Scarica la brochure

SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
Hall Tecnologica per la mitigazione dell’Inquinamento - HTI
Responsabile: Prof.ssa Vincenza Calabrò, DIMES
Email: [email protected]
Sito WEB: http://www.sila-ambiente.it
0
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
La Hall Tecnologica per la mitigazione dell’Inquinamento rappresenta uno dei 5 laboratori di linea del progetto PON SILA (Sistema
di Laboratori Integrati per l’Ambiente) e al suo interno confluiscono le attività ed i ricercatori di una serie di laboratori in rete
dell’UNICAL: Chimica per l’Ambiente; Ingegneria Sanitaria Ambientale - LabISA; Fondamenti Chimici delle Tecnologie a Membrana
- TeMeLab; Solidi Particellari; Materiali per l’Ambiente ‐ LAMA; Fenomeni di Trasporto e Biotecnologie ‐ LabFTB.
Le aree tematiche su cui la HTI sarà attiva sono relative ai seguenti macrosettori: caratterizzazione per il trattamento di reflui e
solidi, processi avanzati di trattamento e pretrattamento, processi innovativi di valorizzazione dei reflui e dei rifiuti, bonifica suoli
e trattamento fanghi, biomasse per l’energia. La HTI si propone, quindi, di fornire un supporto avanzato all’avvio, la conduzione,
la gestione e lo sviluppo di impianti per il trattamento di rifiuti e reflui, nonché alle opere di bonifica e rimozione inquinanti da
corpi idrici e suoli, alla produzione di energia a partire da biomasse di scarto o costituite da sottoprodotti di altre lavorazioni e,
soprattutto, alla valorizzazione con recuperi e riusi dei sottoprodotti per produzioni avanzate, secondo gli schemi operativi di
seguito riportati.
1
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
La HTI sarà in grado di fornire servizi di ricerca e di supporto allo sviluppo tecnologico sia a centri di ricerca ed Università, sia ad
aziende ed enti pubblici. Sarà possibile fruire della strumentazione analitica, delle attrezzature e degli impianti pilota: per la
caratterizzazione analitica e strutturale, per validare nuovi processi o per ottimizzare gli esistenti, per la progettazione di nuovi
impianti, per il controllo e l’adeguamento dei sistemi esistenti, ponendo l’attenzione su processi ed impianti di trattamento,
conversione e bioconversione, bonifica, valorizzazione e recupero, con riferimento sia a reflui liquidi e gassosi, sia a rifiuti solidi,
in ambito civile o industriale.
La HTI si propone, inoltre, come centro di formazione per figure professionali esperte a tutto campo nell’ambito ambientale, con
corsi e convegni a tema ovvero con la possibilità di svolgere attività di stage o tirocinio.
La HTI potrà giocare un ruolo di primo piano nei progetti di ricerca, grazie anche alle competenze ed alla multi-disciplinarietà
che caratterizzano il personale che vi opera ed i laboratori specifici che in essa confluiscono di cui si da di seguito una sintetica
descrizione, tenendo presente che: tali laboratori operano all’interno e/o in rete con la HTI.
2
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
LABORATORI INTERNI E IN RETE CON LA HTI
LABORATORIO DI CHIMICA PER L’AMBIENTE
LABORATORIO DI SOLIDI PARTICELLARI
Vi confluiscono numerosi docenti e ricercatori del Dipartimento
di Chimica e Tecnologie Chimiche.
Afferiscono, inoltre, al Laboratorio: Consorzio Tebaid; Diarco
Restauro s.r.l; Siria srl.
Responsabile: Prof. G. Chidichimo.
Vi confluiscono i laboratori di Impianti Chimici, Teoria e Sviluppo
dei Processi Chimici (entrambi a doppia altezza) e di Chimica
Applicata e Scienza dei Materiali, ubicati nei cubi 41/a e 42/a al
piano terra del Dipartimento di Ingegneria per l’Ambiente ed il
Territorio ed Ingegneria Chimica – DIATIC.
Competenze e servizi erogabili
Il Laboratorio è attrezzato per la caratterizzazione chimico –fisica
di matrici organiche ed inorganiche solide, liquide e gassose. Tra
le attrezzature disponibili, si citano:
-Un sistema che consente di offrire servizi per la completa
caratterizzazione di matrici organiche in fase solida, liquida e
gassosa. L’apparato IR permette di identificare i principali gruppi
funzionali che costituiscono dette matrici. Il sistema GCMS,
corredato di apparato di separazione in continuo, consente la
determinazione di sostanze volatili presenti in soluzioni. Il
sistema HPLC consente di determinare contaminanti solidi e
liquidi (es pesticidi) presenti in diverse matrici. Il sistema TOC
serve a determinare il contenuto di Carbonio organico in un
campione.
- Un sistema che consente di offrire servizi per la
caratterizzazione chimica di matrici in fase liquida e solida:
determinare il contenuto in tracce (ppb) di metalli, il contenuto
di anioni e cationi, separare le diverse componenti presenti in
soluzioni liquide, effettuare l’analisi elementare, in termini di
contenuto di carbonio, idrogeno, azoto e zolfo (CHNS ).
Principali progetti di ricerca e ruolo UNICAL:
- Sireja: stabilizzazioni chimiche di matrici organiche.
- Matreco: produzione di materiali biobased realizzati con fibre
vegetali.
- Macpofin: studio di materiali per l’edilizia biobased rinforzati
con fibre vegetali.
Competenze e servizi erogabili
Nel laboratorio di Impianti Chimici vi sono impianti sperimentali
in scala da laboratorio ed infrastrutture tecniche per offrire
servizi nello studio sperimentale dei processi di fluidizzazione a
gas di solidi particellari, a vario grado di polidispersione, a bassa
ed alta temperatura.
Strutturati: Prof. B. Formisani, Ing. R.Girimonte.
Nel laboratorio di Teoria dello sviluppo dei processi chimici vi
sono: apparecchiature in scala da laboratorio per offrire servizi
nello studio sperimentale dei processi di fluidizzazione ad aria e
a liquidi di solidi particellari a vario grado di polidispersione e
miscele binarie di solidi; attrezzature di calcolo e simulazione, tra
le quali un cluster a 4 nodi e 32 unità di calcolo parallelo, un
cluster ibrido CPU/GPU a 9 nodi, e una serie di workstation,
utilizzate per servizi di modellazione di sistemi granulari in flusso
con tecniche di calcolo ad alte prestazioni.
Strutturati: Prof. F.P. Di Maio, Ing. A. Di Renzo.
Nel laboratorio di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali è
presente la strumentazione per servizi di caratterizzazione e
l’analisi dei materiali.
Strutturati: Prof. F. Crea, Prof. F. Testa, Dott. L. Pasqua,
Ing. S. Candamano
3
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
LABORATORI INTERNI E IN RETE CON LA HTI
LABORATORIO DI MATERIALI PER L’AMBIENTE - LAMA
Il Laboratorio comprende gruppi di ricerca attivi in diversi
ambiti: chimico, fisico ed ingegneristico.
Responsabile: Prof. Girolamo Giordano.
Il Laboratorio “Fondamenti Chimici delle Tecnologie 2”
alloggia attrezzature scientifiche e impianti su scala
laboratorio atti allo svolgimento di attività di ricerca nel
campo dell’Ingegneria delle Membrane.
Tra le strumentazioni si citano: SPIN 150 spin coater (SPS
Europe); Leica DM 2500 M Optical Microscope; Lambda 650S
UV/VIS Spetrometer (Perkin Elmer); 90 PLUS DLS/Particle Size
Analyzer (Brookhaven Instruments Co); Nabertherm P330
Muffle Furnace; 861 Advanced Compact Ion Chromatography
(Metrohm) +UV-2075 Plus (Jasco); Nicolet iS10 FT IR/ATR/NIR.
Principali progetti di ricerca: Progetti FP6 – “Membrane-Based
Desalination: An Integrated Approach (MEDINA)" e FP7
“Reverse Electrodialysis Alternative Power Production
(REAPOWER)”.
Strutturati: Dr. Ing. E.Curcio; Dr. G. Golemme
Competenze e servizi erogabili
Il Laboratorio di Materiali per l’Ambiente è attivo nella
sintesi, caratterizzazione e test di materiali innovativi a
supporto di processi a basso impatto ambientale o per la
produzione di prodotti sostenibili. Il laboratorio è in grado di
supportare lo sviluppo di processi innovativi nell’ambito dei
biocombustibili (produzione di bio-diesel, Etere dimetilico,
bio-syngas) attraverso la conversione di materie prime ecosostenibili e/o di sottoprodotti da valorizzare attraverso
l’impiego di catalizzatori innovativi.
Servizi erogabili: il LAMA dispone di un sistema multireattore
che consente di effettuare test di reazioni catalitiche o di
adsorbimento /assorbimento, in fase liquida e gas, in un
ampio range di temperatura e pressione. Il tutto corredato da
sistemi gascromatografico multi-dimensionale e GC-MS che
permettono di monitorare con precisione l’andamento del
processo e, con esso, il comportamento dei materiali. Questo
consente di produrre, funzionalizzare, testare e caratterizzare
supporti catalitici per reazioni di interesse ambientale
identificando anche le condizioni operative ottimali dei relativi
processi.
4
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
Competenze
a. preparazione e caratterizzazione di membrane nanostrutturate polimeriche, inorganiche e ibride, e loro
funzionalizzazione avanzata per applicazioni in processi di
separazione e reazione;
b. sviluppo di sistemi a membrana per la produzione di energia
rinnovabile (gradienti salini, celle a combustibile, water splitting);
c. sviluppo di sistemi a membrana con applicazioni ai cicli
produttivi dell’industria agroalimentare, alla dissalazione e al
trattamento e recupero delle acque reflue per usi
civili/agricoli/industriali, alla purificazione delle miscele gassose;
d. preparazione e caratterizzazione di membrane nanostrutturate polimeriche, inorganiche e ibride, e loro
funzionalizzazione avanzata per la separazione di miscele gassose
(GS) e liquide (PV);
e. sviluppo di sistemi integrati a membrana per la separazione
molecolare avanzata di gas e liquidi.
LABORATORIO DI FONDAMENTI CHIMICI DELLE
TECNOLOGIE A MEMBRANA – TEMELAB
Il TeMeLab è stato istituito nel 2003 ed in esso opera un
gruppo di ricerca attivo sin dal 1980. Dal 2013 esso afferisce al
Dipartimento di Ingegneria per l'Ambiente ed il Territorio e
Ingegneria Chimica. Il Laboratorio implementa le più moderne
tecnologie a membrana nel trattamento e nella
trasformazione di correnti gassose e/o liquide e nelle sintesi
chimiche di interesse industriale.
Strutturati: Prof. R. Molinari, Ing. P. Argurio
Competenze e servizi erogabili
PRINCIPALI AMBITI DI RICERCA
a. trattamenti avanzati di purificazione/separazione con
metodi integrati a membrana per applicazioni ai cicli
produttivi dell’industria agroalimentare, alla dissalazione e
trattamento delle acque, al recupero e reimpiego di materiali;
b.
Membrane Liquide Supportate e ComplessazioneUltrafiltrazione per applicazioni nel trattamento avanzato di
reflui industriali e al recupero di materiali;
c. reattori catalitici e foto catalitici a membrana nella sintesi di
composti di interesse industriale o nel trattamento di reflui
mediante mineralizzazione di inquinanti organici;
d. sistemi a membrana per la produzione di energia:
membrane polimeriche innovative a scambio protonico per
celle a combustibile PEM, elettrodialisi inversa per la
produzione di energia elettrica da gradienti salini;
e. sviluppo di cristallizzatori a membrana con applicazioni alla
formulazione farmaceutica avanzata;
f. membrane polimeriche, ceramiche e a matrice mista per la
separazione e purificazione di miscele gassose e liquide.
Servizi erogabili
a. sviluppo di sistemi a membrana per la chiarificazione e la
concentrazione nell'industria agroalimentare;
b. sviluppo di film polimerici a trasporto selettivo di gas;
c. sviluppo di sistemi di filtrazione a membrana per il trattamento
delle acque;
d. sviluppo di sistemi a membrana per la produzione di energia
rinnovabile;
e. sviluppo di sistemi a membrana con applicazioni ai cicli
produttivi dell’industria agroalimentare, alla dissalazione e al
trattamento e recupero delle acque reflue per usi
civili/agricoli/industriali, alla purificazione delle miscele gassose;
f. caratterizzazione porosimetrica di membrane porose, nonché
di materiali microporosi e mesoporosi mediante adsorbimento di
gas e vapori tra -253 e 50°C.
5
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
LABORATORI INTERNI E IN RETE CON LA HTI
LABORATORIO INGEGNERIA SANITARIA AMBIENTALE LABISA
LABORATORIO FENOMENI DI TRASPORTO E
BIOTECNOLOGIE – LABFTB
Il Laboratorio svolge attività di ricerca nello sviluppo di sistemi
innovativi di depurazione, nella bonifica di siti contaminati, nel
recupero di nutrienti e nella produzione di energia da
biomasse agroindustriali.
Strutturati: Prof. S.DeRosa, Ing. A.Siciliano
Il Laboratorio, attivo da oltre 20 anni nella ricerca sui sistemi
di separazione e bioconversione e sulla modellazione dei
fenomeni di trasporto, afferisce al Dipartimento di Ingegneria
Informatica, Modellistica, Elettronica e Sistemistica - DIMES.
Strutturati: Proff. G.Iorio, V.Calabrò, S. Curcio
Competenze e servizi erogabili
Il laboratorio è dotato delle seguenti strumentazioni analitiche:
UHPLC con detector fluorimetrico e UV-VIS, gascromatografo con
detector BID, spettrofotometri ad assorbimento atomico e
molecolare, strumentazione Kjeldahl, apparecchiature per la
determinazione di BOD e COD, strumentazioni digitali da banco e
portatili, bilance analitiche e tecniche, agitatori magnetici,
frigotermostati, stufe, muffole, incubatori, cappe ad aspirazione
forzata etc. Esso, inoltre, è dotato di respirometri (OUR test) per
la caratterizzazione della biodegradabilità di reflui civili ed
industriali, l’individuazione dell’indice respirometrico e delle
cinetiche di reazione in impianti di depurazione a fanghi attivi ed
a biomase adese. Presso il laboratorio vengono realizzati impianti
pilota e modelli fisici per la conduzione di indagini sperimentali in
campo ambientale. In particolare, sono stati sviluppati: impianti
di depurazione innovativi a biomasse adese, reattori per la
conduzione, in condizioni controllate, di processi di ossidazione
avanzata dei residui oleari, di rimozione dell’azoto ammoniacale
da percolati di discarica, di bonifica di terreni contaminati e di
digestione di reflui zootecnici e biomasse agroindustriali.
Partecipa a progetti di ricerca nazionali tra cui il PON: MicroPERLA,
i PRIN e collabora con Università, centri di ricerca ed aziende
nazionali ed internazionali.
Competenze e servizi erogabili
Laboratorio attrezzato per la conduzione di processi di
bioconversione e di separazione, in ambito biotecnologico,
energetico, ambientale, alimentare e chimico. Il laboratorio,
oltre alla strumentazione di base, dispone di strumentazione
analitica per servizi di caratterizzazione delle matrici
processate: cromatografia liquida ad alta pressione HPLC, gas
cromatografia GC con diversi tipi di rivelatori, Sistema z-sizer e
calcolo del potenziale Zeta, Turbiscan per valutare la stabilità di
emulsioni, spettrofotometro UV-Visibile con cella in flusso e fibra
ottica per lettura a distanza. Offre, inoltre, servizi nella
conduzione ed ottimizzazione di processi grazie alla dotazione
di impianti in scala di laboratorio e semi-pilota tra cui:
fermentatori e bioreattori di diversa capacità, dotati di sistemi di
controllo, impianti di separazione e bioreattori a membrana,
sistemi di estrazione, evaporatore rotante per la separazione
delle frazioni volatili ed il recupero dei solventi, sonicatore con
possibilità di lavorare anche in continuo, liofilizzatore e camera
climatica per processi di essiccazione in condizioni controllate.
Dispone, anche di un digestore semi-pilota, per la produzione di
biogas, di circa 200 litri. Collabora con Università, centri di ricerca
ed aziende nazionali ed internazionali.
Principali progetti di ricerca: PON Micro PERLA PON ALGHE, PON
Batterie, PON RES NOVAE Smart City; POR My Darling
Clementine; PRIN.
6
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
STRUTTURA DELLA HTI
La HTI è ubicata in una struttura di recente costruzione, di cui si riporta la pianta e la ripartizione delle aree interne.
All’interno della struttura sono presenti le Aree: ANALISI, IMPIANTI, STUDI oltre ai servizi ed allo spazio per attività
seminariali.
L’area ANALISI è destinata alla strumentazione avanzata da utilizzare per
la caratterizzazione delle matrici da trattare e dei prodotti ottenuti a valle
del trattamento.
L’area IMPIANTI è destinata ad ospitare gli impianti pilota in dotazione alla
HTI così come gli impianti pilota o di laboratorio che enti esterni, centri di
ricerca, aziende, partner di progetto vorranno ivi allocare per condurvi
sperimentazioni congiunte. L’area impianti è dotata di un ingresso
indipendente per garantire l’accesso a mezzi o ad impianti di grande
ingombro.
Completano la struttura una Area studi destinata
ad uffici e studi nonché ad una sala multimediale
che potrà ospitare riunioni, convegni e corsi di
formazione.
7
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
ALCUNE ATTREZZATURE DELLA HTI
Sistema per la completa caratterizzazione di matrici organiche in fase solida, liquida e gassosa.
Servizi erogabili
FTIR: identificare i principali
gruppi funzionali delle matrici
organiche,
analizzare
sostanze
organiche
(idrocarburi
alifatici
e
aromatici, alcoli, aldeidi,
ammine, etc) e sostanze
inorganiche; riconoscimento
di
sostanze
con
caratterizzazione della loro
struttura, ed identificazione
dei principali gruppi funzionali
che costituiscono matrici
solide
e
liquide
(opportunamente
cristallizzate)
Servizi erogabili
UFLC: determinare i contaminanti nelle diverse matrici, analizzare composti organici, inorganici e
organometallici di varia natura (metalli, amine, fenoli, zuccheri, acidi carbossilici, etc.);
determinare idrocarburi policiclici aromatici, composti nitro-aromatici, fenoli e cloro-fenoli;
determinare contaminanti solidi e liquidi, come i pesticidi, presenti in diverse matrici. Analisi
quantitative e qualitative.
TOC: misurare la quantità di Carbonio organico totale e di azoto presente in un composto organico
liquido o solido; controllo non specifico della qualità dell’acqua.
8
GCMS:
determinare
le
sostanze volatili in soluzione
con annessa separazione,
identificare i composti volatili
e semivolatili, quasi sempre
organici, termicamente stabili
(idrocarburi, amine, fenoli,
alcoli, composti organoalogenati),
possibilità
di
identificare e quantificare
composti, anche se presenti in
tracce. Analisi quantitative e
qualitative.
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
Sistema per la caratterizzazione chimica di matrici in fase liquida e solida.
Servizi erogabili
Cromatografo
ionico:
effettuare un’analisi multi
elementare
ad
elevata
sensibilità; analizzare specie
anioniche
e
cationiche
inorganiche, organiche e
organometalliche
e
di
determinarne la quantità;
studi di speciazione.
SERVIZI EROGABILI
CHNS: effettuare analisi elementare di sostanze organiche e inorganiche in termini di contenuto
percentuale di carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno; risalire alla formula minima del composto
analizzato.
ICP-MS: condurre analisi multi elementare su matrici liquide o solide (preliminarmente solubilizzate);
determinare il contenuto in tracce (ppb) di metalli.
9
UHPLC-MS: determinazione
dei contaminanti nelle diverse
matrici;
determinare
la
composizione quantitativa e
ottenere informazioni sulla
natura chimica delle sostanze
analizzati; separare le diverse
componenti presenti in una
miscela liquida. Rispetto alla
cromatografia
liquida
presenta il vantaggio di
effettuare analisi in tempi
minori e con maggiore
sensibilità.
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
Servizi erogabili
Misure di distribuzione granulometrica e
morfologica di polveri, solidi granulari ed
emulsioni (dimensioni tra 0.001 e 20 mm)
in ambito energetico (biomasse, carbone,
inerti, sorbenti, microalghe, combustibili
solidi in generale), polveri e prodotti
cementizi, materiali ceramici, prodotti
farmaceutici, alimentari.
Acquisizione ed analisi digitale di immagini
ad alta velocità (10000 fps), osservazione in
slow-motion ed elaborazione immagini per
applicazioni di trattamento solidi in
processi industriali.
Sviluppo di moduli software e consulenza
per la simulazione di fenomeni di trasporto
in reattori industriali e unità di separazione.
10
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
APPARATO DI SPETTOFOTOMETRIA FT CONSISTENTE IN UNA UNITÀ A BANDA LARGA (UV/VIS/IR),
DI UNA UNITÀ MOBILE A BANDA STRETTA (IR) E DI UNA UNITÀ MOBILE A FLUORESCENZA X
REOMETRO DELLA ANTON PAAR ITALIA SRL
Servizi erogabili
Caratterizzazione reologica e strutturale di matrici in
fase liquida e semi-solida.
Vasta gamma di misure reologiche, su campioni di
diversa consistenza e composizione, in diverse
condizioni controllate di temperatura (effetto
Peltier) e fluidodinamica, anche grazie ai diversi
sistemi di misura di cui è corredato: piatto/piatto;
piatto/cono; cilindri coassiali.
Accessoriato per il controllo delle variabili di
processo, è corredato di compressore silenziato, di
termo-criostato nonché di PC con stampante.
11
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
SISTEMA HIGH-THROUGHPUT PER LA MISURA DELLA
REATTIVITÀ CATALITICA O DELLA CINETICA DI REAZIONE
12
SISTEMA MICRORAMAN CONFOCALE
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
IMPIANTI
PILOTA
Servizi erogabili
Conduzione di processi di digestione e co-digestione anaerobica per la
produzione di biogas e biometano da biomasse residuali. Produzione di
Biogas da FORSU.
Test con biomasse micro-algali.
Processi innovativi per il pre-trattamento delle biomasse da inviare in codigestione anaerobica .
Analisi di fattibiità e scale-up. Ottimizzazione di processo.
Servizi erogabili
Condusione di bioconversioni con biocatalizzatori (enzimi o
cellule) in soluzione o immobilizzati.
Test sulla produzione di Biodiesel da oli esausti.
Fermentazione a bioetanolo di reflui caseari o di biomasse lignocellulosiche di scarto.
Studio di processi di ossidazione biologica.
Processi innovativi per il trattamento di reflui.
Studio di cinetiche di reazione.
13
SILA Sistema Integrato di Laboratori per l’Ambiente
Hall Tecnologica per la mitigazione dell’Inquinamento
Responsabile: Prof.ssa Vincenza Calabrò, DIMES, tel. 0984 496703, [email protected]; www.sila-ambiente.it
HTI
14