PARTE II
LE INVENZIONI DI GIULIO NATTA: 4000 BREVETTI, RAGGRUPPATI IN 333 FAMIGLIE

Presentazione

Oltre alla sua attività di scienziato, sin dai suoi primi anni di vita accademica, Giulio Natta ha sviluppato una rilevante attività di inventore, che ha portato al deposito di un numero considerevole di brevetti industriali, diversi dei quali hanno trovato importanti applicazioni industriali.

Il primo brevetto italiano di G. Natta, dal titolo “Procedimento di preparazione sintetica di idrocarburi liquidi”, è stato depositato il 12 aprile 1927 e concesso poi con il numero 257.990. L’ultimo, dal titolo “ Procedimento per la preparazione di terpolimeri di etilene, propilene e 1,3-butadiene”, è stato depositato l’11 dicembre 1969 e concesso il 2 novembre 1970 con il numero 879.026.

I brevetti di Giulio Natta si possono distinguere in:

a) brevetti depositati in Italia, in gran parte frutto di collaborazioni con aziende e Enti nazionali che, per la quasi totalità, sono stati depositati (estesi) all’estero (298 famiglie);
b) brevetti, frutto di collaborazione con la società Montecatini, costituiti ciascuno dalla fusione di due o tre brevetti italiani, depositati solo all’estero – anche fino al 1987 – (con eventuali modifiche/integrazioni) (29 famiglie);
c) brevetti, frutto di collaborazione con l’azienda svizzera Lonza A.G. (6 famiglie).

Ciascuna delle “famiglie” comprende, per i gruppi a) e c) il brevetto principale e quelli corrispondenti (eventualmente) depositati in altri paesi e, per il gruppo b) un solo “caso Montecatini” (v. “Tabulato Montecatini”), indipendentemente dal fatto che per un dato “caso” siano stati depositati e concessi più di un brevetto per un dato paese e che i brevetti concessi nei vari paesi siano tra loro coincidenti o meno.
E’ da osservare che diversi “casi Montecatini” sono stati interessati da un numero elevato di depositi all’estero (fino a 100 in più di 70 paesi, v. ad esempio il caso U59+U63+UT76 del Tabulato Montecatini) – talvolta previa scissione in più brevetti per un singolo paese – poi concessi con un numero proprio, non necessariamente alla stessa data: ad esempio, per il caso Montecatini U59+U63 sono stati depositati 5 brevetti in Germania, 8 in Canada e, tra il 1955 e il 1983, 15 negli USA, 7 dei quali – ovviamente tra di loro diversi – concessi tra il 1963 e il 1971.

Il numero complessivo dei brevetti recanti il nome di Giulio Natta, concessi in Italia e all’estero, è di poco meno di 4000 unità.

Le “invenzioni” descritte nei brevetti di Natta hanno sempre riguardato argomenti di grande interesse pratico per le epoche alle quali risalgono: alcuni temi trattati sono tuttora di attualità.
Un primo importante gruppo sviluppato tra il 1927 e il 1937 nell’ambito di rapporti con la Montecatini ha riguardato la sintesi (ad alta pressione: fino a 400 atm) dell’alcool metilico e di alcooli superiori e la preparazione delle miscele di gas (ossido di carbonio e idrogeno) necessarie per tali sintesi. Ampie ricerche sugli stessi argomenti venivano allora condotte in Germania. I brevetti sulla sintesi del metanolo e sulla preparazione di nuovi catalizzatori hanno portato alla realizzazione di impianti industriali in Italia e all’estero. Gli alcooli superiori sono ritornati di attualità per un loro utilizzo nel settore dei carburanti per autotrazione.
Per la notorietà raggiunta da Natta a livello internazionale in questi campi gli fu chiesto, tra gli anni ’40 e ’50, di scrivere specifiche monografie apparse su testi americani e tedeschi tra i più qualificati.
I brevetti per l’ottenimento delle miscele di ossido di carbonio e idrogeno necessarie per la sintesi degli alcooli si basavano sulla gassificazione del carbone e della lignite – tecnologie anch’esse oggetto di ricerche in Germania – che hanno poi trovato imponenti applicazioni nella stessa Germania durante l’ultimo conflitto mondiale e, tuttora, in Sud Africa, negli USA, in Cina e in altri paesi industrializzati.
Il gassogeno sperimentale sul quale Natta ha effettuato queste ricerche venne installato in un cortile dell’Istituto di Chimica Industriale del Politecnico di Milano, dove ha continuato a fare mostra di se fino agli anni ’60.
In tempi di autarchia, nell’ambito di rapporti con industrie nazionali (O. De Nora, BPD, Baslini), Natta si dedicò all’ottenimento di composti chimici a partire da materie prime vegetali, mettendo a punto procedimenti coperti poi da brevetti. Si può affermare che, anche in questo campo, Natta è stato un precursore, dato il recente resuscitato interesse dell’argomento.
Al gruppo di brevetti sulla sintesi del metanolo fece poi seguito quello sulla preparazione della formaldeide a partire da metanolo.
Con l’ultima guerra mondiale si presentò, anche in Italia, l’esigenza di produrre gomma sintetica. Venne quindi creato l’Istituto per lo Studio della Gomma Sintetica con il quale Natta fu chiamato a collaborare. All’epoca, come oggi, la gomma sintetica più importante era quella a base di copolimeri butadiene - stirene. Natta si occupò così della preparazione dello stirene e, soprattutto, dell’ottenimento del butadiene ad alta purezza necessario per la sua copolimerizzazione con lo stirene. A tale scopo egli mise a punto un brillante e originale processo (l’“absorbimento frazionato”) per la separazione spinta del butene-1 dal butadiene, processo che venne brevettato e trovò subito applicazione industriale.
Negli anni ’40 veniva scoperta in Germania una interessante sintesi (l’idroformilazione – “oxosintesi”), la quale consentiva, operando ad alta pressione, di addizionare ossido di carbonio e idrogeno sulle olefine, con l’ottenimento di aldeidi, trasformabili poi in alcooli. Data la sua esperienza sulla chimica dell’ossido di carbonio e dell’idrogeno e sulla sintesi ad alta pressione, Natta affrontava presto l’argomento, sul piano sia scientifico, sia applicativo, con il conseguente deposito di brevetti e con la stesura di una monografia apparsa su un qualificato testo tedesco. In questo campo – nell’ambito di un rapporto con un’industria svizzera (Lonza A.G.) – Natta estese le ricerche ai composti acetilenici, i cui risultati furono presto coperti da brevetti e che trovarono applicazione nella realizzazione di un piccolo impianto industriale, operante a 300 atm, interamente costruito in acciaio inossidabile nell’officina dell’Istituto di Chimica Industriale del Politecnico di Milano, poi installato in Svizzera.
Nel contempo, Natta pensava all’impiego del propilene, un’olefina semplice, che veniva ottenuta in grande quantità come coprodotto assieme all’etilene (in particolare nel primo grande impianto petrolchimico europeo avviato a Ferrara nel 1951) ma che, all’epoca, aveva limitate applicazioni.
Sensibilizzato dai risultati ottenuti da Karl Ziegler nella dimerizzazione di alfa –olefine in presenza di composti organometallici dell’alluminio, Natta pensò di utilizzare il catalizzatore scoperto da Ziegler per la polimerizzazione dell’etilene a bassa pressione, anche nella polimerizzazione del propilene. Fu così, grazie anche alla sua preparazione nel campo per la strutturistica che, l’11 marzo 1954, Natta scoprì il polipropilene isotattico. Ma il catalizzatore di Ziegler forniva percentuali di polipropilene isotattico alquanto basse: era necessario scoprire catalizzatori più “stereospecifici”. Ebbe così inizio l’intensa e frenetica attività di ricerca che portò maggior fama a Giulio Natta, fino al conferimento del premio Nobel per la Chimica nel 1963.
Le ricerche che hanno fatto seguito alla scoperta del polipropilene isotattico e al nuovo tipo di polimerizzazione (polimerizzazione stereospecifica) sono proseguite presso l’Istituto di Chimica Industriale del Politecnico sotto la guida di Natta e con consistenti apporti della Montecatini, anche in termini di ricercatori altamente qualificati, fino al 1970, con la scoperta di oltre 130 tipi di nuovi polimeri e dei catalizzatori necessari per la loro sintesi. I risultati relativi a queste scoperte sono stati descritti e rivendicati in 3890 brevetti concessi in Italia e all’estero.
Alcuni dei nuovi polimeri scoperti da Natta hanno trovato importanti applicazioni. Dopo la realizzazione – a Ferrara nel 1957 – del primo piccolo impianto industriale, le varie tipologie di polipropilene (ed i relativi nuovi catalizzatori e processi produttivi studiati e sviluppati in gran parte nel Centro Ricerche Giulio Natta di Ferrara) hanno continuato a trovare svariate applicazioni, fino ad occupare, oggi, a livello mondiale, il terzo posto, in termini di valore economico, fra tutti i prodotti chimici aventi un nome specifico (ad es. polietilene, polietilentereftalato – PET, ammoniaca, ecc.).
Le gomme a base di copolimeri etilene – propilene (primo impianto avviato a Ferrara nel 1958) si collocano oggi al terzo posto tra le gomme sintetiche, in termini di valore economico, dopo le tradizionali gomme stirene – butadiene e il polibutadiene-1,4cis, anche questo scoperto da Natta.

Le 333 famiglie di brevetti – Elenco e riproduzione

L’elenco non comprende tutti gli oltre 3950 brevetti recanti il nome di Giulio Natta, ma soltanto le 333 famiglie sopra indicate.

Per ogni famiglia l’elenco comprende:
- il titolo del brevetto/famiglia;
- i nomi degli inventori;
- la data di deposito del brevetto prioritario italiano o straniero (in ordine cronologico);
- il numero del brevetto concesso;
- il numero di brevetti depositati all’estero, laddove disponibile;
- il titolare;
- l’indicazione degli eventuali casi Montecatini/Montecatini-Edison (la ragione sociale dell’azienda è stata Montecatini fino al 1965, Montecatini-Edison dal 1966 al 1969 e Montedison dal 1970);
- delle note, con l’indicazione di brevetti corrispondenti, o rappresentanti di una sola famiglia;
- l’indicazione dell’eventuale recensione sul Chemical Abstract.

La raccolta contiene i brevetti prioritari italiani (in alcuni casi un brevetto corrispondente concesso all’estero) e un solo brevetto per ogni famiglia di brevetti depositati all’estero, generalmente quello con la prima data di deposito.

I brevetti sono numerati da 1 a 333, in ordine cronologico con riferimento alla data di deposito e riproducibili a video.

Il Tabulato Montecatini/Montecatini-Edison

Il tabulato, di 104 pagine, contiene l’elenco di 297 “casi” (famiglie). Per ogni caso, indicato con un numero preceduto da una lettera (A, D, F, M, O, U, o Z) vengono riportati (talvolta con qualche imprecisione o errore che sono stati corretti a mano):

- il titolo;
- il nome degli inventori;
- i paesi nei quali i brevetti sono stati depositati;

e, per i singoli brevetti:

- il numero e la data di deposito;
- il numero e la data di concessione;
- la data di abbandono, o di scadenza.

Le recensioni del Chemical Abstract

Nelle 118 pagine riprese dal Chemical Abstract, che vengono riprodotte, sono recensiti 245 brevetti recanti il nome di Giulio Natta. Per ogni brevetto, assieme a un riassunto in lingua inglese, vengono riportati il numero, il titolo, i nomi degli inventori e la titolarità, la data di priorità e di concessione e altre informazioni bibliografiche riguardanti la famiglia cui apparteneva il brevetto.
Per i brevetti di titolarità Montecatini/Montecatini-Edison è stata riportata, a mano, la corrispondente sigla del “caso”.
E’ da notare che, talvolta, per un dato brevetto prioritario italiano sono stati recensiti più di un brevetto corrispondente concesso all’estero.

Gli avvisi di concessione all’estero

Per la maggior parte i “casi” Montecatini/Montecatini-Edison sono stati oggetto di brevetti depositati e concessi all’estero. Per ogni paese l’azienda svolgeva una pratica che si concludeva, generalmente, con la concessione del brevetto, della quale veniva dato avviso ad alcuni destinatari, tra i quali lo stesso professor Natta.
A titolo di esempio vengono riprodotti gli “Avvisi concessione Brevetto” in 14 paesi per il caso U63/A.
Ogni avviso contiene, in particolare, l’indicazione del “caso” e del titolare, i nomi degli inventori, il titolo nella lingua del paese, la data e il numero di deposito, la data e il numero di rilascio e la durata del brevetto.

La concessione del brevetto sul polipropilene negli USA

Il polipropilene stereoregolare (poi denominato “isotattico”) è stato scoperto l’11 marzo 1954.

Il primo brevetto, dal titolo “Polimeri ad alto peso molecolare del propilene e procedimento per la loro preparazione” è stato depositato in Italia l’8 giugno 1954 e concesso il 17 novembre 1955 con il n. 535.712 (caso Montecatini U59). A questo brevetto ha fatto seguito il brevetto dal titolo “Produzione di alti polimeri lineari a struttura regolare di alfa olefine”, depositato in Italia il 27 luglio 1954 e concesso il 28 dicembre 1955 con il n. 537.425 (caso Montecatini U63).
I due brevetti sono poi stati fusi in una famiglia (caso Montecatini U59+U63) che ha dato luogo al deposito all’estero di 31 domande di brevetto, tra loro diverse, ciascuna con un proprio titolo: in Germania Occidentale, tra il 1955 e il 1971, sono state depositate 5 domande (5 brevetti concessi tra il 1961 e il 1973), in Canada, tra il 1960 e il 1963, 7 domande (7 brevetti concessi tra il 1970 e il 1977) e negli USA, tra il 1955 e il 1983, 15 domande (almeno 7 brevetti concessi tra il 1963 e il 1973) (v. Tabulato Montecatini).
Ognuna di queste domande è stata oggetto di esame da parte degli uffici stranieri competenti. Particolarmente laboriosa è stata la concessione dei brevetti negli USA.
Si è ritenuto interessante raccogliere, a titolo esemplificativo, la documentazione riguardante la concessione della domanda USA 701.332 depositata il 9 dicembre 1957, che ha dato luogo alla concessione, il 26 novembre 1963, del brevetto USA n. 3.112.300 dal titolo “Isotactic Polypropilene”.
Questa documentazione, alquanto corposa (anche se molto meno voluminosa di quella riguardante la domanda USA n. 514.099 depositata l’8 giugno 1955, con brevetto concesso solo il 6 febbraio 1973 con il n. 3.715.344) consta di un migliaio di pagine, comprendenti la corrispondenza scambiata tra Giulio Natta, l’ing. Piero Giustiniani, all’epoca Amministratore delegato della Montecatini, l’ufficio brevetti Montecatini, e lo studio legale rappresentante della Montecatini negli USA, opposizioni e interferenze varie, affidavit, statment, motions, oral argument, deposizioni presso tribunali USA, documenti del Patent Office USA e altro.

Questo materiale, ordinato cronologicamente per gli anni dal 1955 al 1963, è stato interamente informatizzato, tal quale, senza ulteriori commenti, assieme al brevetto USA n. 3.112.300 Isotactic polypropylen, depositato il 9.12.1957 e concesso il 26.11.1963.