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Progettazione di processo e ottimizzazione di filiera per la sostenibilità e la sicurezza intrinseca

Parole chiave: sostenibilità, sicurezza intrinseca, analisi del ciclo di vita, ottimizzazione, indicatori di prestazione, progettazione di processo e di impianto, filiera produttiva, impatto ambientale.

La fase di progettazione è responsabile dei principali determinanti di impatto dell’industria chimica e di processo. Inoltre, i processi e le tecnologie adottati per la produzione condizionano la sostenibilità e la sicurezza dell’intera filiera del prodotto: è quindi necessario mantenere una visione olistica nell’ottimizzazione dell’intero ciclo di vita.

Il gruppo di ricerca si è dedicato allo sviluppo di indicatori prestazionali (Key Performance Indicators, KPI) applicabili nell’attività di progetta-zione e di ottimizzazione delle filiere produttive. L’uso di tali indicatori quantitativi consente l’efficace implementazione dei principi della sostenibilità e della sicurezza intrinseca, fornendo un’indicazione misurabile dei progressi raggiunti nel ridurre gli impatti ambientali, massimizzare le rese e minimizzare i costi.

I principali risultati comprendono:

1. Strumenti per l’identificazione di indicatori prestazionali (KPI). E’ stato sviluppato un approccio strutturato in grado di considerare i vin-coli propri delle attività di progettazione (es. limitata disponibilità di dati) e di selezione delle migliori tecnologie da impiegare. Ciò include l’applicazione di tecniche quali LCA (Life Cycle Assessment) e la simulazione di processo. Nel caso di processi emergenti (es. pirolisi di bio-masse), l’analisi è stata integrata da specifiche attività sperimentali.

2. Approcci avanzati per l’interpretazione, la normalizzazione e l’aggregazione degli indicatori. Attraverso la definizione e l’uso di fattori specifici di sito.

3. Indicatori per la valutazione della sicurezza intrinseca: ‘Inherent Safety – KPI’ attraverso una solida procedura per l’identificazione dei pericoli e la quantificazione della prestazioni di sicurezza.

4. Studi specifici di ottimizzazione. Esempi di sistemi studiati comprendono: filiere produttive di combustibili alternativi basati su bio-masse; produzione di sostanze chimiche di base e di chimica fine; filiere per l’impiego di idrogeno per auto-trazione; smaltimento di rifiuti pericolosi; filiere produttive di prodotti alimentari.

Principali pubblicazioni

Tugnoli A., Landucci G., Salzano E., Cozzani V. (2012). Supporting the selection of process and plant design options by Inherent Safety KPIs. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. Vol. 25 (5), pp. 830 – 842.

Cordella M., Torri C., Adamiano A., Fabbri D., Barontini F. & Cozzani V. (2012). Bio-oils from biomass slow pyrolysis: a chemical and toxicological screening. Journal of Hazardous Materials. vol. 231-232, pp. 26 - 35.

Tugnoli A., Santarelli F. & Cozzani V. (2011). Implementation of Sustainability Drivers in the Design of Industrial Chemical Processes” AIChE Journal, 57 (11), Vol. 57 (11), pp. 3063–3084.

Righi S., Morfino A., Galletti P., Samorì C., Tugnoli A. & Stramigioli C. (2011). Comparative cradle-to-gate life cycle assessments of cellulose dissolution with 1-butyl-3-methylimidazolium chloride and N-methyl-morpholine-N-oxide, Green Chemistry, 13, pp. 367-375.

Landucci G., Tugnoli A. & Cozzani V. (2010). Safety assessment of envisaged systems for automotive hydrogen supply and utilisation, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 3, pp. 1493-505.

Cozzani V., Tugnoli A. & Salzano E. (2009). The Development of an Inherent Safety Approach to the Prevention of Domino Accidents, Accident Analysis & Prevention, Vol. 41 (6), pp. 1216-1227.

Cordella M., Tugnoli A., Barontini F., Spadoni G. & Cozzani V. (2009). Inherent Safety of Substances: Identification of accidental scenarios due to decomposition products, J. Loss Prev. Proc. Ind., Vol. 22 (4), pp. 455-462.

Tugnoli A., Khan F., Amyotte P. & Cozzani V. (2008). Safety Assessment in Plant Layout Design using Indexing Approach: Implementing Inherent Safety Perspective; Part 1 & Part 2, Journal of Hazardous Materials, Vol. 160 (1), pp. 100–121.

Tugnoli A., Santarelli F. & Cozzani V. (2008). An Approach to Quantitative Sustainability Assessment in Early stages of Process Design, Environmental Science & Technology, Vol. 42(12), pp. 4555-4562.

Tugnoli A., Landucci G. & Cozzani V. (2008). Sustainability Assessment of Schemes for Hydrogen Production by Steam Reforming, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33 (16), pp. 4345-4357.

Tugnoli A., Khan F. & Amyotte P. (2008). Inherent Safety Implementation Throughout the Process Design Lifecycle, Book of abstracts of PSAM9, 18-23 May; Hong Kong, pp. 24 (paper on attached CD).

Cordella M., Tugnoli A., Spadoni G., Santarelli F. & Zangrando T. (2008). LCA of an Italian Lager beer, International Journal of Life Cycle As-sessment, 13 (2), pp. 133-139.

Tugnoli A., Cozzani V. & Landucci G. (2007). A Consequence Based Approach to the Quantitative Assessment of Inherent Safety, AIChE Journal, Vol. 53 (12), pp. 3171-3182.

Cozzani V., Tugnoli A. & Salzano E. (2007). Prevention of domino effect: From active and passive strategies to inherently safer design, Journal of Hazardous Materials, Vol. 139 (2), pp. 209-219.

Progetti di ricerca correlati

Sviluppo di un approccio integrato alla valutazione della sostenibilità della sicurezza e dell’impatto ambientale di materiali contenenti ritardanti di fiamma bromurati. MIUR, Progetto di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale, PRIN. Unità di Ricerca. (2004-05).

Indicatori di prestazione nella progettazione di processo. MIUR, Progetto di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale, PRIN. Unità di Ricerca. (2007-08).

iNTeg-Risk - Early Recognition, Monitoring, and Integrated Management of Emerging, New Technology related, Risks. European Commission, 7th Framework Programme - Nanoscience, Nano-technologies, Materials and New Production Technologies. Large scale integrating project (63 partners), (2008-2013).