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Processi integrati per l’intensificazione di processo

Parole chiave: Intensificazione di processo, Fotocatalisi, Pervaporazione, Reattori a membrana, Processo integrato, Chimica Verde, Vanillina, detossificazione di correnti contaminate.

Nell’industria chimica, l’intensificazione di processo rappresenta un obiettivo primario per arrivare ad uno sviluppo sostenibile ed a processi ecocompatibili. Uno dei metodi più efficaci per arrivare a “produrre di più consumando di meno” è l’integrazione di reazione e separazione. Attraverso l’accoppiamento della fotocatalisi con altri processi, sia di separazione a membrana (pervaporazione) sia di ossidazione (ozonizzazione). La fotocatalisi è il più studiato tra i AOT (Advanced Oxidation Technologies) grazie a diverse positive caratteristiche quali: capacità di operare in condizioni blande di temperatura e pressione e senza additivi chimici, possibilità di utilizzare la radiazione solare, modularità, sem-plicità operativa e di controllo, ecc. In particolare lo studio ha riguardato nuove tipologie di reattori a membrana sia per la “sintesi verde” di aldeidi aromatiche, sia per la detossificazione di correnti acquose. La pervaporazione risulta assolutamente compatibile con la fotocatalisi, poiché entrambi i processi possono operare nelle stesse condizioni e quindi il loro accoppiamento è semplice e diretto. I risultati ottenuti hanno portato al deposito di un brevetto per la “sintesi verde” di alcuni aromi (AROMA, Advanced Recovery and Oxidation Method for Aldehydes), che è stato applicato alla produzione di numerose aldeidi aromatiche, quali la vanillina, la benzaldeide e l’anisaldeide. Reattori fotocatalitici a membrana sono stati applicati anche alla detossificazione di acque inquinate da com-posti organici recalcitranti. La velocità di detossificazione aumenta sinergisticamente nel reattore a membrana messo a punto pur utilizzando una limitata superficie di membrana. Anche l’accoppiamento di fotocatalisi ed ozonizzazione porta ad una significativa intensificazione di processo, sia in relazione alle capacità di ossidazione del sistema sia per l’idoneità a controllare la formazione di composti secondari di ossidazione tossici, così da risultare di interesse per la potabilizzazione di acque e per l’acquacoltura sostenibile. Nel laboratorio sono disponibili numerosi reattori fotocatalitici di diverse tipologie e configurazioni per condurre esperimenti, test e certificazioni sull’attività fotocatalitica.

Principali pubblicazioni

Camera-Roda G., Santarelli F. (2012), Design of a Pervaporation Photocatalytic Reactor for Process Intensification, Chemical Engineering and Technology 35 (7) , pp. 1221-1228.

Camera-Roda, G., Augugliaro, V., Cardillo A., Loddo, V., Palmisano,G.,Palmisano,L.(2013). A pervaporation photocatalytic reactor for the green synthesis of vanillin, Chem. Eng. J. 224 , pp. 136-143.

Camera-Roda, G., Santarelli, F., Augugliaro, V., Loddo, V., Palmisano, G., Palmisano, L., Yurdakal, S.(2011). Photocatalytic process intensification by coupling with pervaporation, Catalysis Today 161 (1) , pp. 209-213.

Camera-Roda, G., Santarelli, F., Panico, M. (2009). Study and optimization of an annular photocatalytic slurry reactor, Photochemical and Photobiological Sciences 8 (5) , pp. 712-718.

Camera-Roda, G., Santarelli, F. (2007). Optimization of the thickness of a photocatalytic film on the basis of the effectiveness factor, Catalysis Today 129 (1-2 SPEC. ISS.) , pp. 161-168.

Camera-Roda G., Santarelli F. (2007), Intensification of water detoxification by integrating photocatalysis and pervaporation, J. Solar En. Eng. 129, pp. 68 – 73.

Camera-Roda et al., the “AROMA process” Patent

Camera-Roda G., Augugliaro V., Loddo V., Palmisano L., Pervaporation Membrane Reactors, in: A. Basile, Handbook of membrane reactors: Reactor types and industrial applications (Volume 2), Chap.3, Woodhead Publishing Series in Energy No. 56, 2013.

F. Occulti, G. Camera Roda, S. Berselli, F. Fava, Sustainable decontamination of an actual site aged PCB polluted soil through a biosurfactant-based washing followed by a photocatalytic treatment, Biotech. Bioeng., 2008, 99, pp. 1525 – 1534.

F. Parrino, V. Augugliaro, G. Camera-Roda, V. Loddo, M.J. López-Muñoz, C. Márquez-Álvarez, G. Palmisano, L. Palmisano, Visible-light-induced oxidation of trans-ferulic acid by TiO2 photocatalysis, J. Catal. 295, (2012), Pages 254–260.