Dipartimento di Chimica

Il Dipartimento di Chimica aderisce a M’illumino di Meno 2022.

Il Direttore ha invitato tutta la comunità del Dipartimento, ricercatori, studenti e personale, ad attuare piccole azioni pratiche di risparmio energetico: spegnere tutte le luci, le strumentazioni non necessarie prima di andare via, considerare sempre l'opportunità di accendere il condizionatore e se proprio è necessario a valutare la temperatura più responsabile a cui regolarlo. Ma soprattutto a ricordare il proprio ruolo etico nella transizione energetica, nella didattica, nella ricerca, nelle attività con le scuole e la cittadinanza.

I chimici sanno molto bene che il loro compito è migliorare gli stili di vita sprecando meno risorse, diminuendo l’impatto ambientale di tutt* con il loro impegno nella ricerca per l’efficientamento energetico, l'utilizzo delle energie rinnovabili, la realizzazioni di soluzioni per il riuso dei rifiuti tecnologici, la produzione di nuovi materiali ecosostenibili e biocompatibili, il recupero dei danni dell'inquinamento ...  questo è l'impegno del Dipartimento per m'illumino di meno.

Ma accettiamo anche la sfida a pedalare e, a giugno per il nostro Symposium for YouNg Chemists: Innovation and Sustainability (SYNC2022), proporremo come attività sociale una pedalata tour tra le meraviglie di Roma!

A rappresentare l'impegno del Dipartimento di Chimica il video realizzato dai nostri giovanissimi impegnati nel progetto LiBat cofinanziato dalla commissione EU all'interno del programma Life (LIFE16 ENV/IT/000389): a partire dal fine vita delle batterie agli ioni di litio, sono stati ottenuti grafite e un nuovo catodo NMC utilizzabili in un nuovo dispositivo (video realizzato da Pier Giorgio Schiavi).

I progetti "M'illumino di meno, m'illumino meglio" del Dipartimento di Chimica

Una carellata sui progetti per uno sviluppo energetico sostenibile

Composite Silicon Nanowire on Graphite Anodes with Ni-Rich Cathodes and Safe Ether based Electrolytes for High-Capacity Li-ion Batteries - SiGNE (Horizon-CL5-2021-D2-01-02)

SiGNE fornirà una batteria agli ioni di litio (LIB) avanzata, con maggiore energia (aumento del 50% sia specifico che volumetrico) e densità di potenza (aumento del 300%) in una confezione equivalente rispetto a quella ottenibile utilizzando i prodotti chimici cellulari commerciali.

La batteria SiGNE ad alte prestazioni potrà essere adottatta in veicoli elettrici a un prezzo inferiore a 80 €/kWh.

Il progetto SiGNE prevede un focus sulla progettazione per il recupero e il riutilizzo dei componenti cellulari a fine vita nell'ottica del piano d'azione per l'economia circolare EU Green Deal

 

Driving Electric Vehicles of the Future - SiDRIVE (Horizon2020)

In collaborazione con ENEA, Si-DRIVE svilupperà la prossima generazione di batterie ricaricabili agli ioni di litio, consentendo veicoli elettrici per il mercato di massa competitivi in termini di costi grazie a materiali trasformativi e innovazioni chimiche delle cellule, offrendo maggiore sicurezza con densità di energia, durata del ciclo e capacità di ricarica rapida superiori utilizzando componenti sostenibili e riciclabili

I principali ostacoli all'adozione dei veicoli elettrici sono l'autonomia, i costi e i tempi di ricarica

SiDRIVE reinventerà completamente la batteria agli ioni di litio

 

opeRando chEmical spAce- and time-resoLved quantification of Solid Electrolyte Interphase in hard carbon anode for sustainable sodium-ion batteries - REALSEI (MSCA IF)

REALSEI visualizzerà in tempo reale la formazione dell'interfase di elettroliti solidi all'anodo di carbonio duro in una batteria agli ioni di Na, un processo elettrochimico locale che si verificano all'interfaccia solido-liquido delle batterie agli ioni di Na  attualmente in gran parte inesploratio.

le industrie devono affrontare una forte concorrenza per le tecnologie di accumulo di energia ad alta capacità da utilizzare nei veicoli elettrici, nei dispositivi portatili e nella stabilizzazione della rete

Le tecniche in operando sono considerate prioritarie nell'iniziativa di ricerca dell'UE BATTERY 2030+ - batteria europea e automobilistica perché permetteranno una caratterizzazione dei materiali per sistemi di accumulo di energia ad alta capacità indispensabile allo sviluppo del UE Green Deal

 

Recycling of primary LIthium BATtery by mechanical and hydrometallurgical operations - Life LiBat (LIFE16 ENV/IT/000389)

LIBAT è la fase dimostrativa di un processo innovativo per il riciclaggio delle batterie Li primarie (batterie Li(0)/MnO2). Il processo proposto integra un pretrattamento meccanico con un trattamento idrometallurgico per il recupero di materie plastiche, metalli ferrosi e non ferrosi. In accordo con la Direttiva UE 2006/66/CE, il target è quello di raggiungere una percentuale di riciclo maggiore del 50%. Rispetto alle tecnologie di riciclaggio alternative, il processo proposto consente di recuperare separatamente i prodotti al litio e al manganese. Il processo sarà dimostrato su scala pilota mediante la costruzione e funzionamento di un prototipo con una capacità di trattamento di 50 kg di batterie al giorno.

nel 2013 sono state immesse nel mercato dell'area SEE, oltre alla Svizzera, circa 211.000 tonnellate di batterie >>> smaltimento di un flusso progressivamente crescente di batterie esaurite

Questa strategia può ridurre l'impatto ambientale del ciclo di produzione della batteria impedendo la dispersione di elementi pericolosi (metalli pesanti) nell'ambiente e fornendo una fonte di materiale alternativa alla sua catena di produzione

 

Sistemi fotoelettrochimici per la produzione di energia elettrica e prodotti di interesse energetico

Sviluppiamo design di materiali e configurazioni di dispositivi per la conversione della luce (sia solare che indoor) in energia elettrica o in prodotti di interesse energetico quali l'idrogeno, prodotti di idrogenazione dell'anidride carbonica e sintoni. Il principio di funzionamento di questi dispositivi fotoelettrolitici è la cella solare a colorante di Gratzel in cui gioca un ruolo di primaria importanza la sostanza fotoattiva che deve combinare proprietà di fotosensibilizzatore a proprietà catalitiche ed elettrocatalitiche.

 

I progetti "M'illumino di meno, miglioro l'esistente" del Dipartimento di Chimica

Economia circolare: recupero di plastiche e legno con tecnologie green - ECORETE-GREEN

ECORETE-GREEN propone un modello di “simbiosi industriale” per la riduzione dei rifiuti smaltiti in discarica e contemporaneamente lo sviluppo con metodi innovativi di un prodotto verde. Svilupperà un metodo di recupero e  valorizzazione degli scarti di legno e plastica (materiali polimerici macromolecolari di diversa natura) trasformandoli in prodotti ad alto valore aggiunto/tecnologico. Utilizza processi di depolimerizzazione spinta della plastica con produzione di nuovo monomero, e scomposizione del legno con solventi green (deep eutectic solvents o low transition temperature mixtures) in cellulosa e lignina riutilizzati per la produzione di elementi di supporto per elettrodi (cellulosa) e per la produzione di membrane elettrolitiche (lignina) per una batteria sostenibile di nuova concezione. 

solo un terzo della plastica smaltita è effettivamente avviata a rigenerazione come MPS, mentre la restante parte è per il 50% avviata a valorizzazione energetica nei termovalorizzatori e il restante 50% avviata in discarica milioni di tonnellate di legno sono conferite ogni anno in discarica nel Lazio riducendo (per il loro ingombro) le capacità di smaltimento delle isole ecologiche e con il rischio della produzione di metano (gas serra venti volte più dannoso dell’anidride carbonica) in ambiente anaerobico

ECORETE-GREEN è un progetto nell'ambito della green economy, in particolare di economia circolare

 

LIFE MUSCLES ridurrà l'impatto ambientale delle reti (calze) in polipropilene (PP) utilizzate per l'allevamento di mitili, sviluppando e promuovendo una catena del valore della produzione più sostenibile. Ridurrà al minimo la dispersione delle calze in PP nell'ambiente marino e ne incoraggerà il recupero e il riciclaggio per la produzione di calze nuove e/o altri articoli. Promuoverà non solo il recupero e il riciclo delle calze in PP ma anche la loro sostituzione con nuovissimi biodegradabili e calzini in biopolimero compostabile (BP).

ogni anno si aggiungono 4,6-12,7 milioni di tonnellate di plastica ai 150 milioni gia accumulati negli oceani. Le calze in PP per l'allevamento di mitili sono uno dei principali rifiuti di plastica nel Mar Mediterraneo

LIFE MUSCLES avvierà la transizione verso un modello economico circolare nel settore della produzione di mitili in due aree pilota in Italia: il Gargano settentrionale e La Spezia

I progetti "M'illumino di meno, recupero l'esistente" del Dipartimento di Chimica

Processi per la bonifica sostenibile di acque di falda contaminate - Kill Spill  e ModelPROBE

Mettiamo a punto processi per il recupero delle acque contaminate in modo sostenibile grazie a uno spettro complesso di composti chimici e lo sviluppo di processi combinati in grado di utilizzare meccanismi di natura sia fisica che chimica e biologica.

La contaminazione delle acque di falda è uno dei grandi problemi nella protezione della risorsa idropotabile

La ricerca include lo sviluppo di processi e materiali per la rimozione di contaminanti organici clorurati da acque di falda contaminate e lo sviluppo di materiali adsorbenti per la rimozione di contaminanti derivanti da attività petrolifera

 

Bioadsorbimento: rimozione di metalli pesanti da soluzioni acquose mediante biomasse

Ottimizziamo processi di bioadsorbimento come trattamenti innovativi in cui biomasse di scarto o a basso costo sono utilizzate come adsorbenti selettivi (in alternativa a resine a scambio ionico e carboni attivi) per la rimozione di metalli pesanti da soluzioni. È fondamentale l'ottimizzazione, sia in termini di sviluppo di prodotto (pretrattamenti stabilizzanti ed attivanti) sia di processo (reattori in continuo), di queste tecnologie commercialmente poco redditizie per permetterne una applicabilità su vasta scala.

La contaminazione delle acque sotterranee da arsenico avviene su aree geografiche estese e rappresenta un problema ambientale di preoccupazione globale a causa delle gravi minacce alla salute umana

 

È stato prodotto un innovativo bio-adsorbente mediante carbonizzazione idrotermale della sansa di oliva (sottoprodotto dell'industria olearia) utilizzato per la depurazione dell'acqua potabile da arsenico.

 

Bioproduzione di Fine Chemical mediante coltivazioni microalgali

Sviluppiamo progetti per la valutazione e la dimostrazione del beneficio ambientale e della fattibilità economica dell'approccio innovativo alla produzione di biomassa microalgale in un sistema di coltivazione integrato fototrofico-eterotrofico utilizzando acque reflue di olio d'oliva preconcentrate (in un impianto di filtrazione a membrana) come fonte di carbonio per la coltivazione di alghe, quindi contribuire al riutilizzo e alla valorizzazione dei rifiuti.

Le acque reflue degli impianti di produzione dell'olio d'oliva sono scaricate nell'ambiente agendo come agenti antimicrobici e fitotossici

Le coltivazioni microalgali offrono diverse alternative nel campo delle bioproduzioni: biocombustibili, fine chemical, amido per biopolimeri. Sono ottimizzati processi di crescita che sfruttano il metabolismo eterotrofo delle microalghe ovviando agli ingenti costi d’investimento ed operativi dei fotobioreattori. L’ottimizzazione di processo si è focalizzata sulle condizioni di coltivazione (inibizione della contaminazione batterica, massimizzazione della produttività di bioprodotti target, utilizzo reflui) e sull’estrazione di amido e carotenoidi (bioraffineria).

 

Produzione di biomateriali da risorse rinnovabili - ResUrbis, USABLE Packaging

Mettiamo a punto sistemi di produzione di poliidrossialcanoati (PHA), poliesteri microbici, che rappresentano un interessante alternativa alle plastiche tradizionali: provengono da fonte rinnovabile, sono completamente biodegradabili. Sono quindi sviluppati e ottimizzati processi innovativi per la produzione di PHA basati sull'uso di colture miste, selezionate da fanghi attivi e rifiuti organici di origine urbana come materie prime.

Fulcro dell'economia circolare è la valorizzazione dei rifiuti e delle acque reflue

Lo sviluppo di plastiche biodegradabili e a base biologica è fondamentale per implementare modelli di economia circolare nel settore della plastica.