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Produzione di biocombustibili da fanghi di depurazione mediante pirolisi assistita da microonde

 

Responsabile scientifico: Prof. Armando Buttafava

L’impiego energetico dei fanghi di depurazione permette di valorizzare un rifiuto altrimenti destinato ad essere conferito in discarica, perdendo una fonte di carbonio organico rinnovabile alternativa ai combustibili fossili, o smaltito su superfici agricole con impatti negativi dal punto di vista ambientale.

Nell’ambito del progetto a carattere interdisciplinare è stata verificata la fattibilità di un processo pirolitico assistito da microonde dei fanghi di depurazione con la produzione di frazioni combustibili solide, liquide e gassose. E’ stata sviluppata in una prima fase la progettazione e costruzione di un impianto pilota di laboratorio costituito da un generatore di microonde, un applicatore specifico per il trattamento di biomasse ed un sistema computerizzato di controllo del trasferimento di energia in modalità ad onda continua e pulsata.

Sono state effettuate sperimentazioni su sistemi modello e reali con pirolisi termica tradizionale e con pirolisi assistita da microonde. Il confronto tra le due tecniche ha permesso di evidenziare che quando il sistema a microonde emula il processo termico tradizionale nella velocità di riscaldamento e nei tempi e temperature di pirolisi, le frazioni solide, liquide e gassose ottenute sono quantitativamente equivalente nelle due modalità.

E’ quindi possibile escludere l’intervento di un effetto specifico delle microonde nei processi chimico/fisici del trattamento pirolitico. Il pieno utilizzo delle potenzialità specifiche del sistema a microonde, in particolare l’elevata velocità di riscaldamento e la distribuzione uniforme di temperatura nella massa del campione, condizioni irraggiungibili nei processi termici tradizionali, ha permesso di ottenere un significativo aumento delle frazioni liquide e gassose a scapito della frazione solida. E’ stata inoltre osservata la formazione di plasmi nei processi pirolitici sotto vuoto assistiti da microonde.

La creazione di plasmi nelle componenti volatili potrebbe essere sfruttata per ridurre la formazione di fuliggini ed aumentare la percentuale di idrogeno molecolare nelle frazioni gassose. Particolare attenzione è stata dedicata allo studio dei processi di formazione dei residui carboniosi, allo scopo di definire i parametri che controllano i rapporti quantitativi delle frazioni solida, liquida e gassosa. Nell’ambito di questi studi è stato messo a punto un processo di crescita di grafene su substrati silicei.

Unità operative: Laboratorio di Chimica delle Radiazioni e Spettroscopia EPR, Prof. Armando Buttafava, Dip. di Chimica; Laboratorio di Microonde, Prof. Paolo Arcioni, Dip. di Ingegneria Industriale e dell’Informazione; Laboratorio Raman e EPR, Prof. Pietro Galinetto, Dip. di Fisica.