Ingegneria Chimica

La ricerca si concentra su tematiche proprie dell’ingegneria chimica e della chimica per le tecnologie, fortemente integrate tra loro e con un alto impatto sociale: produzione di energia da fonti rinnovabili, riciclo e valorizzazione di scarti industriali, sistemi e processi industriali, green chemistry e sostenibilità ambientale.

Laboratori dotati di strumentazioni all'avanguardia sono al servizio delle attività di ricerca. Le attività sperimentali e di modellazione numerica (simulazione di processo, multiphysics, CFD, LCA), spesso condotte in modo sinergico, rispondono alle attuali sfide presentate dalla società e dal mondo industriale per uno sviluppo sostenibile a livello economico, sociale e ambientale.
 

Laboratori

Laboratorio di analisi e sviluppo di processi chimici
Laboratorio di Controllo di Processi Chimici
Laboratorio di Fluidodinamica Computazionale Multifase e Reattiva
Laboratorio di operazioni unitarie e impianti chimici
Laboratorio di Ingegneria elettrochimica
Laboratorio di reattoristica chimica per ambiente, energia e sicurezza

Principali Linee di ricerca

• Recupero/valorizzazione di rifiuti e residui
• Bio-energia
• Efficientamento e decarbonizzazione
• Valutazione e gestione della sicurezza, protezione e impatto ambientale
• Sostenibilità e green chemistry

Recupero/valorizzazione di rifiuti e residui

L’attività di ricerca è volta all’applicazione di un approccio basato su economia circolare per un uso sostenibile delle risorse. Tra le tematiche:

• recupero di materiali critici da batterie al litio: analisi di processo, di sostenibilità ambientale ed ottimizzazione di impianti di riciclo piro- ed idro-metallurgici per batterie al litio con sviluppo di simulatori di processo supportati da attività sperimentali;
• recupero e valorizzazione di scorie da acciaieria e processi pirometallurgici;
• recupero di materiali da residui di trattamento di emissioni in impianti Waste-To-Energy per la rimozione di CO 2 da correnti gassose.

Laboratori:
- Laboratorio di analisi e sviluppo di processi chimici
- Laboratorio di Controllo di Processi Chimici
- Laboratorio di Ingegneria elettrochimica
- Laboratorio di reattoristica chimica per ambiente, energia e sicurezza

Bio-energia

L’attività di ricerca è volta alla produzione di energia e combustibili da biomasse, con particolare riferimento a:

• produzione sostenibile di biomasse da energia attraverso creazione di filiere di valorizzazione di diverse tipologie di biomasse non-food;

•  produzione di bio-combustibili da processi termochimici (gassificazione, pirolisi) di bio-waste tramite integrazione di simulazioni di processo di filiere termochimiche, modelli di apparecchiature di conversione ed esperimenti su impianti di scala differente;

• carbonizzazione idrotermale (HTC) di biomasse di scarto: ottimizzazione del processo HTC impiegando la metodologia DoE (Design of Experiment); test di impiego dell’hydrochar prodotto sia come combustibile sia per la produzione di materiali adsorbenti, come riempitivo in materiali compositi, per applicazioni come ammendante del suolo.

Laboratori:
-Laboratorio di analisi e sviluppo di processi chimici
-Laboratorio di Controllo di Processi Chimici
-Laboratorio di Fluidodinamica Computazionale Multifase e Reattiva
-Laboratorio di operazioni unitarie e impianti chimici
-Laboratorio di reattoristica chimica per ambiente, energia e sicurezza

Efficientamento e decarbonizzazione

L’attività di ricerca è volta allo sviluppo di tecnologie e metodologie di simulazione innovative di sistemi complessi per l’efficientamento e decarbonizzazione della produzione industriale. Tra le tematiche:

• automazione e digitalizzazione di impianti industriali, con particolare riferimento a:

- sviluppo e integrazione a DCS di sistemi di gestione ottimale delle operazioni degli impianti secondo i paradigmi dell'Industria 4.0;
- design di sistemi di controllo avanzati dei processi (Model Predictive Control, Real Time Optimization);
- identificazione di modelli dinamici di processo data-driven e di modelli digital-twin ai processi e agli impianti;
- monitoraggio e diagnostica delle prestazioni in cloud e on-premises degli impianti industriali e dei sistemi di controllo;
- simulazione rigorosa di impianti chimici complessi per l’ottimizzazione economica, energetica, e degli impatti ambientali.

• conversione di vettori energetici green (idrogeno, ammoniaca, bio-syngas) in bruciatori/fornaci per trattamento termico in settori hard-to-abate, con particolare attenzione a tecnologie fuel-flexible (combustione MILD o senza fiamma), turbine a gas e caldaie a condensazione domestiche. Sono combinate tecniche di fluidodinamica computazionale e analisi cinetica;
   
• Intensificazione di processo tramite sviluppo di reattori in continuo a flusso impiegando in modo sinergico tecniche sperimentali e numeriche (fluidodinamica computazionale) per l’analisi del mixing e reazione chimica in dispositivi in linea (static-mixer) e reattori continui anche di tipo microfluidico.
  Tecniche avanzate di simulazione phase-field sono impiegate per l’analisi di processi di nucleazione di gocce in sistemi innovativi in continuo di produzione di nanoparticelle.
   
• prototipazione e test di apparecchiature multifunzionali per l’intensificazione di processo (fotoalogenazione in flusso di materie prime green, separazioni reattive, separazioni ibride) e sviluppo di modelli fisico-matematici per la progettazione di unità industriali;
   
• sviluppo di tecnologie innovative di cattura della CO 2 da gas esausti di combustione ad alta temperatura basate sull’impiego di sorbenti solidi rigenerabili.

Laboratori:
- Laboratorio di analisi e sviluppo di processi chimici
- Laboratorio di Controllo di Processi Chimici
- Laboratorio di Fluidodinamica Computazionale Multifase e Reattiva
- Laboratorio di operazioni unitarie e impianti chimici
- Laboratorio di reattoristica chimica per ambiente, energia e sicurezza

Valutazione e gestione della sicurezza, protezione e impatto ambientale

L’attività di ricerca è finalizzata allo sviluppo di metodi, modelli e strumenti per l’analisi integrata di salute, sicurezza e impatto ambientale (HSE – health, safety, environment) degli impianti chimici e delle istallazioni critiche. Tra le tematiche:

• analisi del rischio e sicurezza industriale;
• analisi degli attacchi intenzionali alle apparecchiature critiche (security risk assessment);
• valutazione dell’impatto ambientale e sanitario attraverso modellazione numerica della diffusione da impianti industriali e analisi del rischio sito-specifico;
• analisi sperimentale delle reazioni chimiche pericolose e scale-up di processi industriali.

Laboratori:
- Laboratorio di analisi e sviluppo di processi chimici
- Laboratorio di Fluidodinamica Computazionale Multifase e Reattiva
- Laboratorio di reattoristica chimica per ambiente, energia e sicurezza