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SISTEMI CATALITICI PER L'INTENSIFICAZIONE DI PROCESSO E PER LA RIDUZIONE DELL'INQUINAMENTO AMBIENTALE

L’attività di ricerca verrà sviluppata rispetto all’intensificazione di processo, sia rispetto alla preparazione di adatti supporti per ottenere la dispersione ottimizzata delle fasi attive, sia rispetto alla formulazione dei catalizzatori dispersi o in bulk. Sarà studiata la produzione di H2 mediante Steam Reforming o Reforming Autotermico di idrocarburi fossili e/o biocombustibili in reattori catalitici continui integrati con scambiatori di calore per il recupero termico, impiegando catalizzatori opportunamente formulati. Verranno studiate le proprietà catalitiche in impianti di laboratorio al variare delle condizioni operative, effettuando prove di durata per valutare eventuali fenomeni di disattivazione.Per il trattamento di inquinanti gassosi provenienti da processi di combustione sarà impiegata la fotocatalisi eterogenea. Verranno preparati e caratterizzati catalizzatori a base di ossidi metallici supportati per reazioni fotocatalitiche di ossidazione totale, variando la formulazione dei catalizzatori e le condizioni operative del processo. Saranno inoltre formulati catalizzatori innovativi per nuovi processi sostenibili di sintesi di prodotti chimici quali l'ossidazione selettiva di etanolo ad acetaldeide. Le prestazioni fotocatalitiche verranno valutate in impianti di laboratorio operanti in continuo. Sarà studiata l'influenza del tempo di contatto, della concentrazione iniziale dei reagenti, della temperatura del letto catalitico e della portata totale alimentata al sistema.Nel caso del trattamento fotocatalitico di acque reflue industriali, l'attività si incentrerà sulla preparazione di nuovi catalizzatori attivi con la radiazione solare e sullo sviluppo di un sistema di reazione da applicare alle acque reali e acque di scarico. A questo scopo, il doping e la sensibilizzazione di nanoparticelle di biossido di titanio o di ossido di zinco saranno entrambi considerati. Si valuterà anche la possibilità di accoppiare semiconduttori aventi diversa natura chimica per incrementare ulteriormente l'attività fotocatalitica. In questo caso l'obiettivo principale è lo sviluppo di un reattore fotocatalitico solare efficiente nella generazione di radicali ossidrilici, che potrebbe anche includere un sistema ottico per catturare la luce solare al fine di ottenere un'intensificazione del processo fotocatalitico.L'attività di ricerca riguarderà anche la formulazione di fotocatalizzatori per la sintesi di H2 attraverso reazioni di photo-reforming di composti organici (quali zuccheri) presenti in reflui liquidi.I catalizzatori e i nanomateriali preparati saranno caratterizzati mediante spettrofotometria IR a trasformata di Fourier, spettrofotometria UV-vis e spettroscopia MicroRaman per l'individuazione delle specie presenti in superficie, microscopia elettronica SEM e/o AFM per l’esame morfologico, porosimetria a mercurio per la determinazione della porosità, adsorbimento-desorbimento di azoto per la determinazione dell’area superficiale specifica, analisi termica simultanea TG/DSC accoppiata con rilevatore a spettrometria di massa, diffrattometria a raggi X per lo studio delle fasi cristalline. Inoltre saranno studiate le proprietà di riduzione e ossidazione dei catalizzatori mediante tecniche in programmata di temperatura. Le prestazioni catalitiche saranno correlate alla caratteristiche chimico-fisiche per massimizzare o realizzare i prodotti e le selettività necessarie ai processi intensificati.