Europa, più farmaci prodotti: progettazione stabilimenti diventa decisiva

L’Europa punta a rafforzare la propria capacità di produzione di farmaci essenziali e a ridurre la dipendenza dalle filiere estere. La costruzione di nuovi stabilimenti, però, non sarà sufficiente. La sfida riguarda anche la capacità di realizzare strutture che possano entrare rapidamente in funzione, rispettare i requisiti regolatori e mantenere nel tempo livelli elevati di efficienza.

È questo uno degli obiettivi del Critical Medicines Act, il provvedimento europeo pensato per rafforzare la produzione di medicinali critici e dei relativi principi attivi all’interno dell’Unione europea. Le crisi degli ultimi anni hanno evidenziato la vulnerabilità delle catene di approvvigionamento farmaceutiche di fronte a emergenze sanitarie, tensioni geopolitiche, problemi logistici e improvvisi aumenti della domanda.

Antibiotici, insulina, analgesici, medicinali oncologici e altri prodotti indispensabili per i sistemi sanitari non possono dipendere in modo eccessivo da filiere concentrate in pochi Paesi o difficili da riconvertire rapidamente.

In questo scenario, flessibilità, efficienza, sostenibilità e conformità degli stabilimenti diventano elementi centrali. È su questi aspetti che concentra la propria attività Deerns Italia, società internazionale di ingegneria e consulenza specializzata nella progettazione di ambienti ad alta complessità tecnologica, tra cui stabilimenti farmaceutici e biotecnologici.

«Non basta costruire o ampliare uno stabilimento. È necessario progettare fin dalle prime fasi una capacità produttiva conforme, flessibile e pronta a evolvere nel tempo. Sono requisiti fondamentali per ridurre il time-to-market, ma anche per conciliare continuità operativa, sostenibilità e controllo dei costi», afferma Cosimo Verteramo, Division Director Life Science & Electronics di Deerns.

Stabilimenti farmaceutici tra complessità tecnica e pressione sugli investimenti

Le facility del settore Life Sciences sono tra gli edifici industriali più complessi da progettare e realizzare. Cleanroom, impianti di processo, sistemi HVAC per il trattamento dell’aria, reti di distribuzione delle utilities, controllo della contaminazione e procedure di qualificazione e validazione contribuiscono a determinare investimenti iniziali elevati.

A questa complessità si aggiunge un contesto economico più difficile. L’aumento dei prezzi dell’energia, dei materiali e delle materie prime, insieme all’incertezza geopolitica e alla crescente competizione internazionale, porta le aziende farmaceutiche e biotecnologiche a valutare con maggiore attenzione ogni investimento in conto capitale.

La riduzione del CAPEX, cioè dei costi sostenuti per costruire, ampliare o ammodernare uno stabilimento, non può tuttavia essere perseguita semplicemente riducendo componenti o prestazioni degli impianti. In un settore fortemente regolamentato e direttamente collegato alla salute delle persone, ogni scelta deve garantire qualità, sicurezza del prodotto e continuità produttiva.

L’obiettivo diventa quindi fare in modo che ogni investimento generi un effettivo valore operativo, normativo e commerciale.

Il costo nascosto della progettazione tradizionale

Per molti anni la progettazione degli stabilimenti farmaceutici ha seguito criteri fortemente conservativi. Per ridurre il rischio di problemi durante le verifiche normative e le fasi di validazione, si è fatto spesso ricorso a margini di sicurezza elevati, impianti sovradimensionati, importanti ridondanze, ricambi d’aria superiori alle necessità effettive e classificazioni ambientali particolarmente restrittive.

Questo approccio, noto come over-design, nasce dalla volontà di contenere i rischi progettuali e regolatori. Può però produrre costi destinati a incidere sull’intero ciclo di vita dello stabilimento.

Un sistema HVAC più grande del necessario, per esempio, non comporta soltanto una maggiore spesa iniziale. Può determinare anche consumi energetici più elevati, un numero maggiore di componenti, più attività di manutenzione e una gestione operativa più complessa.

Lo stesso vale per le ridondanze e per le soluzioni tecniche applicate in modo generalizzato, senza un’analisi puntuale del rischio e delle reali necessità produttive.

Un ulteriore elemento di criticità è rappresentato dalla progettazione frammentata. Quando ingegneria, qualità, microbiologia e validazione intervengono in momenti diversi, eventuali incompatibilità possono emergere quando il progetto è già avanzato o lo stabilimento è in costruzione. Le conseguenze possono essere riprogettazioni, modifiche tardive, ritardi nel commissioning e nella qualificazione, aumento dei costi e slittamento dell’avvio della produzione.

In una fase in cui l’Europa punta ad aumentare rapidamente la propria capacità produttiva, questi ritardi assumono un peso ulteriore. Uno stabilimento completato ma non ancora validato, oppure incapace di adattarsi alle variazioni della domanda, non contribuisce infatti alla disponibilità effettiva dei medicinali.

«Il costo nascosto della progettazione tradizionale non emerge sempre nel preventivo iniziale», osserva Verteramo. «Si manifesta durante la costruzione, nella qualificazione, nei consumi energetici e nella manutenzione, oppure nel tempo perso prima di poter avviare la produzione. In questo settore, un ritardo non è soltanto un extracosto per l’azienda: può ridurre la capacità del sistema di rispondere tempestivamente alla domanda di farmaci».

Quality by Design, la compliance entra nella progettazione

Uno degli strumenti per controllare i costi e arrivare a una facility pronta per la validazione è il principio della Quality by Design.

Nel modello tradizionale, il progetto viene spesso sviluppato dando inizialmente priorità agli aspetti ingegneristici e costruttivi. Qualità, strategia di controllo della contaminazione e requisiti di validazione possono assumere un ruolo centrale in una fase successiva.

Questa separazione può creare inefficienze. Una scelta tecnicamente valida può infatti risultare incompatibile con le esigenze microbiologiche, con i flussi operativi o con il percorso di qualificazione dello stabilimento.

La Quality by Design modifica questa impostazione. Gli obiettivi di qualità e i requisiti di validazione vengono integrati nel concept fin dall’inizio e diventano quindi parte degli input progettuali.

Ingegneri, microbiologi, specialisti della qualità e responsabili del processo produttivo devono lavorare insieme per definire layout, flussi, classificazione degli ambienti, strategie HVAC e misure di controllo della contaminazione.

I benefici possono riguardare l’intero progetto, dalla riduzione del rischio di riprogettazioni alla diminuzione delle modifiche durante qualificazione e validazione. Un maggiore coordinamento può inoltre rendere più prevedibili i tempi di consegna e di avvio della produzione.

«La compliance non può essere un controllo aggiunto al termine della progettazione. Deve diventare uno dei dati di partenza. Integrare fin dalle prime fasi ingegneria, qualità, microbiologia e controllo della contaminazione consente di individuare prima le criticità e di scegliere soluzioni che siano contemporaneamente conformi, efficienti e realizzabili», continua Verteramo.

Tecnologie digitali per prevedere le prestazioni prima di costruire

Il cambiamento passa anche dalle tecnologie digitali. Sistemi avanzati di monitoraggio, sensori IoT e applicazioni di Digital Twin possono consentire di comprendere con maggiore precisione il comportamento degli impianti e di valutarne le prestazioni.

Il modello digitale può essere utilizzato già durante la progettazione per confrontare configurazioni differenti, analizzare i consumi, verificare la risposta degli impianti e individuare eventuali criticità prima della costruzione.

Una volta operativo lo stabilimento, i dati raccolti possono invece essere utilizzati per controllare le condizioni ambientali, individuare anomalie e adattare il funzionamento degli impianti alle effettive esigenze produttive.

L’obiettivo non è sostituire il giudizio degli specialisti, ma fornire informazioni più solide per supportare le decisioni e ridurre il ricorso a margini di sicurezza generici.

Anche l’intelligenza artificiale potrà contribuire progressivamente all’analisi delle performance, all’individuazione delle inefficienze e alla gestione predittiva degli impianti. L’introduzione di queste soluzioni dovrà però avvenire in modo controllato e compatibile con il quadro regolatorio del settore farmaceutico.

Smart compliance e sostenibilità possono procedere insieme

Un altro elemento riguarda il rapporto tra conformità e sostenibilità. Le strutture Life Sciences, soprattutto quelle dotate di cleanroom, possono presentare consumi energetici elevati. I sistemi di trattamento dell’aria devono infatti controllare temperatura, umidità, pressione, filtrazione e numero di ricambi, spesso in modo continuativo.

Per lungo tempo la riduzione dei consumi è stata considerata potenzialmente in contrasto con le esigenze di sicurezza e conformità. Secondo Deerns, le due esigenze possono invece essere affrontate attraverso un approccio integrato definito Smart Compliance & Sustainability.

Sistemi intelligenti di controllo ambientale, strategie ottimizzate per le cleanroom, gestione dinamica degli impianti HVAC e tecnologie avanzate di monitoraggio possono contribuire a ridurre i consumi mantenendo le condizioni necessarie alla produzione.

Anche la riduzione dell’utilizzo di acqua, l’abbassamento delle temperature operative dei fluidi, il recupero dell’energia e il contenimento degli sprechi possono produrre benefici economici, oltre a migliorare le prestazioni ambientali dello stabilimento.

«La chiave è raggiungere questi benefici attraverso una visione integrata, senza compromettere la conformità normativa», afferma Verteramo. «Sostenibilità e compliance non devono essere considerate due obiettivi contrapposti. Quando le soluzioni vengono progettate e validate correttamente, ridurre i consumi e gli sprechi può migliorare anche l’affidabilità e la sostenibilità economica della facility».

La sfida europea riguarda anche il cambiamento culturale

L’ostacolo all’adozione di soluzioni innovative potrebbe però non essere soltanto tecnologico. Un ruolo importante è legato alla cultura progettuale e alla gestione del rischio.

Le aziende farmaceutiche operano all’interno di un quadro normativo rigoroso. Ogni possibile rischio per la compliance viene quindi affrontato con particolare cautela. Il cambiamento dovrà procedere in modo progressivo, attraverso soluzioni capaci di dimostrare concretamente i propri benefici e di mantenere gli standard richiesti.

Le tecnologie di simulazione permettono oggi di testare virtualmente diverse configurazioni attraverso Digital Twin capaci di replicare il comportamento della facility. Questo consente di valutare gli effetti delle scelte progettuali prima di intervenire fisicamente sugli impianti, con possibili applicazioni anche nelle strutture esistenti e operative.

La questione, quindi, non riguarda soltanto la costruzione di nuovi stabilimenti. Per l’industria farmaceutica europea diventa necessario progettare strutture capaci di adattarsi alla domanda, mantenere la conformità e contenere i costi lungo tutto il loro ciclo di vita.

«La sfida europea non è semplicemente costruire più capacità produttiva, ma realizzare stabilimenti realmente utilizzabili, resilienti e pronti a evolvere. Ogni investimento deve generare valore non solo al momento dell’inaugurazione, ma lungo tutto il ciclo di vita della facility», conclude Cosimo Verteramo.