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SELWA
SELf-cleaning ceramic membranes for Water and Agro-food by-products processing based on innovative materials and construction strategies
Responsabile: Pietro Galizia
Personale coinvolto: Elisa Mercadelli, Carlo Baldisserri, Davide Gardini
Data di inizio: 04/09/2023
Durata: 24 mesi
Costo totale: 345 280,00 €
Finanziamento totale: 208 480,00 €
Bando: PRIN – PROGETTI DI RICERCA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE – Prot. 20229PNWM7
Ruolo CNR: Coordinatore
Coordinatore: Pietro Galizia (CNR-ISSMC)
Consorzio: CNR-ITM; CNR-ISM; Politecnico di Milano
Il progetto mira a contribuire ad una svolta tecnologica nel trattamento delle acque e/o delle acque reflue agroalimentari. L’obiettivo è sviluppare nuove strutture ceramiche porose con proprietà piezoelettriche e antivegetative da applicare come membrane per la microfiltrazione. Il miglioramento delle proprietà antivegetative sarà raggiunto ottimizzando l’architettura e sfruttando l’effetto piezoelettrico, ovvero la possibilità di mettere in vibrazione le membrane applicando un campo elettrico alternato. Le strutture delle membrane ceramiche basate su materiali piezoelettrici possono generare ultrasuoni dall’interno del materiale durante la filtrazione per prevenire i depositi di materiale. Tale risultato sarà ottenuto garantendo atossicità, elevate prestazioni piezoelettriche, resistenza contro ambienti corrosivi e selettività e produttività a lungo termine con un’elevata concentrazione di alimentazione. Le sfide vengono affrontate seguendo un approccio interdisciplinare strutturato in tre fasi:
(i) progettazione delle architetture delle membrane e dei loro processi di fabbricazione per produrre materiali piezoelettrici senza piombo e membrane con microstrutture ingegnerizzate su misura per la microfiltrazione;
(ii) test delle membrane ceramiche in ambienti pertinenti per studiarne le prestazioni in termini di produttività, selettività e indice di sporcamento a diverse configurazioni di lavoro (ad es. tipo di alimentazione e ampiezza e frequenza della tensione applicata);
(iii) studio dell’effetto dell’anisotropia e della morfologia della porosità sulle proprietà piezoelettriche dei fenomeni chemofisici coinvolti che influenzano le prestazioni della membrana.
Questi obiettivi richiedono processi di produzione innovativi dei materiali e test dedicati su un sistema prototipale. L’obiettivo è affrontato da due team coordinati da giovani ricercatori, supportati da quelli più esperti con competenze (in processi ceramici innovativi e stampa 3D, tecnologia delle membrane, caratterizzazione microstrutturale, meccanica e piezoelettrica) e con consolidata reputazione internazionale.