Sviluppo di membrane catalitiche per la valorizzazione delle biomasse

Alte competenze Albonetti 2019

Abstract

Una delle tematiche più innovative per formare competenze finalizzate agli obiettivi delle Smart Specialization Strategy dell’Emilia-Romagna è lo sviluppo di materiali e processi sostenibili, anche dal punto di vista economico, per la valorizzazione di sottoprodotti e scarti nel settore agrifood. Molte reazioni catalitiche utilizzate per la trasformazione di queste materie prime secondarie sono state studiate su scala di laboratorio ma la scarsa produttività e selettività ottenibile nei sistemi discontinui ne rende difficile l’applicazione industriale. La messa a punto di reattori continui a membrana catalitica, che utilizzino membrane ibride polimero-inorganiche di basso costo, prodotte mediante electrospinning, le cui proprietà possano essere modulate in modo da favorire l’adsorbimento dei reagenti e la separazione dei prodotti, può offrire una soluzione ottimale a questa problematica. Tale progetto si propone di rispondere alle esigenze della realtà produttiva agroalimentare dell’Emilia-Romagna, che può beneficiare di una valorizzazione commerciale dello scarto agricolo con tecnologie sviluppate a km0. Il progetto intende coinvolgere l’ampio tessuto industriale del territorio che si occupa di lavorazione di compositi e di sviluppo di impianti innovativi. Il progetto si contestualizza all’interno delle attività di ricerca e di innovazione tecnologica già presenti presso il Dipartimento di Chimica Industriale e più in particolare, nei CIRI – Centri Interdipartimentali di Ricerca Industriale sia di Meccanica Avanzata e Materiali (CIRI-MAM) che di Fonti Rinnovabili, Ambiente, Mare ed Energia (CIRI-FRAME). L'interesse per i nanocompositi organici-inorganici funzionali è infatti cresciuto enormemente negli ultimi decenni e la produzione di membrane polimeriche composite, per applicazioni nel campo biomedicale, della purificazione dell’acqua, nell’assorbimento e separazione di gas, dei sistemi di accumulo di energia e per l’elettrocatalisi è una realtà riportata diffusamente nella letteratura scientifica. Questa tipologia di membrane ha già trovato interessanti applicazioni in diversi campi industriali, grazie al basso costo, alla buona stabilità meccanica ed alla resistenza agli ambienti acidi e basici del materiale polimerico. Inoltre, la possibilità di inserire nanoparticelle inorganiche o metalliche nella matrice, permette di incorporare funzionalità specifiche nel composito. Le tecniche utilizzate per la produzione di questi sistemi compositi sono diverse. In particolare, la produzione di membrane ibride mediante electrospinning (elettrofilatura) offre un approccio interessante per la preparazione di membrane catalitiche ad elevata area superficiale e porosità utilizzabili per applicazioni in flusso. L’elettrofilatura è infatti una tecnologia di lavorazione di materie plastiche che permette di ottenere fibre continue di diametro nanometrico a partire da una soluzione polimerica (o da una sospensione polimero/inorganico), sfruttando l’azione di un campo elettrico. Questa tecnologia innovativa, in grado di produrre materiali nano-strutturati in modo semplice e continuo, può a tutti gli effetti rientrare tra le Tecnologie Chiave Abilitanti (KETs), individuate come chiave del successo di processi innovativi da implementare nel tessuto produttivo regionale. La produzione mediante elettro-filatura di membrane catalitiche a matrice polimerica da utilizzare in processi catalitici in fase liquida per la valorizzazione di biomasse, rappresenta un’applicazione molto interessante per la progettazione di impianti industriali in continuo di basso costo ed alta versatilità. Inoltre, l’ottimizzazione delle proprietà del polimero e della matrice inorganica inserita nel composito, ampliano le possibilità di modificare le proprietà idrofiliche/idrofobiche e porose del catalizzatore in modo da favorire l’adsorbimento del substrato da conver

Dettagli del progetto

Responsabile scientifico: Stefania Albonetti

Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Chimica Industriale "Toso Montanari"

Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)

Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 30.000,00
Durata del progetto in mesi: 12