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SPHERE group: Safety, Photocatalysis, Hydrogen and Environmental REmediation

The SPHERE group was founded in the early 1990’s by Prof. Vincenzo Caprio and Dr. Amedeo Insola, who introduced pioneering advances in the field of Advanced Oxidation Processes, particularly ozonation. At present, the research activity of the SPHERE group is focused on the following main topics:

  • Advanced Oxidation Processes of recalcitrant pollutants in wastewater and their kinetic modeling.
  • Advanced Oxidation Processes for water recycling.
  • Solar energy capture through photocatalytic hydrogen production over visible light active and low-cost photocatalysts.
  • Wastewater treatment with simultaneous energy recovery through photoreforming of organics.
  • Visible light-activated fuel cell for electrical energy production and synchronous oxidation of polluting organics in wastewaters.
  • Removal of heavy metals and organics from contaminated soils and marine sediments.
  • Treatment of soil and marine sediment washing solutions through solar photocatalysis.
  • Selective photo-oxidations for producing high value-added chemical intermediates and products.

Recently, the SPHERE group developed a green approach for precious metal and rare Earth recovery from spent catalysts and e-waste (e.g., printed circuit boards) through a mild leaching process coupled with photocatalytic metal deposition.

Moreover, investigation on microplastic breakdown in aqueous phase by solar photocatalysis has been recently carried out.

And finally, a substantial part of the research activity performed by the SPHERE group has focused on chemical process safety, with specific attention to thermal explosion prevention through thermokinetic characterization of reactive systems and safe hydrogen storage by conversion into formate salt. Predictive mathematical models for the analysis, prevention and mitigation of risks associated with industrial chemical processes are also developed by the SPHERE group.

The research activity of the SPHERE group relies on many collaborations with international research institutions (e.g., University of Cincinnati, US; Khalifa University of Science and Technology, United Arab Emirates; Sligo Institute of technology, Ireland, Europe; Federal University of Rio de Janeiro, Brazil; University of Campinas, Brazil).

Laboratori presenti:

Laboratorio di Ossidazione

Laboratorio di Ossidazione

Il laboratorio ospita: fotoreattori per processi fotocatalitici con radiazione solare simulata equipaggiati con appropriati sistemi di inertizzazione e raffreddamento; stumentazioni per l'analisi in fase acquosa e gassosa di specie organiche/inorganiche (GC, HPLC, TOC, Spettrofotometro UV-Vis).

Laboratorio di Sicurezza Industriale

Laboratorio di Sicurezza Industriale

Il laboratorio dispone di calorimetri differenziali a scansione e di un forno Radex.

Pubblicazioni più rilevanti:

Principali progetti di ricerca finanziati:

  1. AD.A.M.O. ADditive mAnufacturing applicata ad impianti Medicali per favorire l’Osseoincorporazione L’unità di ricerca ha partecipato al progetto ADAMO contribuendo con lo studio delle possibili applicazioni di semiconduttori fotocatalitici con proprietà antimicrobiche in impianti biomedicali.

  2. LIFE11/ENVIT/275 ECOREMED L’unità di ricerca ha perseguito i seguenti obiettivi progettuali: 1) studiare le caratteristiche ambientali di un SIN (Litorale Domizio-Agro Aversano); 2) validare a scala di laboratorio l’efficacia di tecniche di soil washing a basso impatto ambientale per trattare gli hot-spot contaminati e di fotocatalisi solare per le soluzioni acquose in uscita.

  3. BRIC 2015 “Bioprocessi innovativi per la valorizzazione di rifiuti organici mediante produzione integrata di biogas/bioidrometano e polimeri biodegradabili: sviluppo di processo e connessi aspetti di salute e sicurezza”. L’unità di ricerca si è occupata dello sviluppo di un processo innovativo di estrazione/purificazione dil biopolimeri. È stata inoltre condotta un’approfondita valutazione in termini di salute e sicurezza del processo sviluppato.

  4. PON03PE_00203_1“Marine Hazard – Sviluppo di tecnologie innovative per l’identificazione, monitoraggio e mitigazione di fenomeni di contaminazione naturale e antropica” L’unità di ricerca si è occupata del trattamento, mediante processi fotocatalitici solari, di acque di risulta da bonifica di sedimenti contaminati da metalli e POPs nell’ambito dell’Obiettivo Realizzativo 2 del progetto (“Bonifica di sedimenti contaminati da inquinati prioritari”).

  5. Royal Society IES\R3\203083 – International Exchanges 2020 L’unità di ricerca partecipa all’attività “Produzione fotocatalitica di idrogeno tramite photoreforming di organici in presenza di radiazione visibile” in collaborazione con University of Sheffield.

Partnership:

  1. Saipem SPA
    Attività di ricerca: stoccaggio sicuro di idrogeno tramite conversione in formiati.
  2. ARTES INGEGNERIA SPA SALERNO
    Attività di ricerca: sviluppo di processi AOP per organici recalcitranti in acque industriali.
  3. Re.Ma.Plast
    Attività di ricerca: valorizzazione di materiali plastici di scarto promuovendo la loro degradazione mediante processi catalitici fotoassistiti con simultanea produzione di idrogeno.

Settore/i ERC (European Research Cuncil):

  1. PE3_4
    Electronic properties of materials, surfaces, interfaces, nanostructures, etc.
  2. PE4_10
    Heterogeneous catalysis
  3. PE4_12
    Chemical reactions: mechanisms, dynamics, kinetics and catalytic reactions
  4. PE5_6
    New materials: oxides, alloys, composite, organic-inorganic hybrid, nanoparticles
  5. PE8_2
    Chemical Engineering, Technical Chemistry

Parole chiave:

Photocatalysis
Hydrogen
Water treatment
Chemical process safety
Metal recovery
Kinetic modeling
AOP

Docenti e ricercatori:

Roberto Andreozzi

Raffaele Marotta

Laura Clarizia

Assegnisti di Ricerca e Dottorandi:

  1. Marica Muscetta – PhD, Research fellow

Altri componenti:

Ilaria Di Somma – Researcher, CNR-STEMS 

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