Istituto di ricerche sulla combustione (IRC)

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  • Istituto di ricerche sulla combustione (IRC) (literal)
  • Institute for research on combustion (IRC) (literal)
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  • L'Istituto di Ricerche sulla Combustione (IRC) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è stato fondato nel 1968 a Napoli come Laboratorio di Ricerche sulla Combustione dal prof. Leopoldo Massimilla, trasformato in Istituto il 20 dicembre 1979 e confermato a valle del processo straordinario di riordino del CNR nell'anno 2001 con decreto presidenziale come qualificato istituto di ricerca scientifica e tecnologica, di livello internazionale con capacità di autofinanziamento. L'attività di ricerca svolta dall'IRC è finalizzata allo studio dei processi di combustione che sono alla base delle tecnologie di produzione dell'energia elettrica e termica, delle tecnologie propulsive utilizzate per il trasporto, delle tecnologie di distruzione dei rifiuti, nonché di fenomeni indesiderati, quali incendi ed esplosioni, connessi alle produzioni della industria chimica e petrolifera. I processi di combustione hanno rilevanza anche per il progresso tecnologico in alcune delle produzioni della chimica di base e della chimica fine, nell'industria dei materiali speciali, nella metallurgia. Una forte domanda di approfondimento scientifico delle complesse fenomenologie coinvolte nella combustione e nelle tecnologie inerenti viene dalle sempre più pressanti esigenze di miglioramento dei rendimenti di tali processi ai fini del risparmio energetico e della riduzione dell'impatto ambientale. L'ottimizzazione dei sistemi di generazione di energia elettrica, l'utilizzo di fonti energetiche alternative e rinnovabili quali quelle ricavabili da materiali di risulta, da cicli di produzione e dai rifiuti civili o industriali, la riduzione dell'impatto ambientale, la valutazione e la prevenzione dei rischi associati a processi industriali che utilizzano sostanze combustibili costituiscono aree di interesse nazionale ed internazionale in cui l'Istituto è impegnato con attività di ricerca sia a breve che a lungo termine in grado di rispondere a esigenze sia di conoscenze di base che di carattere tecnologico e industriale. D'altra parte lo studio dei processi di combustione richiede un approccio interdisciplinare legato alla complessità e varietà dei fenomeni chimici e fluido-dinamici coinvolti per le quali risorse e competenze afferenti alle diverse discipline di scienze chimiche e di ingegneria sono indispensabili. In questo senso l'IRC garantisce tale approccio poiché ha unità di personale di ruolo tecnico e ricercatore di differente estrazione culturale (ingegneri chimici, aeronautici ed elettronici, chimici e fisici) in grado di progettare, acquisire e utilizzare impianti tecnologici, metodiche e apparecchiature di ricerca di livello competitivo e all'avanguardia. L'interdisciplinarietà e la profondità dell'approccio scientifico è altresì garantita dalla stretta collaborazione sia con il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università di Napoli \"Federico II\", con cui l'Istituto ha scambiato risorse, metodi e programmi, sia con diverse istituzioni internazionali di ricerca quali il Massachusetts Institute of Technology (USA), i Sandia National Laboratories (USA), l'Università di Leeds (UK), l'Università di Twente (Olanda), La Electricitè de France (Francia), il Cerchar (Francia), il CNRS (Francia). L'interfaccia con il mondo industriale è asicurata dalle strette collaborazioni con industrie quali ANSALDO, ENEL, FIAT e società del gruppo ENI. L'intensa attività svolta dall'Istituto ha contribuito nel corso degli anni a che l'IRC potesse affermare un ruolo di \"eccellenza\" e rappresentare un punto di riferimento sia nazionale che internazionale per quanto riguarda attività di ricerca sui processi di combustione. Ne sono testimonianza, oltre ai molti lavori pubblicati su riviste o atti di convegni internazionali, le partecipazioni a iniziative e programmi comunitari (progetti Joule, Coke, Environmental, Fox, Fair, Brite) e nazionali (Direzione del Sottoprogetto \"Carbone Idrogeno\" del Progetto Finalizzato Energetica II; Progetti Finalizzati Energetica, Trasporti 2, Chimica Fine; Progetti Strategici Microscopia Tunneling; Aree Metropolitane ed Ambiente, Tecnologie Chimiche Innovative; Progetto Mediterraneo; Programmi Operativi 1994-1999 CE/MURST) nelle differenti aree tematiche dell'energia, dell'ambiente e della produzione industriale. L'IRC accoglie la segreteria della Sezione Italiana del Combustion Institute, istituzione che raccoglie scienziati e tecnici della combustione di tutto il mondo, costituendo il riferimento a livello nazionale di studi sui processi di combustione. Relativamente alle ricerche che da diversi anni si conducono presso l'IRC in merito alle problematiche di sicurezza nella conduzione di impianti dell'industria chimica e di processo e nello stoccaggio e trasporto di combustibili, si segnala l'istituzione presso l'IRC, nel 1995 e fino al 2004, del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Rischi Chimico Industriali ed Ecologici (GNDRCIE), nell'ambito della convenzione Dipartimento della Protezione Civile-Consiglio Nazionale delle Ricerche. Le attività di ricerca dell'IRC sono inquadrate in cinque aree tematiche: una area di ricerca di tipo fondamentale su cinetiche di ossidazione e pirolisi e sulle diagnostiche avanzate atte a rilevare singole specie o classi di inquinanti sotto forma di gas, aerosol e vapori all'interno e allo scarico dei sistemi di combustione. Due aree di ricerca a più stretto carattere tecnologico sviluppano lo studio dei processi di combustione dei liquidi e dei solidi di origine fossile o di combustibili alternativi con particolare riguardo alle tecnologie che riducono l'impatto ambientale. Un'ulteriore area tematica specifica riguarda i processi catalitici per lo sviluppo di sistemi di combustione innovativi e/o per la riduzione e abbattimento degli inquinanti, attraverso il trattamento dei fumi di combustione. Infine, considerata l'importanza degli aspetti di sicurezza e di processi in cui avvengono fenomeni incontrollati di esplosione e incendi, è presente un'area di ricerca sulla valutazione dei problemi di sicurezza connessi ai processi di interesse industriale. CHIMICA E FISICA DELLA COMBUSTIONE. Quest'area di ricerca ha come obiettivo l'acquisizione delle conoscenze di base e delle metodologie diagnostiche necessarie sia per la comprensione dei meccanismi fondamentali (cinetica chimica, fluidodinamica e termodinamica) coinvolti nei processi di combustione sia per la realizzazione di sistemi diagnostici per applicazioni industriali. A tale scopo sono sviluppate avanzate metodologie diagnostiche e modelli di simulazione numerica che vengono sistematicamente applicati per la determinazione delle caratteristiche dei processi, che hanno luogo in sistemi di combustione canonici, sia in termini di efficienza che di produzione di specie inquinanti (gassose e particellari). Fiamme laminari e turbolente di combustibili gassosi o vaporizzati sono studiate mediante tecniche di campionamento ed analisi chimica e tecniche spettroscopiche allo scopo di ottenere informazioni sulle cinetiche sulla formazione e distruzione d'inquinanti in correlazione alle configurazioni fluidodinamiche ed agli altri parametri controllanti (natura chimica dei reagenti, rapporto di equivalenza, tempi di permanenza, temperature di fiamma etc.). Reattori a perfetta miscelazione ed a flusso non diffusivo sono utilizzati per lo studio delle caratteristiche dinamiche di sistemi reattivi quali le cinetiche di ignizione ed i comportamenti oscillatori. Rilievo è anche dato ai meccanismi di formazione di particolato organico con dimensioni medie di pochi nanometri per la cui caratterizzazione è necessario l'impiego di tecniche di campionamento ed analisi altamente sofisticate. TECNOLOGIE E PROCESSI DI COMBUSTIONE AD ALTO RENDIMENTO E BASSO IMPATTO AMBIENTALE. Obiettivo generale di tale area di ricerca è lo studio di tecnologie e processi di combustione avanzati che possano soddisfare i requisiti di maggiore efficienza realizzando, nel contempo, una significativa riduzione dell'impatto sull'ambiente. Il raggiungimento di un maggiore livello di eco-compatibilità dei sistemi di combustione viene perseguito sia attraverso la messa a punto di soluzioni tecnologiche che comportino una minore produzione di inquinanti (quali particolato, idrocarburi policiclici aromatici ed NOx) sia attraverso lo sviluppo di tecnologie che permettano l'impiego di combustibili provenienti da fonti rinnovabili e/o non fossili. L'attività di ricerca è concentrata sullo studio dei meccanismi di formazione degli inquinanti, sulla caratterizzazione con tecniche intrusive e non intrusive di sistemi reagenti in campi fluidodinamicamente complessi, sull'analisi dell'atomizzazione evaporazione e miscelamento di combustibili liquidi e sulla messa a punto di codici di calcolo per la simulazione dei processi di combustione. I riferimenti tecnologici di tale attività sono i bruciatori atmosferici stazionari per la produzione di energia e/o di acqua calda nonché i sistemi operanti in condizioni di alta pressione quali i sistemi turbogas. Nell'ambito dello sviluppo di tecnologie innovative di combustione vengono condotte attività di sperimentazione e di modellazione numerica, al fine della determinazione delle potenzialità e della messa a punto di strategie ottimali di impiego di sistemi di combustione operanti in condizioni diluite (quali turbine a gas LP e LPP) e super-diluite (quali sistemi operanti in condizioni MILD). A titolo esemplificativo la combustione in regime premiscelato povero per l'abbattimento delle emissioni di NOx, rende necessario estendere l'analisi anche agli aspetti dinamici del funzionamento dei bruciatori. E' infatti molto comune la difficoltà di controllare l'insorgere di condizioni di funzionamento \"instabili\" (più propriamente dinamiche) che provocano il rapido deterioramento delle apparecchiature, forti emissioni acustiche o l'impossibilità di garantire la continuità di esercizio. Tali aspetti sono studiati mediante metodologie di indagine teorica basate sullo studio della stabilità non lineare dei modelli matematici che rappresentano i bruciatori. COMBUSTIONE E GASSIFICAZIONE DI COMBUSTIBILI FOSSILI ED ALTERNATIVI. Obiettivo di tale area di ricerca è quello della verifica delle prestazioni di reattori a letto fluido bollente e circolante in processi di trattamento termico di combustibili di differenti caratteristiche. Lo studio riguarda sia i combustibili solidi tradizionali, quali quelli fossili, sia combustibili alternativi, quali quelli ricavati dai rifiuti civili e/o industriali, le biomasse e i reflui combustibili. L'attività di ricerca è rivolta alla caratterizzazione dei meccanismi di comminuzione e combustione di particelle carboniose in letto fluido, e cioè della frammentazione primaria, secondaria e per percolazione, dell'abrasione e della combustione stessa. Lo studio di tali processi è essenziale per una corretta progettazione ed esercizio di caldaie a letto fluidizzato e questo sia dal punto di vista della efficienza di combustione che di quello dell'impatto ambientale. In tale ambito vengono messe a punto sia tecniche diagnostiche che apparecchiature sperimentali ad hoc di differente scala, da quella di laboratorio a quella pre-pilota, sia codici di calcolo per la simulazione dei vari fenomeni concorrenti nei processi di combustione e/o gassificazione in letto fluidizzato. MATERIALI E PROCESSI CATALITICI PER ENERGIA ED AMBIENTE. Obiettivo di tale area di ricerca è lo studio dei processi di riduzione delle emissioni di inquinanti (NOx, SOx, CO, incombusti) nella combustione di idrocarburi. La combustione catalitica è una tecnica di controllo di tipo primario che consente di limitare fortemente la produzione di NOx, CO e incombusti operando efficientemente a temperature significativamente più basse che nei tradizionali processi con fiamma ed anche al di fuori dei normali limiti di infiammabilità. La ricerca su questo tema è suddivisa in uno studio fondamentale del comportamento catalitico di materiali a base di ossidi metallici e in uno studio più applicativo del processo per usi industriali e domestici condotto su catalizzatori strutturati o in reattori a letto fluidizzato con particolare attenzione alla stabilità termica dei sistemi sviluppati. Nell'ambito delle tecniche di abbattimento secondario (perché intervengono a valle del processo di combustione tradizionale)gli studi riguardano prevalentemente la reazione di decomposizione catalitica dell'NO, quale vantaggiosa alternativa ai processi di abbattimento commercialmente sviluppati che impiegano un agente riducente. Essa viene condotta su catalizzatori a struttura zeolitica a base di rame focalizzando sia aspetti meccanicistici fondamentali sia aspetti più applicativi legati alla stabilità idrotermica di questi materiali. Processi innovativi quali il trattamento a secco di tipo spary-drying sono alla base dello studio dell'abbattimento di SOx prodotti nei processi di combustione. Tematiche legate alla combustione di CDR sono invece lo studio dell'abbattimento di vapori di mercurio per adsorbimento su materiali di diversa natura e l'effetto dell'avvelenamento da inquinanti, quali metalli alcalini e HCl, sulle prestazioni catalitiche nella denitrificazione SCR dei tradizionali catalizzatori a base di V2O5. Un ulteriore obiettivo di questa area è rappresentato dalla trasformazione di idrocarburi leggeri in prodotti a più alto valore aggiunto (intermedi organici per l'industria chimica) attraverso processi catalitici innovativi a minor impatto ambientale rispetto a quelli attuali che impiegano alimentazioni ricche in N e S. In questa tematica sono compresi studi di conversione sia di etano che di propano in olefine o ossigenati conducendo la reazione su catalizzatori sia in polvere che su strutturati. PREVENZIONE DEI RISCHI DERIVATI DALL'USO DI COMBUSTIBILI E MATERIALI PERICOLOSI. Obiettivo di tale area di ricerca è lo studio degli aspetti di sicurezza di processi chimici di interesse industriale. L'attività riguarda sia la prevenzione di fenomeni di runaway ed esplosione termica sia la messa a punto di tecniche di monitoraggio e risanamento ambientale conseguenti al rilascio di sostanze tossiche a seguito di incidenti, sia l'individuazione di interventi per la mitigazione delle conseguenze. All'attività svolta con metodi sperimentali si affianca l'investigazione modellistica (fluidodinamica computazionale). Nell'ambito dello studio di tecniche di monitoraggio e risanamento ambientale conseguenti al rilascio di sostanze tossiche la ricerca attualmente mira alla caratterizzazione termocinetica dei sistemi di interesse effettuata associando tecniche calorimetriche diverse (calorimetria in scansione, adiabatica, isoperibolica ecc.) a tecniche analitiche quali GC-MS e LC. Con riferimento a condizioni di emergenza conseguenti il rilascio di sostanze tossiche sono individuabili due tipi di azioni di intervento diverse per finalità e tempi: (a) il monitoraggio dell'ambiente, (b) gli interventi di risanamento per ridurre i livelli di inquinamento. In tale ambito i processi di ossidazione avanzata (AOP) appaiono di notevole interesse. Lo studio e/o la previsione del comportamento di miscele gassose infiammabili è perseguito mediante strumenti di simulazione numerica. Ciò consente di rendere disponibili metodi di analisi delle conseguenze molto avanzati (Computational Fluid Dynamics) applicabili anche in quelle situazioni in cui un'indagine sperimentale è proibitiva, come ad esempio la previsione delle conseguenze di una esplosione in un impianto industriale reale. Tali ricerche sono da inserire in un contesto di attività che mirano alla valutazione dei rischi derivanti dall'utilizzo di materiali pericolosi ossia all'analisi di metodologie su cui basare la predisposizione delle misure di prevenzione e di pianificazione per la gestione delle emergenze, e più in generale di metodologie per l'analisi del rischio sia di singoli industrie che di aree industriali. (literal)
  • The Institute for Research on Combustion (IRC) belongs to the National Research Council (CNR). It was founded in 1968, by prof. Leopoldo Massimilla and it was confirmed at the end of \"The reorganization of the National Research Council\" in 2001 as an Institute of excellence and strategic relevance within the national and international framework. The research activity carried out by IRC has always been devoted both to increase the knowledge of fundamental combustion phenomena and to answer specific research of practical interest in cooperation with other public and private research organizations and firms. Actually, the activity of IRC is focused in several different directions: to improve practical systems for energy production, to optimize the use of alternative energy sources as those which can be obtained from waste materials and biomass, to reduce the environmental impact of combustion processes, to set up criteria for the evaluation and prevention of risks related to industrial processes that use fuels. IRC is involved in both short and long term research activities. The studies have required in the past and will require even more in the future, an interdisciplinary approach connected with the complexity and variety of the chemical and fluid dynamic phenomena. A general goal pursued by IRC is to always be ready to answer to scientific deepening, to develop or upgrade clean combustion technologies, to reduce the environmental impact of combustion systems, to set up more sophisticated diagnostic methodologies, to develop new models for simulation and control of combustion processes as well as to evaluate and prevent risks related to industrial processes that use fuels. The staff of IRC is made up of 50 units, of whom 19 are researchers with different cultural provenience (chemical, mechanical, aeronautical and electronic engineers, chemists and physicists) able to design, acquire and use competitive and up to date technological installations, methodologies and research equipment. IRC has official or informal cooperation active with a number of international research institutions and universities: Department of Chemical Engineering of the University Federico II of Naples (IT), Massachusetts Institute of Technology (USA), Sandia National Laboratories (USA), the School of Engineering (USA), the Department of Fuel and Energy of the University of Leeds (UK), the Department of Industrial Processes and Products of the University of Twente (Netherlands), the Electricitè de France (France), Cerchar (France), the Laboratorie de Combustion et Systemes Reactifs of the CNRS (France). IRC has also official or informal cooperation active with a number of National industries: ANSALDO, ENEL, FIAT, Companies of the ENI group, ETI. During the years IRC increased its national and international relevance in the field of combustion processes and technologies. The evidence of this role is the relatively high number of papers published in international journals and proceedings of international conferences. IRC has been involved in short and long term research activities (International projects: Joule, Coke, Environmental, Fox, Fair. National projects: chairing of the \"Carbone Idrogeno\" project of the Progetto Finalizzato Energetica II; Progetti Finalizzati: Energetica, Trasporti 2, Chimica Fine; Progetti Strategici: Microscopia Tunneling; Aree Metropolitane ed Ambiente, Tecnologie Chimiche Innovative; Mediterraneo Project; Programmi Operativi 1994-1999 CE/MURST) in different topics of energy, environment and industrial production. An international acknowledgement for the research and promotion activities carried out by IRC in the combustion field came with the designation of Naples to host the XXVI International Symposium on Combustion (July 28TH - August 2nd, 1996). This International Conference is the most important event in the combustion field and it is attended by researchers coming from all over the world. The IRC hosts the secretariat of the Italian Section of the Combustion Institute, which can be considered the main aggregation point of the research activities carried out in Italy in the field of combustion. An acknowledgement for the research activities carried out by IRC in the field of evaluation and prevention of risks related to the use of fuels and from the practice of chemical and process industries came from the establishment of the \"National Group for the Defense from Chemical Industrial and Ecological Hazards\" (GNDRCIE) at the IRC, in the framework of a Convention between the Civil Protection Department and the CNR. The research activities of IRC are organized in five main areas, namely: Chemistry and physics of combustion, Technologies and combustion processes with high efficiency and low environmental impact, Combustion and gasification of fossil and alternative fuels, Catalytic materials and processes for energy and environment, Environment reclamation and prevention of risks from the use of fuels and dangerous materials. The first one, Chemistry and physics of combustion, includes fundamental studies on oxidation and pyrolysis kinetics and on the application of advanced diagnostics to reveal single species or classes of pollutants in gas phases, aerosol and vapors inside and at the exhaust of combustion systems. The two next areas are concerned with practical systems: Technologies and combustion processes with high efficiency and low environmental impact of liquids and gases and Combustion and gasification of fossil and alternative fuels. In both these areas the emphasis is devoted to the optimization of combustion technologies with low environmental impact. New catalytic materials and processes for combustion systems improvement and/or for pollutants reduction are studied in a specific topic area, Catalytic materials and processes for energy and environment. Finally, considering the importance of safety of processes in which uncontrolled explosion and fire can occur, the area Environment reclamation and prevention of risks from the use of fuels and dangerous materials deals with problems deriving from the use of fuels and from the practice of chemical and process industries. CHEMISTRY AND PHYSICS OF COMBUSTION. This area includes the acquisition of the fundamental knowledge and of the diagnostic tools required both for the understanding of elementary mechanisms (chemical kinetics, fluid-dynamics, thermo-dynamics) involved in combustion processes and for the implementation of effective diagnostics of industrial applications based on such processes. To reach these aims advanced diagnostic methodologies and numerical models are developed and systematically applied for the determination of characteristics of processes, taking place in canonical combustion systems, both for their efficiency and in terms of pollutants formation (gaseous and particulates). Laminar and turbulent flames of gaseous and vaporized fuels are studied by means of sampling and chemical analysis and spectroscopic techniques in order to gain information on pollutant formation and destruction in relation to the fluid-dynamic configurations and to the other controlling parameters (chemical properties of reactants, equivalence ratio, residence time, flame temperature etc.). Perfectly stirred and non-diffusive reactors are used to study the dynamic of reactive systems as ignition kinetics and oscillatory behaviors. Of interest are also the mechanisms of formation of organic particulate matter with size in the nanometer range which deserves the use of sophisticated sampling and analysis tools. TECHNOLOGIES AND COMBUSTION PROCESSES WITH HIGH EFFICIENCY AND LOW ENVIRONMENTAL IMPACT. The research in this area concerns the study of advanced combustion technologies and processes capable of achieving greater efficiencies along with a significant reduction of the environmental impact. An higher eco-compatibility of the combustion systems is pursued either by the optimization of technologies characterized by an intrinsic lower production of pollutants (i.e. particulates, PAH and NOx) and by the development of new technologies allowing for the use of fuels either renewable and/or non-fossil. The research activity is focused on the study of mechanisms of pollutants formation, on the characterization of reacting systems in complex fluid-dynamic conditions by using intrusive and non-intrusive diagnostics, on the analysis of atomization, evaporation and mixing of liquid fuels and, finally, on the development of computational models for the simulation of combustion processes. Practical references of these research activities are both the atmospheric steady burners for heat and power production and the system operating at high pressure conditions (e.g. gas-turbine). Concerning the development of innovative combustion technologies experimetal and numerical modeling activities are exploited aiming to the determination of potentials, advantages and drawbacks of systems operated in diluted (e.q. LP and LPP gas-turbines) and super-diluted conditions (e.g. MILD combustion systems). COMBUSTION AND GASIFICATION OF FOSSIL AND ALTERNATIVE FUELS. The main activity concerns with studies on the application of bubbling and circulating fluidized bed reactors for the combustion of different carbonaceous materials: fossil and alternative solid fuels. In particular the combustion of waste materials has grown in interest for the possibilities of a safe disposal linked to energy recovery of a wide range of materials, including biomass, peat, municipal, agricultural and industrial wastes. Fluidized bed combustors have been indicated as one of the best solutions. Among the key features, which distinguish not conventional fuels from coals, are a higher fraction of volatile compounds (up to and over the 90% in weight) and a pronounced anisotropy of the porous texture of the particles. Both properties determine peculiar behavior as regards: the interaction between the fuel particles and the fluidized solids during pyrolysis, volatile emission and the subsequent char combustion/gassification; the morphology of the porous structure of the char left behind by devolatilization; the nature and the extent of comminution phenomena; the emission and nature of solid and gaseous pollutants. All these phenomena and in particular the generation of large amounts of fine particles during conversion may strongly affect efficiency and environmental impact of the combustion process. In this framework laboratory and pre-pilot experimental facilities have been set up and are used with combustible materials of different characteristics. Diagnostic devices and procedures have been \"ad hoc\" developed to characterize combustion performances of combustible materials. From a theoretical point of view, computational models able to predict combustion and gasification performances as well as to account for the role played by the different phenomena occurring during fluidized bed conversion of solid and liquid fuels have been developed with reference to different classes of combustible materials. The study carried out in this framework is of interest for a correct design and operation of practical fluidized bed boilers in terms of combustion efficiency and environmental impact. CATALYTIC MATERIALS AND PROCESSES FOR ENERGY AND ENVIRONMENT. Reduction of polluting emissions (NOx, SOx, CO, unburned hydrocarbons) from hydrocarbons combustion processes is one of the main purposes of this research area. Catalytic combustion is a primary technique allowing a significant limitation of NOx, CO and unburned hydrocarbons formation due to the possibility to operate at considerably lower temperatures compared to those of traditional flame processes in a wide range of air/hydrocarbon composition. A fundamental study of the catalytic behaviour of metal oxides based catalysts and one more focused on industrial and domestic application of catalytic combustion carried out on structured catalysts or in fluidized bed reactor, also regarding the thermal stability of the materials, represent the two most important subjects of this specific theme. As concerns secondary pollutants removal techniques, the research is centred on catalytic decomposition of NO, as alternative to the present commercial processes using a reducing agent, carried out on copper exchanged zeolites. The study of both reaction mechanism and hydrothermal stability of the catalyst represents the objectives of this research. Furthermore, spray-drying processes are studied as technique for SOx reduction. Removal of Hg gaseous emissions through adsorption on different materials and effect of poisoning agents as alkali metals and HCl on catalytic performances of V2O5 based SCR catalysts are subjects related to the study of municipal waste incineration. Finally, the last objective of this research area is the transformation of hydrocarbons into more valuable products (organic intermediates for chemical industry) through novel catalytic processes with a lower environmental impact with respect to the traditional processes employing N and S rich feedstock. Conversion of ethane and propane to olefins or oxygenated products on powder and structured catalysts are specifically studied. ENVIRONMENT RECLAMATION AND PREVENTION OF RISKS FROM THE USE OF FUELS AND DANGEROUS MATERIALS. The present area deals with the risks deriving from the use of fuels and from the practice in the process industries. The research activity is devoted to both prevent runaway and thermal explosion phenomena and to set up procedures for hazardous material losses prevention. Experimental activities together with computational codes development allow the study of the behavior of combustible gas mixtures and the setting up of mathematical tools for the risks assessment. (literal)
Istituto esecutore di
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  • Istituto di ricerche sulla combustione (IRC) (literal)
  • Institute for research on combustion (IRC) (literal)
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Collaborazioni
  • L'IRC ha una stretta collaborazione sia con il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università di Napoli \"Federico II\", con cui l'Istituto ha scambiato risorse, metodi e programmi, sia con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica per l'Energetica dell'Università di Napoli \"Federico II\" e con diverse istituzioni internazionali di ricerca ed Università quali il Massachusetts Institute of Technology (USA), la Sandia National Laboratories (USA), la School of Engineering (USA), il Department of Fuel and Energy della University of Leeds (UK), Il Department of Industrial Processes and Products dell'Università di Twente (Olanda), La Electricité de France (Francia), il Cerchar (Francia), il Laboratoire de Combustion et Systemes Reactifs del CNRS (Francia), l'Institut de Recherches sur la Catalyse del CNRS (Francia), il Boreskov Institut of Catalysis (Russia). Fra le industrie italiane l'IRC collabora con: ANSALDO, ENEL, FIAT, Società del gruppo ENI, ETI. L'IRC collabora inoltre con diversi altri Istituti del CNR quali l'Istituto Motori, l'Istituto di Inquinamento Atmosferico, l'Istituto di Ricerca sulle Acque, l'Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi, l'Istituto per lo Studio di Materiali Nanostrutturati, l'Istituto di Tecnologie Avanzate per l'Energia \"Nicola Giordano\" e con l'ENEA. Con tutte queste strutture l'IRC ha rapporti di collaborazione pluriennale che riguardano scambio di informazioni di reciproco interesse, scambio di personale per periodi limitati e partecipazione a programmi di ricerca comuni. Di seguito si riporta una breve descrizione di alcune delle collaborazioni dell'IRC: · L'Istituto di Ricerche sulla Combustione collabora con il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Università di Napoli \"Federico II\" per lo svolgimento e la definizione di programmi di ricerca comuni su molte linee di attività. In particolare la collaborazione riguarda lo studio di sistemi di combustione tradizionali ed innovativi, la caratterizzazione fluidodinamica di sistemi multifase, lo studio dei meccanismi di formazione ed abbattimento di emissioni inquinanti gassose e particellari, lo sviluppo di modelli di simulazione. · Programma di ricerca fra Electricité de France, Chalmers University of Technology, Technical University of Vienna, Istituto di Ricerche sulla Combustione e CERCHAR per la definizione di una procedura standard di caratterizzazione di combustibili fossili di interesse in caldaie a letto fluido circolante. L'obiettivo è quello di poter predire l'entità relativa dei vari fenomeni di comminuzione che regolano il consumo della carica iniziale di combustibile e le dimensioni del residuo inerte. · Attività di collaborazione fra Istituto sull'Inquinamento atmosferico, Istituto di Ricerca sulle Acque, Istituto di Ricerche sulla Combustione, Istituto per lo Studio degli Ecosistemi, Istituto di Acustica nell'ambito della convenzione fra CNR e Il Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio per la definizione delle linee guida atte all'individuazione e all'utilizzazione delle migliori tecniche disponibili per gli impianti di cui all'allegato 1 del D. lgs. 372/99. · Programma di ricerca congiunto fra ENEL e Istituto di Ricerche sulla Combustione sulle problematiche connesse al trattamento termico in letto fluido di ceneri di carbone di origine termoelettrica. L'obiettivo è quello di identificare le condizioni ottimali di trattamento termico in reattori a letto fluido al fine di ridurre la percentuale della frazione combustibile di tale materiale e operare una pre-selezione granulometrica del materiale stesso per la realizzazione di un sistema integrato finalizzato ad ottenere prodotti di qualità certificata ad elevato valore economico. Una ulteriore collaborazione riguarda la simulazione numerica di camere di combustione in regime non stazionario nell'ambito delle attività di ricerca intese a prevenire i comportamenti dinamici che inficiano il regolare funzionamento dei bruciatori a bassa emissione di NOx per le turbine a gas. · Programma di ricerca congiunto fra Ansaldo, Politecnico di Bari, CRIS, Università di Genova, Termosud, Centro Laser, Enea e Istituto di Ricerche sulla Combustione nell'ambito dei Piani di potenziamento della rete scientifica e tecnologica - Reattori a spray ed a letto fluido per la combustione di combustibili liquidi e solidi · Programma di ricerca fra ETI S.p.A. e Istituto di Ricerche sulla Combustione per lo studio ed ottimizzazione del processo di combustione della sigaretta per la messa a punto di un prodotto più sicuro per la salute in relazione sia al fumo diretto che indiretto. · Programma di ricerca fra Costruzioni Termomeccaniche S.r.l. e Istituto di Ricerche sulla Combustione per lo studio ed ottimizzazione della camera di combustione del termocamino e riduzione dei residui incombusti nell'atmosfera. · Programma di ricerca fra POLIMERI Europa SPA e Istituto di Ricerche sulla Combustione per la qualificazione di oli combustibili da craking mediante analisi dettagliata dei microinquinanti prodotti dalla loro combustione. · Accordo bilaterale CNR-CNRS per lo studio di un processo catalitico di produzione di acido acrilico per ossidazione selettiva del propano. · Accordo bilaterale CNR-RAS per lo studio di un processo combinato di combustione catalitica e produzione di olefine a bassissimi tempi di contatto. Nell'ambito delle attività relative alla prevenzione dei rischi industriali sono in corso attività di collaborazione tra l'Istituto di Ricerche sulla Combustione e: · il Dipartimento della Protezione Civile per un Programma di Ricerca Triennale con il GNDRCIE per la \"Analisi e simulazione dell'esplosione di sostanze gassose in impianti industriali\" nell'ambito delle attività per la \"Previsione, prevenzione e controllo degli eventi incidentali rilevanti nei processi produttivi industriali\". · il Dipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale dell'Università degli Studi di Napoli \"Federico II\" (DAPS) per un Progetto Triennale per lo studio della vulnerabilità sismica di impianti industriali · l'Osservatorio Vesuviano e Polo Scientifico e delle Tecnologie dell'Università degli Studi di Napoli \"Federico II\" (in convenzione con la Provincia di Napoli), per l'analisi del rischio di incidenti rilevanti nell'area circumvesuviana di Napoli e per la redazione del piano di emergenza della provincia di Napoli - settore rischio industriale. (literal)
Attività di formazione
  • L'attività di formazione svolta dall'IRC riguarda: l'organizzazione di Scuole e Seminari; lo sviluppo di Contratti di Formazione per Altri Enti, funzione di tutor di Laureandi e studenti di Dottorato di Ricerca del Dipartimento di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale dell'Università Federico II di Napoli, funzione di tutor di borsisti CNR. Di seguito si riporta un elenco delle attività svolte dall'IRC nelle differenti aree: Organizzazione di Scuole: · Short Course on Circulating Fluidized Bed Boilers, Firenze (FI), 3-4 luglio 1991; · Scuola sulla Combustione Stazionaria, Firenze (FI), 18-20 settembre 1991; · Scuola sulla Combustione Stazionaria, Firenze (FI), 16-19 giugno 1992; · Scuola sulla Combustione Stazionaria \"Aspetti pratici e applicativi della Combustione\" 1° Corso, 10-11 giugno 1993; · Scuola sulla Combustione, Pisa (PI), 23-24 aprile 1998. . International Combustion Institute Summer School (ICISS) in Combustion Fundamentals and New Technologies, Isola di Procida, Napoli, Italy, May 31 – June 5, 2015 Organizzazione Workshop: Workshop on Attrition Phenomena in Fluidized Bed Conversion of Fossil/Non Fossil Fuels, Università di Salerno, 30 ottobre 2000. Organizzazione di Seminari di Ingegneria Chimica nell'ambito dei Corsi di Dottorato di Ricerca dall'anno 1991 ad oggi (2016) in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale dell'Università Federico II di Napoli. Ciclo di seminari organizzati in collaborazione con AMRA, Scuola Politecnica e delle Scienze di Base (Università degli Studi di Napoli Federico II) e Ordine degli Ingegneri della Provincia di Napoli: - Franco TERLIZZESE (Ministero per lo Sviluppo Economico), La strategia italiana per l’utilizzo delle materie prime e il loro impatto ambientale: idrocarburi e geotermia, Napoli, 17 Novembre 2015; - Marcello CAPRA (Ministero per lo Sviluppo Economico), Linee di indirizzo della ricerca energetica: la prospettiva Europea, Napoli, 16 Dicembre 2015; - Fausto BATINI (CEO Magma Energy Italia), Una visione integrata per la valorizzazione delle risorse geotermiche, Napoli, 28 Gennaio 2016; - Filippo DE ROSSI (Università degli Studi del Sannio), Ottimizzazione degli interventi di riqualificazione energetica del parco edilizio esistente: un passo cruciale verso la Sostenibilità, Napoli, 15 Febbraio 2016. Contratti di Formazione per Altri Enti · Contratto di Formazione di Personale Laureato e Tecnico per Fiat Impresit Sistemi Ambientali FISIA S.p.A. su \"Tecnologie di smaltimento e/o recupero di materiali da prodotti di larga diffusione\" · Contratto di Formazione di Personale Laureato e Tecnico per ANSALDO su \"Ottimizzazione dei Cicli di Impianto\" · Programmi operativi CE-MURST - RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO ED ALTA FORMAZIONE: Processi termici per lo smaltimento di fanghi e rifiuti speciali e Sistemi di monitoraggio dell'inquinamento atmosferico in ambiente urbano ed industriale. · Contratto di Formazione di Personale Laureato e Tecnico per ETI su\" \"Corso di formazione professionale per 2 ricercatori in chimica fisica applicata e 8 tecnici di ricerca nell'analitica dei microinquinanti\" · Contratto di Formazione di Personale Laureato e Tecnico su \"Corso di formazione e qualificazione in caratterizzazione, trattamento, e valorizzazione dei materiali residui di origine industriale\" Funzione di tutor di Laureandi e studenti di Dottorato di Ricerca del Dipartimento di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale dell'Università Federico II di Napoli: · Circa 10 Laureandi/anno del Corso di Laurea in Ingegneria Chimica, Meccanica e Aereonautica dell'Università Federico II di Napoli svolgono il loro lavoro di Tesi di Laurea in attività sperimentali e teoriche di pertinenza dell'Istituto di Ricerche sulla Combustione e sotto la guida di un Docente della Facoltà di Ingegneria ed un Ricercatore dell'IRC. · Circa 2 Dottorandi/anno del Corso di Laurea in Ingegneria Chimica dell'Università Federico II di Napoli svolgono il loro lavoro di Tesi di Dottorato sotto la guida di un Docente della Facoltà di Ingegneria ed un Ricercatore dell'IRC. Funzione di tutor di borsisti CNR: L'Istituto di Ricerche sulla Combustione ha sviluppato una intensa attività di formazione di Borsisti CNR nell'ambito di Borse di ricerca di: Progetti Finalizzati del CNR, Gruppo Nazionale per la Difesa dai Rischi Chimico Industriali ed Ecologici, borse CE Risultano attive nel 2015 le seguenti convezioni di tirocinio di formazione ed orientamento: 1. Università di Pisa, Dipartimento di Ingegneria, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni 2. Università degli Studi del Sannio 3. Università degli Studi Guglielmo Marconi 4. Università degli Studi di Napoli Federico II, Scuola Politecnica e delle Scienze di Base 5. Università degli Studi di Napoli “Partenope” 6. Università degli Studi di Salerno, Dipartimento di Ingegneria Chimica e Alimentare 7. Politecnico di Torino, Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria Chimica E’ stato assegnato all'IRC un ruolo di coordinamento degli Istituti Campani afferenti al DIITET per la partecipazione al Bando regionale assegni di Ricerca POR Campania FSE 2007-2013 che prevedeva la predisposizione di un progetto CNR per complessivi 80 assegni di ricerca. Presentazione di un Progetto Formativo (2015) nell’ambito Piano di attuazione regionale “Garanzia Giovani in Campania” (Adesione al Programma per l’attivazione di percorsi di inserimento giovani attraverso tirocini incentivati ex art.1 DL 76/2013) per la formazione di 10 giovani. L'IRC ha svolto nel periodo 2011-2013 attività di tutoraggio di 6 borsisti nell'ambito del Progetto SOLTESS \"Solare termodinamico con accumulo solido\", PON - Ricerca e Competitività 2007-2013. (literal)
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  • Piazzale Vincenzo Tecchio, 80 (literal)
Cap
  • 80125 (literal)
Città
  • Napoli (literal)
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  • NA (literal)
Telefono
  • 0817682245 - 0817682263 - 0817622673 (literal)
Codice CDS
  • 070 (literal)
Servizi
  • L'Istituto di Ricerche sulla Combustione ha, dalla sua fondazione, sviluppato, parallelamente alla attività di ricerca fondamentale rivolta all'approfondimento delle conoscenze sui processi di combustione e al relativo impatto ambientale, una attività di ricerca applicata rivolta a rispondere a specifiche problematiche di ricerca di interesse pratico per altri Enti di Ricerca pubblici e/o privati ed Aziende. In tale ambito le competenze acquisite dall'Istituto, la sua visibilità a carattere Nazionale ed Internazionale legata alla partecipazione a differenti piani nazionali ed europei di ricerca quali i Progetti finalizzati CNR, EUREKA, i Programmi ricerca CEE, le Ricerche finanziate dal Fondo Speciale per la Ricerca Applicata ai sensi della legge 46/82, le Ricerche finanziate ai sensi della legge 488/82, i Servizi alle imprese di cui alla legge 64/86, la disponibilità di sistemi di combustione dalla scala da laboratorio fino a quella pilota fortemente strumentati, oltre che la disponibilità di attrezzature scientifiche di avanguardia per la caratterizzazione dei materiali combustibili e dei prodotti di combustione sono state in passato e sono oggi in grado di attrarre domande di ricerca applicata formulata da altri Enti ed Aziende. Le competenze maturate dall'IRC nello svolgimento delle predette attività consentono di potere fornire diversi servizi: - Valutazione dell'impatto ambientale dei sistemi di produzione dell'energia e di impianti termici in genere. - Direzione di progetti di ricerca e sviluppo. - Consulenza tecnico-normativa in campo energetico ed ambientale. - Caratterizzazione di sistemi di combustione in termini di emissioni inquinanti e prestazioni. - Studi di fattibilità di reti energetiche e per il recupero energetico di combustibili secondari e di scarto. Sistemi sperimentali disponibili presso l'IRC in scala da laboratorio: - Bruciatore per fiamme piatte gassose laminari strumentato con sonda di prelievo gas, sonda di temperatura e sistema di spettrofluorimetria \"in situ\" con illuminazione laser: - Reattori a letto fluido bollente da laboratorio (diametri caratteristici da 40 a 140 mm) dotati di sistemi di alimentazione in continuo del combustibile e corredati di sistemi di caratterizzazione delle emissioni solide e gassose. - Reattori a letto fluido vibrato tramite onde acustiche da 40 e 120 mm di diametro - Sistema di combustione di getti liquidi in flusso di aria ad alta pressione con accesso ottico equipaggiato con sistemi ottici di diagnostica bidimensionale e sonda di prelievo. - Banco di prova per spray con sistema di diagnostica ottica ad alta risoluzione. - Bruciatore a flusso transizionale bidimensionale - Bruciatore a reti catalitiche per combustibili gassosi - Reattori catalitici a letto fisso (strutturati e non) e fluido per studi cinetici e per simulazione di condizioni reali Sistemi sperimentali disponibili presso l'IRC in scala pilota: - Fornace con bruciatore triflusso da 100 kW per combustione di idrocarburi liquidi e biomasse atomizzate - Combustore a letto fluidizzato con potenza termica massima di 200 kW alimentato in continuo con combustibili solidi e liquidi e provvisto di bruciatore di avviamento a propano - reattore di desolforazione spray-dryer con bruciatore ad olio combustibile della potenzialità di 300 kW equipaggiato con strumentazione per la caratterizzazione delle emissioni - Camera di combustione per combustione a griglia di solidi di origine vegetale di potenza 36kW Strumentazione analitica disponibili presso l'IRC: Cromatografi liquidi HP Analisi termogravimetrica con velocità di riscaldamento fino a 1000°C/min Gascromatografia Analizzatori specifici (CO, CO2, H2, NOx, SO2, O2, idrocarburi) in continuo Spettrometri di massa Sistema di calorimetria Analizzatore TOC elementare Spettrometria FTIR per analisi di solidi (anche ad alta temperatura e pressione) e di gas emessi da termobilancia accoppiata (Tmax=1500°C) Sistema per analisi TPD/TPR/TPO Misuratore della distribuzione delle dimensioni di gocce (PDA) Impattore a segregazione fluidodinamica Sistemi di caratterizzazione morfologica disponibili presso l'IRC: Microscopia elettronica a scansione con filamento in LaB6 con microanalisi Porosimetria a mercurio Sistema per la misura di area superficiale con adsorbimento di gas Risorse di calcolo disponibili presso l'IRC: cluster Linux Beowulf server bi-processore Athlon MP1800 2GB RAM + 8 unità di calcolo Athlon XP2100+ 1 GB RAM ognuno (potenza di calcolo aggregata > 12 GFlops) cluster Digital Equipment Corporation composto di due Alpha server con 6 processori totali a 466 MHz e RAM complessiva di 1.2 GB (potenza di calcolo aggregata > 2GFlops) Workstation Digital dedicata alla rappresentazione grafica dei risultati. Workstations Hewlett- Packard dedicate ai servizi di rete (web-server, mail server, DNS, licenses server, etc.) Gestione del polo di via Diocleziano della rete metropolitana del CNR di Napoli. L'IRC è in grado di curare l'organizzazione di Convegni Internazionali e Nazionali. Di seguito si riporta un elenco di alcuni: Convegni Internazionali: - XXVI International Symposium on Combustion, Napoli, 28/7-2/8, 1996; - First Mediterranean Combustion Symposium, Antalya - Turchia, 20-25 giugno 1999; - Second Mediterranean Combustion Symposium, Sharm El-Sheikh, Egitto, 6-11 gennaio 2002; - Ninth International Conference On Numerical Combustion, Hilton Sorrento Palace, Sorrento, 7-10 aprile 2002; - Ninth International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems ICLASS 2003, Sorrento, 13-17 luglio 2003; - Fluidization XI, maggio 2004. Convegni in collaborazione con la Sezione Italiana del Combustion Institute: Nazionali: - Combustion Meeting '91, Castelnuovo di Garfagnana (LU), 26-29 giugno 1991; - FRANTIC, Chia Laguna - Domus de Maria (CA), 2-5 luglio 1997; - Combustion Meeting '98, Ravello (SA), 26-29 maggio 1998; - Combustion Meeting '99, Firenze, 2-5 maggio 1999; - Open Meeting on Combustion 2000, Lacco Ameno, 22-25 maggio 2000; - Combustion and the Environment, S. Margherita Ligure, 16-19 settembre 2001. - Combustion and Sustainable Development, Roma, 3-5 Giugno, 2002. Internazionali: - Joint Meeting of the German and Italian Sections of the Combustion Institute, Ravello (SA), 11-14 settembre 1989; - Joint Meeting of the Italian and Russian Sections of the Combustion Institute, Pisa (PI), 5-9 novembre 1990; - Joint Meeting of the French, Italian and Swedish Sections of the Combustion Institute, Capri (NA), 21-24 settembre 1992; - Joint Meeting of the Italian and Spanish Sections of the Combustion Institute, Stresa (NO), 28 giugno - 1 luglio 1993; - CROCUS, Salsomaggiore, 20-23 settembre 1994; Combustion Meeting '95, Napoli, 25-28 luglio 1995 - Joint meeting of the Skandinavian-Nordic and Italian Sections of the Combustion Institute, Ischia, 18-21 Settembre, 2003. Convegni in collaborazione con il Gruppo Nazionale per la Difesa dai Rischi Chimico-Industriali ed Ecologici: - Seminario interno Unità Operative 1995-1996, Roma, 6-7 aprile 1998; - Rischi chimici, industriali ed ecologici e protezione civile: Le attività del GNDRCIE nel triennio 1997-1999, Roma, 26-27 giugno 2000. (literal)
Competenze
  • Le competenze dell'Istituto di Ricerche sulla Combustione sono maturate nell'ambito di una attività di ricerca fondamentale, rivolta all'approfondimento delle conoscenze sui processi di combustione e al relativo impatto ambientale, e di una attività di ricerca applicata, rivolta a rispondere a specifiche problematiche di ricerca di interesse pratico per altri Enti di Ricerca pubblici e/o privati ed Aziende. L'IRC ha affrontato lo studio di differenti problematiche di carattere fondamentale e applicative di interesse nei processi di combustione sia ottimizzando sistemi di combustione tecnologicamente avanzati per la combustione a basso impatto ambientale sia sviluppando in proprio o applicando metodologie di analisi e di diagnostica di avanguardia. Al passo con lo sviluppo di strumenti di calcolo sempre più potenti e sofisticati, l'IRC ha potenziato la capacità di calcolo e simulazione numerica. La crescita scientifica dell'Istituto è stata garantita dalla presenza di competenze afferenti alle discipline di chimica, fisica e ingegneria. L'approfondimento scientifico delle problematiche è stato reso possibile anche dalla stretta collaborazione, a livello nazionale, con l'Università di Napoli \"Federico II\" con il Politecnico di Milano ed altre prestigiose istituzioni universitarie italiane, ed a livello internazionale, con diverse istituzioni di ricerca quali il Massachusetts Institute of Technology (USA), Sandia National Laboratories (USA), l'Università di Leeds (UK), il Department of Chemical Engineering of Imperial College London (UK), l'Università di Twente (Olanda), La Electricitè de France (Francia), il Cerchar (Francia), il CNRS (Francia). Ciò ha contribuito all'affermazione di un ruolo di eccellenza dell'IRC che lo rende un punto di riferimento sia nazionale che internazionale per quanto riguarda attività di ricerca sui processi di combustione. Ne sono testimonianza, oltre ai molti lavori pubblicati su riviste o atti di convegni internazionali, le partecipazioni a iniziative e programmi comunitari (progetti Joule, Coke, Environmental, Fox, Fair, Brite) e nazionali (Direzione del Sottoprogetto \"Carbone Idrogeno\" del Progetto Finalizzato Energetica II; Progetti Finalizzati Energetica, Trasporti 2, Chimica Fine; Progetti Strategici Microscopia Tunneling; Aree Metropolitane ed Ambiente, Tecnologie Chimiche Innovative; Progetto Mediterraneo; Programmi Operativi 1994-1999 CE/MURST) nelle differenti aree tematiche dell'energia, dell'ambiente e della produzione industriale. Un ulteriore riconoscimento delle competenze acquisite dall'IRC è testimoniato dalle differenti commesse di ricerca ricevute con grandi imprese tra cui: Electricitè de France (Francia), Ansaldo, Enel, Fiat, Società del Gruppo ENI, Eti e con diverse piccole e medie imprese tra cui: Costech, KTI, Oltek. L'IRC ospita la segreteria della Sezione Italiana del Combustion Institute e costituisce a livello nazionale il punto di aggregazione di studi sui processi di combustione. Dal 1995 presso l'IRC è stato istituito, nell'ambito della convenzione fra il Dipartimento della Protezione Civile ed il CNR, il Gruppo Nazionale per la Difesa dai Rischi Chimico Industriali ed Ecologici (GNDRCIE). La designazione dell'IRC come sede del GNDRCIE é un riconoscimento delle competenze acquisite dall'IRC in merito alle problematiche di sicurezza nella conduzione di impianti dell'industria chimica e di processo e sulla propagazione di reazioni indesiderate in sistemi gassosi e in mezzi eterogenei. L'IRC ha progettato e realizzato diversi impianti, in scala da laboratorio fino alla scala pre-pilota, con sofisticate strumentazioni di monitoraggio ed analisi per lo studio e la caratterizzazione del processo di combustione e/o gassificazione di materiali combustibili di differente origine sia con riferimento alla efficienza di conversione che alla individuazione delle condizioni di esercizio più idonee al fine di ridurre l'impatto ambientale dei processi. Parallelamente i materiali di interesse nel processo di combustione così come quelli effluenti dal processo stesso sono caratterizzati sia tramite l'applicazione di protocolli di analisi standard (analisi chimica, termica, morfologica, ecc) sia con procedure di caratterizzazione sviluppate ad hoc dall'IRC per la valutazione preventiva delle performance attese. Di seguito si riporta una descrizione sintetica delle competenze acquisite dall'IRC distinte nelle cinque aree tematiche di ricerca dell'Istituto: CHIMICA E FISICA DELLA COMBUSTIONE In tale area l'IRC ha sviluppato competenze specifiche riguardo lo studio dei processi chimico/fisici di pirolisi e combustione di materiali combustibili, lo studio dei meccanismi di formazione di intermedi di reazioni che portano alla formazione di specie inquinanti. A tale scopo sono state acquisite competenze relative alle tecniche e procedure di campionamento ed analisi di inquinanti solidi, gassosi ed in fase condensata prodotti da processi di combustione. Nello stesso ambito sono state sviluppate competenze per l'utilizzo di tecniche di diagnostica ottica per la rilevazione di singole specie o classi di inquinanti sotto forma di gas, aerosol e vapori all'interno e allo scarico dei sistemi di combustione. In particolare le competenze riguardano: · Proprietà chimiche e spettroscopiche di Idrocarburi Policiclici Aromatici prodotti in combustione. · Tecniche di campionamento di intermedi di reazione e di gas di combustione. · Metodiche di separazione ed analisi di prodotti di combustione mediante tecniche di analisi chimica strumentale e tecniche spettroscopiche. · Tecniche ottiche per analisi non intrusive di processi di combustione. · Meccanismi di ossidazione e pirolisi del combustibile ad alta temperatura con particolare riguardo ai meccanismi di formazione di inquinanti gassosi (CO, NOx, etc.) e particellari (IPA, PM10). · Cinetiche di ossidazione e pirolisi di combustibili gassosi e liquidi in condizioni di temperatura intermedia e con diluizione dei reagenti. TECNOLOGIE E PROCESSI DI COMBUSTIONE AD ALTO RENDIMENTO E BASSO IMPATTO AMBIENTALE. In questa area di ricerca l'IRC ha sviluppato competenze specifiche riguardo lo sviluppo eco-compatibile di tecnologie di combustione di combustibili liquidi e gassosi con riferimento ai sistemi di produzione di energia quali i bruciatori atmosferici e i sistemi turbogas. Particolare rilievo è stato dato alla valutazione dell'impiego di combustibili non tradizionali derivanti da processi di produzione industriale e/o da biomasse. Le competenze acquisite riguardano sia le tecnologie di processo necessarie per l'implementazione di sistemi innovativi o per la riqualificazione di impianti preesistenti, sia la messa a punto di modelli numerici per l'analisi delle problematiche chimico-fisiche che caratterizzano i sistemi di combustione con particolare attenzione al comportamento dinamico degli stessi. Le principali competenze maturate nel corso dell'attività di ricerca svolta nell'ambito di tale area sono: · Processi integrati di produzione di energia pulita. · Combustione di combustibili di tipo tradizionale e alternativo. · Progettazione di sistemi di combustione a fiamma, · Sistemi di atomizzazione di combustibili liquidi ad alta viscosità · Tecnologie di combustione di liquidi a bassa formazione di NOx. · Tecnologie di combustione in condizioni diluite o superdiluite, con o senza preriscaldamento dei reagenti. · Processi di combustione in sistemi turbogas per la produzione di energia e per la propulsione. · Metodologie di analisi teorica e simulazione per la valutazione degli effetti della instazionarietà dei processi di combustione, in particolare per le applicazioni delle tecnologie a basso impatto ambientale nei combustori per gli impianti di conversione di energia. COMBUSTIONE E GASSIFICAZIONE DI COMBUSTIBILI FOSSILI ED ALTERNATIVI. In quest'area di ricerca l'IRC ha sviluppato competenze specifiche riguardo lo sviluppo di tecnologie di combustione di combustibili solidi fossili o sottoprodotti di processi industriali. Le competenze riguardano l'analisi critica e la rivisitazione delle tecnologie di combustione esistenti sia con riferimento alle sempre più restrittive norme sulle emissioni sia con riferimento alla possibilità di utilizzare una più ampia classe di materiali combustibili quali quelli ricavati dai rifiuti civili e/o industriali, le biomasse ecc. così come l'individuazione e la messa a punto di tecnologie innovative che rispondano alla duplice finalità di processi di combustione più efficienti ed una maggiore compatibilità ambientale del processo. In particolare le competenze riguardano: · Combustione e gassificazione di combustibili solidi e liquidi tradizionali ed alternativi: progettazione di combustori e gassificatori a letto fluidizzato bollente e circolante. · Tecnologie di abbattimento di inquinanti: processi di desolforazione in situ con sorbenti calcarei, processi di trattamento del tipo spray-dryer. · Definizione di protocolli di analisi per la caratterizzazione di materiali combustibili con riferimento ai fenomeni di comminuzione in corso di combustione e/o gassificazione in letti fluidi. · Sviluppo di tecnologie innovative di trattamento termico di materiali coesivi: combustori a letto fluido vibrati acusticamente, combustori e gassificatori a circolazione interna. · Determinazione della cinetica delle reazioni di conversione termica/degradazione di materiali combustibili: analisi termica. · Caratterizzazione microstrutturale di solidi combustibili e non di interesse in processi di combustione: Porosimetria, XRD, TPD, Microscopia elettronica. · Sviluppo di modelli di simulazione di reattori a letto fluido. MATERIALI E PROCESSI CATALITICI PER ENERGIA ED AMBIENTE. Il gruppo ha sviluppato competenze multidisciplinari nel campo della catalisi industriale con particolare riferimento ai processi di trasformazione e impiego di combustibili gassosi; ossidazioni preferenziali, selettive e totali; purificazione di gas emessi da processi di combustione, con particolare riferimento agli ossidi di azoto e incombusti. In tale ambito le competenze acquisite spaziano dalle tecniche di sintesi di catalizzatori, alla messa a punto di reattori strutturati per applicazioni reali, alla caratterizzazione e alla modellazione matematica del processo catalitico in esame. In particolare le competenze riguardano: · Progettazione, sviluppo ed esercizio di reattori catalitici: a letto fisso granulare e strutturato e a letto fluido · Metodi di preparazione di sistemi catalitici eterogenei in polvere e opportuna ingegnerizzazione in sistemi strutturati (monoliti a nido d'ape, schiume) · Caratterizzazione chimico-fisica e morfologica dei sistemi catalitici con particolare riguardo allo studio della superficie attraverso l'impiego di molecole-sonda in situ e non · Studio cinetico e modellazione di reazioni solido-catalizzate; accoppiamento reazioni etero-omogenee · Studio della stabilità chimica e termica dei sistemi catalitici, dell'invecchiamento in condizioni operative, dell'avvelenamento e della rigenerazione. RISANAMENTO AMBIENTALE E PREVENZIONE DEI RISCHI DERIVATI DALL'USO DI COMBUSTIBILI E MATERIALI PERICOLOSI. In tale area l'IRC ha sviluppato competenze specifiche riguardo l'analisi e la previsione di processi in cui avvengono fenomeni incontrollati di esplosione e incendi, e sulla valutazione dei problemi di sicurezza connessi ai processi di interesse industriale. In particolare le competenze riguardano: · l'utilizzo e/o lo sviluppo di strumenti di simulazione numerica in grado di prevedere il comportamento di miscele gassose infiammabili in relazione al rischio connesso al loro impiego nelle attività industriali, e l'evoluzione dei fenomeni esplosivi in grado di generare sovrappressioni pericolose per l'integrità delle strutture coinvolte, sia in sistemi confinati che parzialmente confinati. · lo sviluppo di metodologie su cui basare la predisposizione delle misure di prevenzione e di pianificazione per la gestione delle emergenze, e più in generale di metodologie per l'analisi del rischio sia di singoli industrie che di aree industriali. (literal)
Email
  • mailto:irc@irc.cnr.it (literal)
  • irc@irc.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Piazzale Vincenzo Tecchio, 80 - 80125 Napoli (NA) (literal)
Direttore
Missione
  • L’Istituto di Ricerche sulla Combustione svolge attività di ricerca in aree prioritarie per l’innovazione del Paese con applicazione in molti settori produttivi: energia, ingegneria industriale, sicurezza, ambiente, nuovi materiali. Le attività, a carattere teorico e sperimentale, sono rivolte allo studio dei processi di combustione a basso impatto ambientale per l’innovazione delle tecnologie di produzione dell'energia elettrica e termica, delle tecnologie di termovalorizzazione di rifiuti, di biomasse e di combustibili alternativi. Nell'ambito di tali ricerche vengono inoltre, condotti studi sulle tecniche avanzate di caratterizzazione dei combustibili fossili, delle miscele combustibili ottenute dal trattamento di combustibili fossili e dei prodotti di combustione inquinanti in forma gassosa e particellare. La caratterizzazione si estende anche ai parametri rilevanti per i rischi industriali quali l'infiammabilità e esplosività di materiali combustibili. La finalità generale è quella di un continuo aggiornamento, in un’ottica di eco-compatibilità, delle tecnologie di combustione tradizionali e la messa a punto di tecnologie alternative ed innovative per l’ottimizzazione dei processi di combustione sia in termini di una maggiore efficienza del processo di produzione energetica che in termini di riduzione dell'impatto ambientale relativamente alle emissioni di inquinanti atmosferici e di gas climalteranti. (literal)
Attività di ricerca
  • Sin dalla sua fondazione, avvenuta nel 1968, l'IRC ha svolto attività di ricerca nel campo della combustione e di fenomeni ad essa correlati (incendi, esplosioni, ecc.). Negli anni, la sua attività si è costantemente estesa in differenti settori: ingegneria dei reattori chimici, metodi analitici, flussi multifasici, trasferimento di calore e materia, per citarne alcuni. L'attività di ricerca dell'IRC è attualmente organizzata in sei progetti strategici: Processi e tecnologie per i combustibili fossili: produzione di energia pulita e chemicals. Questo progetto, che rappresenta la spina dorsale dell'IRC, è stato rinnovato sulla base di vincoli ambientali, che a loro volta impongono l'impiego di combustibili convenzionali in maniera non convenzionale: sviluppo di sistemi per la produzione di materie prime ad elevato valore aggiunto a partire da combustibili fossili (processi di downstream); miglioramento delle prestazioni di processi già disponibili (ottimizzazione ed innovazione); tecnologie CCS (Cattura e stoccaggio della CO2). Processi e tecnologie per le energie rinnovabili. Processi/tecnologie low-carbon per la generazione distribuita di energia e la sintesi di bio-combustibili a partire da biomasse ed energia solare. Sistemi innovativi di micro e co-generazione, sistemi a radiazione solare concentrata basati sull'impiego di letti fluidizzati, anche ibridizzati con biomasse o ottimizzati per la produzione di combustibili (solar fuels). Processi e tecnologie per la valorizzazione di rifiuti e biomasse. Sviluppo ed integrazione di processi e tecnologie per il recupero di materiali e/o energia da rifiuti e biomasse residuali attraverso processi di pirolisi, gassificazione, pulizia del syngas e reforming del tar, tecnologie avanzate di combustione per combustibili non convenzionali , sviluppo ed ottimizzazione di processi integrati di fermentazione e solare/biotecnologie. Inquinanti gassosi ed aerosol: formazione, diagnostica ed abbattimento. Studio sperimentale e modellistico dei meccanismi di formazione degli inquinanti, sviluppo di tecniche avanzate di diagnostica per il rilevamento di tracce di inquinanti gassosi ed aerosol, comprendenti il particolato solido prodotto da combustione fino a dimensioni ultrafini (nanometriche), sistemi avanzati per l'abbattimento di inquinanti da sorgenti industriali e di produzione di energia. Catalizzatori e materiali avanzati per chimica ed energia sostenibili. Materiali/catalizzatori innovativi ed avanzati per intensificazione di processi e/o per processi alternativi, progettazione, sintesi, caratterizzazione chimico-fisica, caratterizzazione funzionale di materiali con proprietà chimico-fisiche prestabilite e funzionalità utili per tecnologie low-carbon, controllo ambientale, elettronica e bio-materiali. Sicurezza dei processi e fenomeni di combustione accidentale. Sviluppo di prototipi/protocolli e di modelli matematici predittivi per l'analisi, la prevenzione e la mitigazione dei rischi associati ad esplosioni, incendi e rilascio di sostanze tossiche, vulnerabilità in termini di sicurezza di siti industriali. Tali attività sono essenziali sia per la pianificazione territoriale che per le azioni di protezione civile. (literal)
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