Giovanni De Lisi was a 20-year-old railway maintenance and installation worker near Palermo, Italy, when he had his revolutionary idea in 2005. Working under the Mediterranean sun, he had an intuition that could shake up a century-old railway system and drive it towards a sustainable future.
At the start of the 20th century, concrete railway sleepers started to replace the older wooden ones, and have since remained the industry standard around the world. De Lisi’s idea was simple: cover the concrete sleepers with a blend of plastic and rubber from used tyres to improve their efficiency. Six years ago, the idea led to the creation of Greenrail, a Milan-based startup supported by Polihub, a business incubator at the Polytechnic University of Milan.
Secondary raw materials – a mix of recycled plastic and rubber from end-of-life tyres collected by the Italian association EcoPneus – became the basis for a system that could turn an old, inanimate railway network into a living infrastructure capable of producing energy, recording and sending data, and detecting potential issues with trains. “The concrete core maintains the same mechanical properties as traditional sleepers,” Greenrail CEO and founder De Lisi explains. “But the plastic and recycled rubber cover helps to reduce the grinding of the track ballast, to absorb vibrations, curb the rails’ lateral displacement, and bolster the load capacity by 40 percent.” In turn, it lowers network maintenance costs by 50 percent, and causes the sleepers to last up to 50 years longer than their traditional 40-year lifespan. More important, the new sleepers re-use up to 35 tonnes of highly polluting end-of-life tyres, traditionally difficult to recycle, per kilometre of railroad.
Now that the research and development phase is complete, Greenrail is gearing up to start production and enter a global market in which 120 to 140 million sleepers are replaced every year for ordinary maintenance. “Every market has its own local producers,” says De Lisi. “We offer a global innovation covered by 85 patents across the world.” He highlights that Greenrail’s sleepers offer “highly customisable products, depending on the local operators’ network, gauge, load capacity, and technical requirements.”
The marketing plan was launched last year in the United States, where Greenrail has signed licensing agreements in five states thanks to a 75-million-euro deal with American company SafePower1, which will commercialise the product locally. The Italian company is currently raising funds to build a dedicated production plant for the US market. De Lisi, who owns nearly 90 percent of the company’s shares while his original partners control the rest, is also looking for funds to build a production plant in Italy, which he expects to be fully functional by 2019.
For the first three years, Greenrail’s investments were channelled into research and development through its partner companies and some 30 researchers from the Polytechnic University of Milan working alongside the company’s 14 employees. Now it will start the operative phase. Aside from its activity in the US, Greenrail is currently negotiating an expansion into high-potential markets such as India, Australia, Brazil, Russia, Uganda and Kazakhstan.
Meanwhile, research continues. Railway sleepers still play an essentially passive role and are inactive 90 to 95 percent of the time. They will now have the potential to become active and “smart.” Greenrail’s solar version turns a railway network into a solar power station by integrating 35-45-megawatt hours per year photovoltaic modules into the sleepers, allowing them to power the train network, stations, switches and traffic lights, and to send electricity to the general power grid. Each kilometre of Greenrail’s solar sleepers can produce enough power to sustain 10 households’ annual electricity needs.
Another model, called LinkBox, can record and send data, building a live interconnected system for diagnostics, safety and predictive maintenance. To develop this model, Greenrail signed an agreement with Spanish technology and consulting giant Indra to build a smart control unit able to collect data on the status of railways and trains and to send it live to traffic control centres. The system uses high precision sensors and machine learning to continuously improve its accuracy and prevent serious issues.
“Our goal is to keep working to improve the efficiency of materials and entire networks,” says De Lisi. Since September, his company’s new generation smart sleepers have been used in a pilot section of the Italian line Reggio Emilia, in the Emilia Romagna region, exploring new frontiers of big data and smart connectivity. De Lisi’s brilliant idea has turned into a sustainable, safer and more energy-efficient journey.
Giovanni De Lisi avait 20 ans, en 2005, lorsqu’une idée révolutionnaire lui est venue à l’esprit sous le soleil méditerranéen. Ouvrier spécialisé en maintenance et installation ferroviaire, il travaillait près de Palerme, en Italie. Son intuition d’alors peut aujourd’hui extraire un système ferroviaire centenaire de sa torpeur et le propulser vers un avenir durable.
Au début du XXe siècle, les chemins de fer ont vu leurs traverses de bois remplacées par des traverses en béton, devenues aussitôt la norme partout dans le monde. L’idée de Giovanni De Lisi était simple : recouvrir ces traverses en béton d’un mélange de plastique et de caoutchouc de pneus recyclés afin d’améliorer leur efficacité. Il y a six ans, l’idée s’est concrétisée avec la création de Greenrail, une start-up milanaise soutenue par Polihub, l’incubateur d’entreprises de l’Université polytechnique de Milan.
C’est ainsi que des matières premières secondaires (en l’occurrence, un mélange de plastique recyclé et de caoutchouc provenant de pneus usagés récupérés par l’association italienne EcoPneus) sont devenues la base d’un système qui pourrait transformer un vieux réseau ferroviaire assoupi en vibrante infrastructure capable de produire de l’énergie, d’enregistrer et d’envoyer des données et de détecter de possibles problèmes pour les trains.
« Le cœur en béton conserve les propriétés mécaniques qu’ont les traverses traditionnelles », explique Giovanni De Lisi, fondateur et PDG de Greenrail. « Mais le revêtement en plastique et caoutchouc recyclés contribue à réduire l’abrasion du ballast des voies, absorbe les vibrations, limite le déplacement latéral des rails et augmente la capacité de charge de 40 % ». Résultat : les coûts d’entretien du réseau fondent de 50 % tandis que la longévité des traverses dépasse de 50 ans leur durée de vie traditionnelle de 40 ans. Plus intéressant encore, les nouvelles traverses réutilisent jusqu’à 35 tonnes de pneus usés par kilomètre de voie ferrée – des pneus hautement polluants et jusqu’alors difficiles à recycler.
Maintenant que la phase de recherche et développement est terminée, Greenrail se prépare à lancer la production et à pénétrer un marché mondial où 120 à 140 millions de traverses sont remplacées chaque année pour la simple maintenance. « Chaque marché dispose de ses propres producteurs locaux », indique Giovanni De Lisi. « Nous offrons une innovation couverte par 85 brevets à travers le monde ». Il souligne que les traverses Greenrail sont « des produits hautement personnalisables en fonction du réseau, de l’écartement des rails, de la capacité de charge et des exigences techniques des opérateurs locaux ».
Le plan marketing a débuté l’an dernier par les Etats-Unis, où Greenrail a signé des accords de licence dans cinq Etats grâce à un contrat de 75 millions d’euros avec la société américaine SafePower1, qui commercialisera le produit localement. La start-up italienne lève actuellement des fonds pour construire un site de production dédié au marché américain. Giovanni De Lisi, qui détient près de 90 % de l’entreprise tandis que ses partenaires contrôlent le reste, cherche également des fonds pour construire une usine en Italie, qui devrait être pleinement opérationnelle en 2019.
Les trois premières années, les investissements de Greenrail se sont concentrés sur la R&D, conduite par des entreprises partenaires et une trentaine de chercheurs de l’Université polytechnique de Milan aux côtés des 14 employés de l’entreprise. Débute maintenant la phase opérationnelle. Outre son activité aux Etats-Unis, Greenrail négocie son expansion sur des marchés à fort potentiel comme l’Inde, l’Australie, le Brésil, la Russie, l’Ouganda et le Kazakhstan.
Entre-temps, la recherche se poursuit. Les traverses jouant d’habitude un rôle essentiellement passif, inactives 90 à 95 % du temps, deviendront désormais potentiellement actives et intelligentes. La version solaire de Greenrail peut transformer un réseau ferroviaire en centrale solaire en intégrant des modules photovoltaïques dans les traverses, avec une capacité de 35 à 45 mégawatt heures par an qui permet d’alimenter le réseau ferroviaire, les gares, les aiguillages et les feux tricolores, mais aussi le réseau électrique général. Chaque kilomètre de traverses solaires Greenrail peut produire suffisamment d’électricité pour répondre aux besoins annuels de 10 foyers.
Un autre modèle, appelé LinkBox, permet d’enregistrer et d’envoyer des données alimentant un système interconnecté en temps réel qui assure diagnostic, sécurité et maintenance prédictive. Pour développer ce modèle, Greenrail a signé un accord avec Indra, géant espagnol de la technologie et du conseil, pour construire une unité de contrôle intelligente capable de collecter des données sur l’état des voies et des trains, puis de les transmettre en temps réel aux centres de contrôle du trafic. Le système utilise des capteurs de haute précision et recourt au machine learning pour améliorer continuellement sa fiabilité et prévenir les incidents graves.
« Notre objectif est de continuer à travailler pour améliorer l’efficacité des matériaux et de réseaux entiers », assure Giovanni De Lisi. Depuis septembre, ses traverses intelligentes de nouvelle génération sont utilisées sur une section pilote de la ligne Reggio Emilia, en Émilie-Romagne, pour explorer de nouveaux domaines du big data et de la connectivité intelligente. L’idée brillante de Giovanni De Lisi fait tranquillement chemin vers des transports plus respectueux de l’environnement, plus sûrs et moins énergivores.
