Sviluppo di catalizzatori per l'abbattimento degli inquinanti e limitazione dell'impatto ambientale dei processi produttivi

La maggior parte delle attività antropiche è legata direttamente alla produzione di rifiuti di vario tipo e all’emissione di sostanze più o meno nocive nell’ambiente, con conseguenze negative sugli ecosistemi. Il trattamento di fumi e acque di scarto è quindi imprescindibile per evitare la dispersione di sostanze inquinanti con possibili effetti tossici sulla salute. L’impiego di appositi catalizzatori permette di aumentare l’efficienza dei sistemi di trattamento, rendendo possibile la conversione delle molecole inquinanti in sostanze non pericolose come acqua e anidride carbonica. Oltre alla termocatalisi, applicata anche in sistemi funzionanti a temperature quasi ambiente, anche la fotocatalisi e l’elettrocatalisi sono contemplate in queste applicazioni.

La ricerca si basa su differenti tematiche:

1. Ossidazione totale del metano: i fumi di combustione contengono basse concentrazioni di metano, generalmente tra 0,1 e 1 vol%. La riduzione delle emissioni di metano può offrire una grande opportunità per mitigare il cambiamento climatico globale portando a significativi benefici ambientali ed economici. La ricerca prevede lo studio e lo sviluppo di catalizzatori e sistemi per l’ossidazione totale di metano in bassa concentrazione, avendo cura di ridurre al minimo, o eliminare l’utilizzo di metalli nobili come siti attivi dei catalizzatori.
2. Ossidazione totale del monossido di carbonio e dei composti organici volatili: queste sostanze vengono generate nel corso di tutti i processi di combustione, ma possono anche accumularsi all’interno degli ambienti chiusi in seguito ad alcune attività domestiche (cucina, pulizia, etc). La ricerca prevede lo sviluppo di catalizzatori ad alta attività in grado di funzionare efficacemente già a bassa temperatura.
3. Ossidazione totale del particolato carbonioso: diverse attività produttive possono generare particelle carboniose molto fini, la cui pericolosità è legata alla capacità di penetrare all’interno dei polmoni. L’utilizzo di filtri catalitici permette la cattura di tale particolato solido e il successivo abbattimento tramite ossidazione. La ricerca prevede lo sviluppo e lo studio di catalizzatori attivi non contenenti metalli preziosi che permettano di minimizzare le temperature richieste per l’ossidazione del particolato.
4. Riduzione degli ossidi di azoto: i processi di combustione per applicazioni statiche e mobili generano ossidi di azoto, dannosi per l’ambiente in quanto direttamente attivi nell’inquinamento fotochimico. La ricerca si focalizza sullo sviluppo di catalizzatori innovativi per l’abbattimento di ossidi di azoto tramite riduzione selettiva catalitica, capaci di operare ad elevate conversioni e selettività in un ampio intervallo di temperature.
5. Elettro-riduzione/elettro-ossidazione di inquinanti provenienti da processi industriali. Ad esempio: elettro-ossidazione di molecole organiche refrattarie (es. Fenolo) e coloranti per il trattamento di acque reflue; elettro-riduzione di olefine mediata dalla conversione della CO₂ (usata per produrre CO e acido formico) per la produzione di molecole di alto valore (es. aldeidi) tramite processi di carbonilazione e idroformilazione.

• PE4_12 Chemical reactions: mechanisms, dynamics, kinetics and catalytic reactions
• PE5_6 New materials: oxides, alloys, composite, organic-inorganic hybrid, nanoparticles
• PE8_2 Chemical engineering, technical chemistry

• Aria e acqua pulite
• Abbattimento inquinanti
• Catalizzatori
• Ossidazione totale
• Valorizzazione rifiuti