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Laboratorio di Intensificazione dei Processi di Separazione per l’Ambiente e l’Economia Circolare

La mission del Laboratorio di Intensificazione dei Processi di Separazione per l’Ambiente e l’Economia Circolare (STEEL) è lo sviluppo di nuovi processi e apparecchiature chimiche che siano più efficaci, meno costose e con migliori performance in termini di LCA di quelle convenzionali.

Il motto del laboratorio è: Approfondire la scienza per avanzare nella tecnologia!

Questo obiettivo viene raggiunto accoppiando i principi dell’economia circolare e della sostenibilità con una profonda conoscenza dei fenomeni chimico-fisici alla base dei processi e con le più moderne tecnologie disponibili nel campo dell’ingegneria chimica. Sebbene le attività siano estese a tutte le tecnologie chimiche, lo STEEL è principalmente focalizzato ad applicazioni nei settori dell’Energia e dell’Ambiente, con una documentata esperienza nello sviluppo di processi per ridurre l’impatto ambientale delle attività industriali, riducendo le emissioni e limitando il consumo di energia e materie prime. Anche il recupero di materie prime critiche rientra nei campi di principale interesse dello STEEL.

Le attività sperimentali spaziano dalla ricerca fondamentale alle applicazioni industriali, grazie ad approcci modellistici accoppiati ad attività sperimentali condotte in prototipi a scala di laboratorio e pilota che sono progettati, messi a punto ed eserciti dai ricercatori dello STEEL.

Oltre ai riconoscimenti scientifici, l’esperienza dello STEEL è dimostrata dalla partecipazione a numerosi progetti scientifici e industriali finanziati da bandi competitivi e da aziende a livello nazionale e internazionale. Questa esperienza è trasferita agli studenti della Federico II in una serie di corsi di livello triennale e magistrale relativi agli ambiti di energia, ambiente e progettazione di impianti chimici.

In particolare, lo STEEL si occupa di due linee di ricerca principali:

A. Sviluppo di processi innovativi e di tecnologie abilitanti progettazione di nuovi impianti chimici

1. Spray elettrificati
2. Processi avanzati di adsorbimento
3. Fenomeni di trasporto in flussi multifase
4. Progettazione e caratterizzazione di packing innovativi per colonne
5. Analisi del ciclo di vita
6. Sintesi in fiamma di nanoparticelle/nanofilm di carbonio con campi elettrici
7. Processi basati sul plasma non termico
8. Machine Learning e intelligenza artificiale

B. Progettazione di processi e attrezzature avanzate per il controllo dell’inquinamento e il recupero di materie prime critiche

1. Sistemi avanzati di depurazione di gas di scarico (EGCS) basati sulla rimozione monocomponente o simultanea di NOx, SOx, Hg0, CO2, H2S e NH3.
2. Rimozione di particelle fini e ultrafini, compresi i bioaerosol.
3. Tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio della CO2 (CCUS).
4. Tecniche di trattamento delle acque
5. Filtrazione delle microplastiche
6. Recupero di metalli preziosi
7. Applicazioni marittime
8. Purificazione e upgrading del biogas

Prototipi:

Unità di Spray Elettrificato per test di rimozione di particolato e assorbimento di gas su scala di laboratorio;
Unità di Spray Elettrificato su scala di laboratorio;
Unità di Spray Elettrificato su scala pilota;
Wet Electrostatic Scrubber su scala pilota;
Sistemi di filtrazione delle particelle;
Venturi Scrubber su scala di laboratorio;
Unità growth-tube su scala di laboratorio;

Colonna a riempimenti su scala pilota;
Colonna a film cadente su scala di laboratorio;
Colonna a bolle feed-batch su scala di laboratorio;
Unità a plasma non-termico su scala di laboratorio;
Unità di adsorbimento TSA su scala di laboratorio;
Unità di adsorbimento PSA su scala di laboratorio;
Impianto per reazioni ad alte temperature su scala di laboratorio.

Attrezzature:

CHIMICA ANALITICA

Spettroscopio ad assorbimento atomico
Spettrofotometro UV-VIS;
Gas cromatografo (Rilevatori FID, ECD, TCD);
Cromatografo Ionico;
Analizzatori in continuo di gas (CO, CO₂, NO, NO₂, NO_x, SO₂, H₂S, CH₄, H₂);
Analizzatori in continui di gas portatili (CO₂, CO, NO, NO₂, SO₂);
pH-metro portatile.

CARATTERIZZAZIONE DEL PARTICOLATO

Contatore di particelle ottico;
Spettrometro Laser per Aerosol;
Scanning Mobility Particle Sizer;
Generatore di Aerosol;
Diluitori e Termo-diluitori per Aerosol.

ANALISI OTTICHE

Stereoscopio;
Videocamere per acquisizioni di immagini ad alta velocità;

ANALISI ELETTRICHE

High Voltage Power Supplies;
Oscilloscpio;
Kelvin Probe;
Surface potential probe;
Surface charge probes;
Multimetri digitali;
Elettrometro.

Pubblicazioni più rilevanti:

Principali progetti di ricerca finanziati:

PON-FESR 2007-2013 O.O. 2.1: Project RAIN – Processi innovativi di Rimozione di Inquinanti da Motori Diesel Navali. 2015-2016.

7th European Framework Program – Cooperation (G.A. n. 284745): Project DEECON – Innovative after-treatment system for marine Diesel Engine Emission CONtrol – 2012-2014

MIUR PRIN 2017PJ5XXX – Modeling and Analysis of carbon nanoparticles for innovative applications Generated dIrectly and Collected DUring combuSTion (MAGIC DUST) 2019-2023

PON 2014/2020: Sviluppo di un sistema tecnologico innovativo per la trasformazione sostenibile ed ottimizzata di scarti animali (sottoprodotti della macellazione) per la produzione di biomassa ad elevato valore aggiunto per impianti di cogenerazione” in collaborazione con PROTEG S.p.A.. 2017-2021

PRIN 2010-2011: Processi innovativi di conversione di biomasse algali per la produzione di jet fuel e green diesel 2011-2013.

Partnership:

Settore/i ERC (European Research Cuncil):

PE8_2
Chemical engineering, technical chemistry
PE8_6
Energy systems (production, distribution, application)
PE8_10
Production technology, process engineering

Parole chiave:

Sustainable process design
Gas cleaning
Aerosol technology
Water cleaning
Critical raw materials recovery
Carbon capture and storage/utilization
Electrohydrodynamic atomization and electrospinning
Machine Learning and Artificial Intelligence
Multiphase flow separation systems
Circular Economy

Docenti e ricercatori:

Amedeo Lancia

Francesco Di Natale

Alessandro Erto

Marino Simeone

Roberto Chirone

Domenico Flagiello

Assegnisti di Ricerca e Dottorandi:

– Dr. Arianna Parisi – Research Fellowship
– Eng. Domenico Ricchiari – Ph.D. Candidate
– Eng. Esther Pancione – Ph.D. Candidate
– Eng. Antonio Di Colandrea – Ph.D. Candidate
– Eng. Martina Zabatta – Ph.D. Candidate

Altri componenti:

Dr. Marco Balsamo – Researcher

Non afferenti all'Ateneo:

Prof. Claudia Carotenuto – Associate Professor, University of Campania “Luigi Vanvitelli”
Eng. Luigi Piero Di Bonito – Ph.D. Candidate, University of Campania “Luigi Vanvitelli”

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