H.T. Michels, C.W Keevil, C. Salgado, M.G. Schmidt: “From Laboratory research to a clinical trial: copper alloy surfaces kill bacteria and
reduce Hospital-acquired infections”
Cu 99,99%
Cu 90%Cu 90% Cu 75-95%

7. Clinical trial USA (3 ospedali)
Risultati seconda fase
Batteri isolati
nelle stanze
Somma sui 6 oggetti, media
(cfu/100cm2)
rame 2.521
non rame 14.813
riduzione: 83%
Sponde dei letti
Valori medi (cfu/100cm2)
rame 366
non rame 6.471
Da: Michael G Schmidt, Hubert H Attaway,e al.: “Sustained Reduction of Microbial Burden on Common Hospital Surfaces through Introduction of
Copper”

8. Clinical trial USA (3 ospedali)
terza fase
Oggetto Rame
(tot: 294)
Non rame
(tot: 320)
No HAI o colonizzazione 273 (92,86%) 279 (87,19%)
HAI e/o colonizzazione 21 (7,14%) 41 (12,81%)
• Solo HAI (1) 10 (3,40%) 26 (8,12%)
• Solo colonizzazione (2) 4 (1,36%) 12 (3,75%)
Dati su 614 pazienti;
durata: 11 mesi
(HAI: Healthcare Acquired Infections)
(1) P= 0.013
(2) P= 0.063
Da: Cassandra D. Salgado ed al.: “Copper Surfaces Reduce the Rate of Healthcare-Acquired Infections in the Intensive Care Unit”

9. Clinical trial Cile
Reparto pediatrico
Hospital de Ninos Roberto del Rio, Santiago: 16 stanze (8+8) nei reparti di
terapia intensiva e intermedi
Camere con anche con più 2 letti
Durata: 12 mesi (in due fasi)
Da: M.G. Schmidt; B. von Dessauer; C. Benavente; D.Benadof; P. Cifuentes; A. Elgueta; C. Duran; M.S. Navarrete: “Copper Surfaces are
Associated with Significantly Lower Concentrations of Bacteria on Selected Surfaces within a Pediatric Intensive Care Unit”

10. Clinical trial Cile
Reparto pediatrico
Oggetti: sponde dei letti, culle, rubinetti, piantane portaflebo e banchi di
lavoro.
C23000
(CuZn15)
C27200
(CuZn36)
C69300
(CuZn21Si3P)

11. Clinical trial Cile
Reparto pediatrico
Stanza n. oggetti val. medio
cfu/100cm2
val. mediano
cfu/100cm2
Rame 668 172 0
Non rame 652 1381 574

12. Clinical trial Cile
Reparto pediatrico
”This study showed that through a reduction to burden,
through this intervention in the PICU, the HAI rates
decreased from 13.0 per 1,000 patient days for patients
treated in the control settings to 10.6 per 1,000 patient days
for patients treated in rooms with a limited number of copper
objects [….].
Although the relative risk reduction failed to achieve
statistical significance, we are encouraged that through
reducing burden with copper surfaces, we were able to
observe fewer infections among patients within the PICU.”

13. Clinical trial
….ma il rame, conviene?
• Quante infezioni avvengono
nel mio ospedale/reparto?
• Quanto costa una giornata
in ospedale al SSN?
• Quante infezioni
potrebbe evitare il rame?
• Quanto costano gli
elementi in rame?

14. Clinical trial
….ma il rame, conviene?
• Costo extra per i componenti in rame: 52 K$
• Infezioni evitate nelle stanze in rame: 14
• Durata della fase 3: 338 giorni
• Costo per trattare 1 infezione: 28,4 K$ (x14 = 397,6 K$)
• Costi evitati 397,6 K$ : 338 giorni = 1.176 $/giorno
Stima effettuata sui clinical trial USA:
Payback 52 K$ : 1176 $/giorno = 44,2 giorni
Da: H.T. Michels, C.W Keevil, C. Salgado, M.G. Schmidt: “From Laboratory research to a clinical trial: copper alloy surfaces kill bacteria and
reduce Hospital-acquired infections”

15. Tom Elliott (microbiologo e vice-direttore):
“The cost of fitting out the trial ward (a 20-bed
general medical ward) was equivalent to the
cost of just one-and-a-half infections”
Ospedale “Selly Oak”, Birmingham (UK)
Clinical trial
….ma il rame, conviene?

16. Rame negli ospedali
Anche un clinical trial sugli
stetoscopi:
su quelli in lega di rame:
-91% di batteri
Da: Michael G. Schmidt et al: Antimicrobial copper alloys decreased bacteria on stethoscope surfaces”
C87610
(Cu 90, Zn3, Si 3 + Fe, Mn, Pb)
C70600
(CuNi10Fe1Mn)

17. Il rame in asili e scuole
Asilo Kanaja e asilo Ojima a Fukushima (Giappone)

18. I «risparmi» con il rame: non solo ospedali
5 scuole elementari, con maniglie e corrimano in
ottone.
Dati presi dalla 40a settimana 2011 alla 15a del
2012). Si sono rilevate le assenze.
Efstathiou et al.: P370: Antimicrobial copper (Cu+) implementation and its influence to the epidemiological data in elementary school population.
Antimicrobial Resistance and Infection Control 2013 2(Suppl 1):P370.
“….Clinical morbidity index of
students was recorded at 36,01%
(average 5 schools), while in the
community the same period (2011-
2012) the rate was 48,8%..”
Cu 63%, Zn 37%,
low Pb

19. Nei trasporti
Infrastrutture dei trasporti
Parcheggio aeroporto San Paolo del BrasileStazione Santiago Bueras, Santiago del Cile

20. Nei trasporti
Solaris Urbino 12: Best City Bus 2017
Sostegni in lega rame-zinco-nickel:
• antibatterici
• leggeri
• colore stabile nel tempo

21. 2. Acquacoltura

22. Installazioni con reti in lega di rame
Installazione ad Nireus, Grecia
Dove?
Cile
Giappone
USA
Canada
Scozia - UK
Norvegia
Grecia
…

23. Reti in lega di rame: perché?
Confronto tra gabbie in lega di rame e nylon
Migliora la salute dei pesci
Riduce la manutenzione
Impedisce l’entrata dei predatori e/o la fuga
Mantiene il volume delle gabbie
Completamente riciclabile
Non danneggia l’ambiente marino
Economica
UR30®
(Cu 66%; Sn 0,6%;
Al 0,6; Zn rem.)

24. Reti in lega di rame, ricerca condotta a
Cefalonia
Da: Efstathiou P.A., Kouskouni E., Karlovasiti V., Manolidou Z., Efstathiou A.P. : “Use of copper alloy cage in floating fish culture for the farming
og mediterranean marine fish”
No biofouling was detected in the brass cage in contrast to
the nylon cage.
The fish from the copper alloy cage were of greater lenght
and weight compared to those raised in the nylon cage.

25. Reti in lega di rame: aspetto negli anni

26. Reti in lega di rame
Materiale: UR30®
Diametro: 3 mm
Maglie: 20 x 20 mm
Perimetro della gabbia: 50 m
Altezza della gabbia: 10 m

27. 3. Stampa 3D
Foto: NASA/MSFC/Emmett Given

28. Il rame alla NASA: la camera di combustione
dei razzi
Dentro la camera di
combustione si sfiorano i
3000°C: come evitare la
fusione?
Foto: NASA/MSFC/Emmett Given
Oltre 200 intricati canali di
raffreddamento, dove passa
idrogeno a T inferiori a 100°K
GRCop-84
(lega Cu-Cr-Nb)

29. Il rame alla NASA: la camera di combustione
dei razzi
8.255 strati, fondendo rame in polvere in 10 giorni e 18 ore
Foto: NASAGRC/Laura Evans
Componente in grandezza
naturale, rivestito poi in
lega di nickel
Obbiettivo: creare un
processo ripetibile, e
ridurre tempi e costi di
fabbricazione

30. 4. Cuprallumini per edilizia
Padiglione EAU a EXPO 2015 a Milano, Arch. Foster + Partners

31. Una lega «dorata» di rame
Gioielleria Serafino Consoli a Grumello del Monte (BG), arch. Mangili
CuAl5Zn5Sn1

32. Una lega «dorata» di rame
Mercatini di Natale a Lubecca (D), ARCHTM Ingenieure

33. Evoluzione delle leghe di rame in edilizia
2017
2013
2017
2011
Conservatorio Claude Debussy a Parigi, Francia; BasaltArchitecture architectes 10 Weymouth Street a Londra, Make Architects
CuZn15
Cu-DHP

34. Evoluzione della lega rame-alluminio
2012
2017
Deptford Lounge a Londra (UK), Pollard Thomas Edwards Architect

35. 5. Un metallo antico, ma rivolto al futuro

36. Batterie rame-zinco, 200 anni dopo Volta

37. Auto elettrica
Thomas Edison su una Stidebaker Electric, 1903 Ricarica di una Tesla Model S, 2016
Tesla: circa 45 kg di rame contenuto nel rotore. Presente
anche nello statore, nei collegamenti elettrici e nella batteria

38. Bibliografia e approfondimenti
Siti internet
www.copperalliance.it
www.copperconcept.org/it
www.cuaquaculture.org/
www.nasa.gov
www.antimicrobialcopper.org/uk
www.copper-life-cycle.de
www.cumulusenergystorage.com

39. Bibliografia e approfondimenti
Siti internet
www.copperalliance.it/industria/innovare-con-il-rame

40. Viale Sarca 336 - 20126 Milano
info@copperalliance.it - www.copperalliance.it