Work Packages

Leader: DHITECH

Partecipanti: ASTRA, BIOTEC, CHEMISERVICE, CNR, ECHOLIGHT, TCT

Attività: Coordinamento generale del Progetto

Leader: CNR

Partecipanti: BIOTEC, DHITECH, TCT

Attività: Studio dello stato dell’arte tecnico-scientifico, commerciale e brevettuale dei fotocatalizzatori nanostrutturati e dei dispositivi per l’abbattimento di inquinanti in acqua.

• OR1.1 Studio dello stato dell’arte tecnico-scientifico e commerciale dei nanomateriali ad attività fotocatalitica (CNR) – CNR effettuerà una serie di ricerche bibliografiche per determinare lo stato dell’arte dei nanomateriali ad attività fotocatalitica dal punto di vista: 1) tecnico-scientifico, attraverso Google Scholar, Scopus, PubMed, ISI WoS, ecc. e 2) commerciale, attraverso specifici motori di ricerca e web browsing.
• OR1.2 Studio dello stato dell\’arte tecnico-scientifico e commerciale dei dispositivi di abbattimento di inquinanti acquosi (BIOTEC) – BIOTEC e CNR effettueranno una serie di ricerche bibliografiche per determinare lo stato dell’arte dei dispositivi di abbattimento di inquinanti acquosi dal punto di vista: 1) tecnico-scientifico, attraverso Google Scholar, Scopus, PubMed, ISI WoS, ecc., e 2) commerciale, attraverso specifici motori di ricerca e web browsing.
• OR1.3 Studio dello stato dell’arte brevettuale dei nanomateriali ad attività fotocatalitica e dei dispositivi di abbattimento di inquinanti in soluzioni acquose (DHITECH) – DHITECH effettuerà una serie di ricerche bibliografiche per determinare lo stato dell’arte brevettuale dei nanomateriali ad attività fotocatalitica e dei dispositivi di abbattimento di inquinanti acquosi attraverso UIBM, Google Patents, ESPACENET, USPTO, ecc.

Leader: CNR

Partecipanti: TCT

Attività: Sintesi su scala di laboratorio e caratterizzazione chimico-fisica e fotocatalitica di nanomateriali ad attività fotocatalitica.

• OR2.1 Sintesi su scala di laboratorio di nanomateriali ad attività fotocatalitica e caratterizzazione morfologico-strutturale dei materiali (CNR) – CNR, con il supporto di TCT, svilupperà metodologie colloidali per la sintesi di nanoparticelle cristalline (CNPs) con caratteristiche definite e programmabili. In particolare, si metteranno a punto approcci sintetici per la preparazione di CNPs monofasiche di TiO2, principalmente costituite da anatasio (la fase cristallina del TiO2 considerata più fotoattiva) attivabili con luce UV: a) sintesi idrolitica, b) sintesi di TiO2 modificato con metalli. Particolarmente importante sarà l’identificazione di approcci sintetici robusti che consentano la produzione riproducibile di CNPs di elevata qualità ed allo stesso tempo la produzione su scala industriale presso il partner TCT (vedi WP4). Le CNPs sviluppate verranno caratterizzate da CNR mediante la combinazione di tecniche d\’indagine avanzata (XRD, ICP-AES, XPS, STEM-HAADF, HRTEM, EFTEM, SEM/EDS, FTIR, NMR, ecc.).
• OR2.2 Caratterizzazione dell’attività fotocatalitica dei nanomateriali (CNR) – CNR effettuerà una caratterizzazione preliminare delle proprietà fotocatalitiche delle CNPs, in accordo alla normativa ISO 10678 (2010). Le varie metodiche analitiche idonee al controllo della rimozione dei vari inquinanti organici saranno sviluppate dal CNR e testate in collaborazione con CHEMISERVICE.

Leader: ECHOLIGHT

Partecipanti: CNR, DHITECH

Attività: Sviluppo di metodi e sistemi per il controllo della stabilità del sistema fotocatalitico mediante ultrasuoni.

• OR3.1 Stato dell\’arte tecnico-scientifico e commerciale dei sistemi ultrasonici utilizzati per il controllo delle caratteristiche dei catalizzatori nanostrutturati (ECHOLIGHT) – ECHOLIGHT effettuerà una serie di ricerche bibliografiche per determinare lo stato dell’arte tecnico-scientifico e commerciale dei sistemi ultrasonici utilizzati per il controllo della stabilità di materiali nanostrutturati supportati su o integrati in matrici solide dal punto di vista: 1) tecnico-scientifico, attraverso Google Scholar, Scopus, PubMed, ISI WoS, ecc., e 2) commerciale, attraverso specifici motori di ricerca e web browsing.
• OR3.2 Stato dell\’arte brevettuale dei sistemi ultrasonici utilizzati per il controllo della qualità dei nanomateriali (DHITECH) – DHITECH effettuerà una serie di ricerche bibliografiche per determinare lo stato dell’arte brevettuale dei sistemi ultrasonici utilizzati per il controllo della stabilità di materiali nanostrutturati supportati su o integrati in matrici solide consultando UIBM, Google Patents, ESPACENET, USPTO, ecc.
• OR3.3 Sviluppo di sistemi ultrasonici per il controllo della stabilità dei catalizzatori nanostrutturati (ECHOLIGHT) – ECHOLIGHT, progetterà e realizzerà un’apposita cella per l’esecuzione di misure ultrasoniche del grado di depurazione delle acque. La cella di misura in questione sarà in particolare predisposta per l’alloggiamento di un trasduttore ad ultrasuoni tipo monotraccia e sarà predisposta per un doppio utilizzo: 1) nella prima parte del progetto – esecuzione di misure in laboratorio su campioni di acqua trattata e non trattata forniti dai partner di riferimento (al fine di settare le caratteristiche dei segnali ultrasonici più idonei e mettere a punto il protocollo di misura ed elaborazione dati) e 2) nella parte finale del progetto – integrazione/collegamento della cella in questione al reattore prototipale in cui avviene il processo di depurazione per mezzo di idonei componenti idraulici (raccordi, valvole, pompe, ecc.) e sfruttando anche le schede elettroniche customizzate e le sonde ultrasoniche dedicate (OR5.4).

Leader: TCT

Partecipanti: CNR

Attività: Sviluppo dei mezzi e dei processi di produzione per la sintesi su scala pilota dei nano-materiali ad attività fotocatalitica.

• OR4.1 Progettazione e realizzazione di impianti pilota per la sintesi industriale di nanomateriali colloidali (CNPs) (TCT) – TCT esplorerà possibili configurazioni impiantistiche (da implementare sulle linee pilota esistenti) per la conduzione di processi di sintesi su scala pilota (ca. 5 Kg/turno), sia di tipo idrolitico, sia di tipo non idrolitico. In particolare, saranno identificati reattori con adeguate geometrie e volumi, provvisti di sistemi di iniezione dei precursori e degli additivi (agenti coordinanti), in cui poter controllare l’andamento temporale della concentrazione delle specie molecolari attive entro intervalli utili a sostenere la nucleazione e la crescita di CNPs. Opportuni sistemi di regolazione e monitoraggio della temperatura, della pressione e dell’apporto di precursori e degli additivi saranno opportunamente ingegnerizzati. Saranno altresì previsti sistemi per l’estrazione e purificazione delle CNPs sintetizzate.
• OR4.2 Dimostrazione della produzione di CNPs su scala industriale (TCT) – TCT implementerà i protocolli di sintesi di CNPs sviluppati su scala di laboratorio (OR2.1) sulle linee impiantistiche realizzate nelle attività OR4.1. In particolare, saranno identificati opportuni set di parametri sperimentali (temperatura, pressione, concentrazione/velocità di apporto di reagenti, tempi di residenza nel reattore, ecc.) adatti a riprodurre su scala pilota i processi di nucleazione e crescita delle CNPs con parametri composizionali, geometrici e topologici controllati, analoghi a quelli realizzati su scala di laboratorio nelle attività OR2.1: a) sintesi idrolitica, b) sintesi di TiO2 modificato con metalli.
• OR4.3 Analisi di citotossicità dei nanomateriali colloidali (TCT) – TCT si dedicherà alla ricerca e messa a punto di metodiche idonee per la determinazione della tossicità dei materiali nanofotocatalitici sviluppati nell’ambito del progetto, tramite studi “in vitro” con opportuni modelli cellulari. La tossicità dei materiali fotocatalitici sarà monitorata mediante la valutazione dell’integrità mitocondriale, della vitalità e proliferazione cellulare. Sarà inoltre indagato lo stress ossidativo valutando la formazione di specie reattive dell\’ossigeno (ROS) nelle stesse colture cellulari. Inoltre, sarà eseguito il test della lattico-deidrogenasi (LDH), un saggio colorimetrico utile per la quantificazione della mortalità e della lisi cellulare. Per valutare l’attività mitocondriale e la vitalità cellulare delle cellule in esame si utilizzerà il test metabolico MTT, che permette di valutare la tossicità di una sostanza attraverso il confronto tra gli indici di vitalità cellulare ottenuti dalle cellule trattate rispetto ai controlli, mentre con il test di proliferazione cellulare (XTT) sarà invece possibile monitorare la crescita cellulare sul substrato considerato. I test di tossicità saranno replicati dopo differenti tempi di esposizione delle colture cellulari ai materiali fotocatalitici (2-24 h e 48-72 h). Attraverso questi test, soprattutto grazie alla possibilità di misurare la percentuale di mortalità/vitalità delle cellule a contatto con un determinato substrato (nel nostro caso un campione di materiale nanofotocatalitico), sarà possibile quantificare il “grado di tossicità” del substrato considerato e valutare come lo stesso varia nel tempo, anche in funzione delle condizioni di utilizzo.

Leader: CNR

Partecipanti: ASTRA, BIOTEC, CHEMISERVICE, ECHOLIGHT

Attività: Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di prototipi dei sottosistemi fotocatalitici.

• OR5.1 Progettazione e realizzazione prototipi (CNR) – CNR, in collaborazione con BIOTEC e ASTRA, effettuerà la progettazione e la realizzazione di prototipi in scala di laboratorio di reattori in grado di alloggiare le lampade ultraviolette e i catalizzatori nanostrutturati supportati su matrici solide preparati nell’OR 2.1 anche utilizzando varie lampade ultraviolette (ad es. a vapori di mercurio e ad eccimeri).
• OR.5.2 Integrazione dei fotocatalizzatori nei prototipi (CNR) – CNR, in collaborazione con BIOTEC, si occuperà dell’integrazione dei fotocatalizzatori nei prototipi progettati nell’OR5.1. In particolare, i catalizzatori verranno depositati su appositi supporti caratterizzati da area superficiale elevata ed elevata resistenza alla corrosione o depositati direttamente sulle pareti interne del reattore. Per questa attività, ci si avvarrà della consulenza dello spin off SER&P, che svilupperà gli algoritmi per il controllo ottimale delle lampade UV.
• OR5.3 Sviluppo di un protocollo analitico per la caratterizzazione della qualità dell’acqua (CHEMISERVICE) – Le prestazioni dei prototipi verranno verificate sulla base dell’efficienza di degradazione degli inquinanti organici prioritari ed emergenti analizzati con metodiche analitiche sviluppate da CHEMISERVICE in collaborazione con CNR. Tali metodiche saranno poi utilizzate nel WP6.
• OR5.4 Studio delle modalità di integrazione dei sistemi ultrasonici per il controllo della stabilità dei catalizzatori nanostrutturati nel prototipo di impianto di abbattimento (ECHOLIGHT) – ECHOLIGHT studierà una metodologia ottimale per integrare la cella di misura progettata e realizzata nell’ambito dell’OR3.3 nel reattore prototipale sviluppato nell’ambito del progetto.
• OR5.5 Analisi di citotossicità delle acque (BIOTEC) – BIOTEC condurrà dei test di tossicità delle acque su linee cellulari umane, in modo da ottenere informazioni sia sulla presenza di inquinanti tossici nell’acqua che sull’efficacia del reattore nanofotocatalitico.

Leader: BIOTEC

Partecipanti: ASTRA, CNR

Attività: Progettazione dell’impianto di abbattimento fotocatalitico, analisi LCA della tecnologia FONTANAPULIA, studio dell’impatto ambientale e studio delle problematiche autorizzative.

• OR6.1 Progettazione impianto (BIOTEC) – BIOTEC, ASTRA e CNR effettueranno la progettazione dell’impianto fotocatalitico pilota sulla base dei risultati ottenuti in scala laboratorio nel WP5.
• OR6.2 Realizzazione impianto (BIOTEC) – BIOTEC, in collaborazione con CNR e ASTRA, effettuerà la realizzazione dell’impianto fotocatalitico su scala pilota che verrà equipaggiato con i catalizzatori nanostrutturati supportati su matrici solide. Degli opportuni test sperimentali verranno condotti per verificare le prestazioni di degradazione degli inquinanti organici prioritari anche utilizzando come trattamento di riferimento la degradazione degli inquinanti organici con radiazione ultravioletta ed acqua ossigenata.
• OR6.3 LCA della tecnologia FONTANAPULIA (ASTRA) – ASTRA effettuerà uno studio dedicato con la metodologia Life Cycle Assessment (LCA), da tempo richieste dalla Comunità Europea per la valutazione dell’impatto ambientale di nuove tecnologie di depurazione, finalizzate alla verifica della sostenibilità delle soluzioni tecnologiche depurative proposte.
• OR6.4 Studio delle problematiche autorizzative (ASTRA) – ASTRA effettuerà uno studio dedicato alle varie problematiche autorizzative, ed alla loro risoluzione, relative all’installazione dell’impianto pilota ed allo smaltimento degli effluenti trattati in maniera conforme alla legislazione vigente.

Leader: DHITECH

Partecipanti: ASTRA, BIOTEC, CHEMISERVICE, CNR

Attività: Dimostrazione dell’impianto di abbattimento fotocatalitico.

• OR7.1 Definizione layout per l\’installazione degli impianti dimostratori (ASTRA) – ASTRA e BIOTEC effettueranno le indagini sul campo necessarie per l’ottimale installazione dell’impianto fotocatalitico in scala pilota sui siti reali individuati come casi di sperimentazione.
• OR7.2 Dimostrazione impianto di abbattimento fotocatalitico (BIOTEC) – BIOTEC e CNR effettueranno la conduzione dell’impianto fotocatalitico in scala pilota sui siti reali individuati come casi di studio per la rimozione di inquinanti organici prioritari e inquinanti organici emergenti.
• OR7.3 Caratterizzazione della qualità dell’acqua (CHEMISERVICE) – CHEMISERVICE e CNR effettueranno la caratterizzazione degli effluenti trattati finalizzati alla verifica dell’efficienza dell’impianto fotocatalitico.

Leader: DHITECH

Partecipanti: ASTRA, BIOTEC, CHEMISERVICE, CNR, ECHOLIGHT, TCT

Attività: Sviluppo di una strategia per la valorizzazione dei risultati della ricerca e diffusione dei risultati.

• OR8.1 Definizione di una strategia per la gestione del background e per la generazione e lo sfruttamento del foreground e del sideground (DHITECH) – Nell’ottica di promuovere e garantire la massima creatività all\’interno del progetto FONTANAPULIA, che è un parteneriato pubblico-privato, verrà definito un Consortium Agreement che disciplinerà, in particolare, la gestione del background e la titolarità e la gestione del foreground e del sideground che verranno generati in seno al progetto. Il Consortium Agreement consentirà sia lo sviluppo e la piena valorizzazione della proprietà intellettuale, sia il libero accesso ai risultati della ricerca pubblica.
• OR8.2 Diffusione dei risultati (DHITECH) – Si definirà un piano di comunicazione e disseminazione dei risultati della ricerca. Tale piano prevede indicativamente: i) sviluppo di un website di progetto (con accesso a Google+, Facebook, YouTube, Twitter, blog, spazio FAQ, ecc.), ii) organizzazione di un workshop sulla fotocatalisi per applicazioni in campo ambientale, iii) coinvolgimento di studenti delle scuole superiori in corsi tenuti da docenti universitari su “Nanotecnologie e ambiente”. Si cercherà di massimizzare la pubblicazione dei risultati su riviste tecnico-scientifiche e la partecipazione a conferenze sulle tematiche del progetto.