Descrizione previsione attività della commessa "Formazione, diagnostica ed abbattimento degli inquinanti da combustione. (ET.P01.004)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Formazione, diagnostica ed abbattimento degli inquinanti da combustione. (ET.P01.004)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Le iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate prevedono l'incremento dei contatti con partner industriali e con enti di ricerca pubblici e privati nel settore della produzione dei combustibili e della produzione di energia. Si incrementeranno procedure di confronto e coordinamento progettuale per una più efficace azione di reperimento fondi. (literal)
Punti critici
  • Le criticità che è possibile ipotizzare nello sviluppo delle attività programmate e per il raggiungimento pieno dei risultati indicati non sono legati alla carenza di competenze o di dotazioni strumentali (che d'altra parte vanno nei limiti delle possibilità ulteriormente sviluppate) quanto nella carenza di personale strutturato e nella carenza di sufficienti dotazioni economiche. Tali problematiche, che riguardano in generale tutto il mondo della ricerca pubblica Italiana ed il CNR in particolare, vengono nel caso dell'Istituto di Ricerche sulla Combustione ed anche per questa commessa ulteriormente aggravate dalla carenza di spazi e dalla frammentazione di cui l'istituto soffre dalla sua fondazione. Tale situazione, oltre alle difficoltà logistiche e di programmazione che si riflettono nel medio-lungo periodo, ha un riscontro immediato nella carenza di spazi appropriati (qualitativamente adatti alle attività dell'istituto e quantitativamente sufficienti ad ospitare tali attività). Ciò rende difficile programmare un adeguato sviluppo delle attività e limita le potenzialità dell'istituto. Tali limitazioni compromettono anche le possibilità di accesso a programmi di ricerca e limita le potenziali ricadute positive in termini di competenze, visibilità e finanziamento legate alla partecipazioni a tali iniziative. Questa commessa ha nel corso del suo svolgimento saputo gestire tali problematiche senza subire significativi contraccolpi alle sue capacità di reperire finanziamenti e di sviluppare competenze e strumentazioni. D'altra parte la crescita sia pur moderata, delle attitvità e la loro diversificazione che è stata operata negli anni passati ha condotto ad una situazione che si avvia a diventare realmente limitante per ulteriori sviluppi. Sebbene ciò potrebbe essere risolto con la costruenda nuova sede dell'istituto ciò non di meno la gestione dei prossimi due anni dovrà fare i conti con tale situazione. Al fine di fronteggiare tale periodo senza penalizzare eccessivamente le attività si opererà per sviluppare fortemente le attività in collaborazione con altre isttuzioni di ricerca e committenza privata. Rimane però essenziale che i tempi per la disponibilità della nuova sede siano certi e più brevi possibili. In parallelo è necessario, anche in considerazione delle richieste di personale fatte nella sezione di previsione dei moduli che costituiscono questa commessa, che il CNR affronti energicamente il problema della dotazione organica di personale. (literal)
Attività da svolgere
  • - Gli studi sui meccanismi di formazione degli inquinanti nanoparticellari in fiamme laminari premiscelate da laboratorio l'attività di ricerca saranno focalizzati sui meccanismi di accrescimento del particolato prodotto da combustibili alifatici ed aromatici. Il contenuto di idrogeno del particolato ultrafine sarà seguito quale indicatore dei processi di nucleazione ed accrescimento mediante analisi elementare e spettroscopia all'infrarosso. L'evoluzione delle caratteristiche nanostrutturali del particolato sarà seguita con tecniche di spettroscopia Raman. - Il sistema MB-TOF-MS sarà sistematicamente applicato per l'analisi di IPA prodotti in varie condizioni operative con una sorgente di ionizzazione laser ad una lunghezza d'onda (266 nm) alla quale i principali IPA di interesse ambientale hanno assorbimenti più alti al fine di valutare la sensibilità di uno strumento portatile di tipo TOF-MS operante con tale sorgente. - Saranno condotte misure sistematiche di spettroscopia, spettrometria di massa e microscopia in condizioni di fiamma analoghe a quelle utilizzate col TOF-MS con la camera di prelievo collegata in linea alla fiamma. - Saranno messi a punto metodi di analisi spettrale FFT per lo studio degli spettri di massa di prodotti di combustione e di frazioni idrocarburiche di alto peso molecolare derivate da carbone e petrolio. - Sarà sviluppata una tecnica on line di caratterizzazione e monitoraggio della frazione nanometrica del particolato prodotto in fiamma basata sulle proprietà di fotoionizzazione con luce ultravioletta per lo studio degli inquinanti prodotti dalla combustione di biocombustibili e da fiamme a diffusione a flussi paralleli. Le indagini saranno integrate con metodologie di analisi off line tra cui spettroscopia Raman e SERS. - Saranno investigate le proprietà di conduzione elettrica di differenti classi di particolato carbonioso, dal nanometrico al submicronico, allo scopo di sviluppare sensori per il monitoraggio di emissioni inquinanti. - Sarà sviluppato un sistema per la generazione in fiamma di nanoparticelle inorganiche con caratteristiche di dimensioni, composizione e proprietà ottiche ottimizzate per applicazioni avanzate fotovoltaiche e per fotocatalisi. - Proseguiranno gli studi sugli effetti nocivi sulla salute umana del particolato ultrafine da combustione. - Proseguiranno le attività riguardanti gli studi del processo di miscelamento di flussi gassosi mediante la simulazione numerica ed il confronto sistematico con i dati sperimentali. - Lo studio delle cinetiche di ossidazione di molecole di interesse proseguirà con l'analisi di meccanismi cinetici relativi a molecole più complesse rispetto a quelle fino ad ora considerate, a più atomi di carbonio o contenenti eteroatomi. -Lo studio del processo di abbattimento di particolati in correnti di gas esausti per mezzo della condensazione di vapor d'acqua proseguirà estendendo il campo delle concentrazioni di vapore, per differenti carrier e valutando eventuali effetti di funzionalità superficiali sul processo di nucleazione. -Saranno implementate e messe a punto le tecniche di diagnostica ottica e chimica per effettuare misure sperimentali sul combustore ad alto livello di ricircolo messo a punto per lo studio dell'abbattimento dell'ossigeno. Parallelamente, sarà esteso lo studio numerico per la valutazione delle problematiche di interazione cinetica/turbolenza in condizione di alta diluizione e forte preriscaldamento. - Sarà investigata l'influenza delle principali specie gassose (CO, CO2, NOx, SO2, HCl) sulla capacità di adsorbimento del mercurio metallico su sorbenti sintetici supportati su monolita (cordierite) contenenti ossidi di manganese. Saranno inoltre condotte prove di desorbimento in TPD (temperature programmed desorption), per verificare la completa rigenerabilità del sorbente, anche per più cicli di adsorbimento-desorbimento. - Sarà valutata la possibilità di ricoprire nanoparticelle con film ultrasottili di carbonio nonché di sintetizzare compositi cristallini di tipo MOF (metal organic framework) a base di rame intercalati con fogli grafenici ai fini della messa a punto di materiali per la cattura della CO2. Sarà messo a punto il protocollo di sintesi e saranno studiate le caratteristiche chimico-fisiche ed elettriche degli ibridi investigando l'assorbimento di CO2 delle MOF in un letto fluido. - Lo studio dell'abbattimento degli NOx attraverso un processo innovativo di adsorbimento/decomposizione in un reattore catalitico strutturato a base di Cu-ZSM5 sarà incentrato sulla messa a punto del reattore e del sistema di analisi. Si valuteranno le prestazioni e la stabilità della Cu-ZSM-5 a cicli ripetuti sia in assenza che in presenza di ossigeno in alimentazione. Alle misure in impianto sarà accoppiato uno studio IR in-situ per la comprensione delle diverse fasi del processo. - Sarà studiato l'assorbimento di CO2 con catalisi enzimatica: sviluppo e caratterizzazione cinetica di????????±???????P???????°6??????Š???????Le iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate prevedono l'incremento dei contatti con partner industriali e con enti di ricerca pubblici e privati nel settore della produzione dei combustibili e della produzione di energia. Si incrementeranno procedure di confronto e coordinamento progettuale per una più efficace azione di reperimento fondi.?nte le possibiltà offerte sul piano locale dagli imminenti bandi FESR-POR della regione Liguria. In tale ambito sono in corso iniziative per la valorizzazione delle potenzialità della stazione MARECO di Bonassola nell'ambito del Distretto Ligure delle Tecnologie Marine ed con progetti per la divulgazione e promozione scientifica (allestimento di percorsi tematici da parte della Regione Liguria, Notte dei Ricercatori). Continua inoltre anche l'attività conto-terzi, basata sulle nostre competenze nel campo della della tensiometria dinamica e della reologia interfacciale, utile per l'acquisizione di risorse e per la promozione presso industrie ed altri potenziali soggetti finanziatori. E' in corso di definizione la partecipazione alla fase B-2 (revisione progettazione preliminare) per lo strimento LIFT, che ESA affiderà nel corso del 2015 a Selex-Galileo e che comprtrà presumibilmente il nostro coinvolgimento sulla base di un contratto di consulenza per la revisone delle specifiche scientifiche della facility.?partimentale \"Food For Future (F3)?lla specializzazione intelligente e della sostenibilità sociale ed ambientale. Intervento \"Cluster Tecnologici Regionali\". Progetto \"Tecnologie Abilitanti per Produzioni Agroalimentari Sicure e Sostenibili\" (T.A.P.A.S.S)\" nelll'ambito del FSC 2007-2013. Programma regionale a sostegno della specializzazione intelligente e della sostenibilità sociale ed ambientale. Intervento \"Cluster Tecnologici Regionali\". Progetto \"Innovazioni di processo e di prodotto nel comparto dei vini spumanti da vitigni autoctoni pugliesi\" (IProViSP)nelll'ambito del FSC 2007-2013. Programma regionale a sostegno della specializzazione intelligente e della sostenibilità sociale ed ambientale. Intervento \"Cluster Tecnologici Regionali\". Progetto \"NATURE (Nuovo Approccio per la riduzione delle Tossine Uremiche REnali): un innovativo approccio integrato per la riduzione delle tossine uremiche (p-cresolo solfato ed indossile solfato) nei pazienti con Malattia Renale Cronica\". Programma regionale a sostegno della specializzazione intelligente e della sostenibilità sociale ed ambientale. Intervento \"Cluster Tecnologici Regionali\".?ello regionale ed italiano. - Individuazione di partner scientifici Internazionali con i quali intraprendere azioni reperimento fondi a livello europeo ed internazionale. - Partecipazione a bandi pubblici nei Piani di Sviluppo Agricolo Regionale e nei Progetti Integrati di Filiera. - Proseguiranno i lavori di diffusione dei risultati che fino ad adesso hanno permesso di intercettare fondi stanziati da parte di società private presso l'Azienda Sperimentale Santa Paolina di Follonica; in particolare si allargheranno ulteriormente i contatti con altri Istituti del CNR in Italia, al fine di mettere l'Azienda di Follonica a servizio di altri Istituzioni di ricerca, usufruendo di impianti arborei, terreni e materiali disponibili.?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 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Risultati attesi
  • - Le attività condotte in fiamme premiscelate al variare del tipo di combustibile condurranno alla: determinazione quantitativa della distribuzione del contenuto di idrogeno di tipo alifatico ed aromatico del particolato ultrafine; messa a punto di un protocollo che permetta la determinazione quantitativa dell' idrogeno alifatico ed aromatico mediante spettroscopia all'infrarosso; valutazione dell'evoluzione delle caratteristiche nanostrutturali del particolato ultrafine mediante spettroscopia Raman. - Le attività di ricerca condotte mediante il sistema MB-TOF-MS consentiranno di valutarne i campi di rivelazione e l'applicabilità per il monitoraggio di processi di combustione di sistemi reali al fine di ottenere nuove procedure di analisi e controllo degli inquinanti attualmente monitorati con procedure più lunghe e dispendiose. Sarà estesa l'applicazione degli apparati sviluppati anche ad altri inquinanti di peso molecolare più elevato degli IPA, reputati anch'essi tossici ma non presenti in normativa perché non monitorabili con tecniche di analisi convenzionali. - L'analisi degli spettri di massa con metodi matematici consentirà di massimizzare le potenzialità delle tecniche di spettrometria di massa che, in alcuni casi, potranno da sole o accoppiate solamente a tecniche separative, consentire l'analisi sistematica di prodotti di combustione e di frazioni idrocarburiche di alto peso molecolare derivate da carbone e petrolio, di grande interesse per l'industria di combustibili. - Sarà messa a punto la tecnica \"on line\" di fotoionizzazione, con luce ultravioletta, di particelle selezionate in base alle dimensioni mediante un classificatore di mobilità elettrica. Tale tecnica consentirà di caratterizzare e monitorare i processi di nucleazione e crescita delle particelle. La stessa tecnica di fotoionizzazione, integrata con analisi \"off line\" di caratterizzazione chimico-fisica mediante spettroscopia Raman e SERS, consentirà di investigare le emissioni da biocombustibili e la formazione di particolato in fiamme a diffusione a flussi paralleli. - Gli studi di conduzione elettrica del particolato carbonioso forniranno le proprietà elettriche di differenti classi di particolato organico distinte per granulometria e composizione chimica. - Verrà messo a punto un sistema per la generazione in fiamma di nanoparticelle inorganiche e verranno investigate la distribuzione delle dimensioni, la composizione e proprietà ottiche. - Si amplieranno le conoscenze sugli effetti nocivi sulla salute umana del particolato ultrafine da combustione. - Le attività riguardanti gli studi del processo di miscelamento di flussi gassosi permetteranno la valutazione dell'effetto dei parametri più significativi, ossia numero di Reynolds dei getti e numero di Stokes delle particelle, sulla morfologia delle strutture di clustering delle particelle. - Lo studio delle cinetiche di ossidazione di molecole di interesse porterà alla comparazione tra differenti modelli cinetici per l'ossidazione di molecole a più atomi di carbonio e/o contenenti eteroatomi e si valuterà l'effetto delle condizioni operative sulle reazioni di pirolisi e ricombinazione. -saranno determinati i tempi caratteristici di nucleazione ed accrescimento a concentrazioni di vapore maggiori di quelle utilizzate fino ad ora; tempi caratteristici di nucleazione al variare del carrier; valutazione dell'effetto dell'eventuale presenza di funzionalità specifiche sul processo di abbattimento di nanoparticelle. -impianto per l'abbattimento di O2 corredato dalle diagnostiche ottiche e chimiche necessarie allo studi; indicazioni preliminari sui regimi di funzionamento dell'impianto. -ricoprimento di nanoparticelle (100-500 nm) di varia natura (commerciali e sintetizzate ad hoc) con film ultrasottili di carbonio; -sintesi e caratterizzazione di compositi cristallini di tipo MOF (metal organic framework) intercalati con fogli grafenici con messa a punto del protocollo di sintesi degli ibridi MOF/graphene-like variando il carico di carbonio e caratterizzazione chimico-fisica; verifica della scalabilità del processo di sintesi; caratterizzazione elettrica degli ibridi MOF/graphene-like. - Formulazione di un sorbente contenente ossidi di manganese e metalli nobili con superiori proprietà di cattura del mercurio e rigenerabile, che abbia performances ottimali su correnti rappresentative dei reali fumi di combustione contenenti le principali specie gassose (CO, CO2, NOx, SO2, HCl). -Valutazione delle prestazioni e della stabilità della Cu-ZSM-5 a cicli ripetuti di adsorbimento/decomposizione dell'NO sia in assenza che in presenza di ossigeno in alimentazione in un impianto in scala da laboratorio. Definizione dei parametri (temperatura e tempi) che massimizzano l'efficienza del processo. Definizione del meccanismo di adsorbimento e decomposizione attraverso studi IR in-situ simulando nella cella IR per alte temperature e pressioni le stesse condizioni realizzate 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