Laboratorio di Energia e Ambiente (L.E.A.)

Il Laboratorio di Energia e Ambiente (L.E.A.) annovera, tra i suoi principali obiettivi, l’impegno ad essere un valido strumento per le quotidiane attività di didattica, ricerca e consulenza verso terzi (soggetti pubblici e privati) nell’ambito delle problematiche/opportunità inerenti la pianificazione energetica territoriale, la razionalizzazione dei consumi e l’efficienza energetica nei vari sistemi di produzione e gestione dell’energia. In quest’ambito, particolare attenzione è stata dedicata negli ultimi anni, tramite diverse collaborazioni nazionali/internazionali e progetti di ricerca finanziati, alle nuove tecnologie termochimiche e biochimiche di conversione di biomasse residuali per la produzione di bio-combustibili e materiali carboniosi avanzati.Per le sue finalità, il Laboratorio L.E.A. si avvale di moderne tecnologie e strumentazioni di misura, in grado di garantire la realizzazione di attività sperimentali e di monitoraggio ambientale, nonché analisi energetiche su campioni di biomasse e biocombustibili. Le attrezzature del L.E.A. per la valorizzazione energetica delle biomasse residuali, unitamente ad altre analitico-strumentali disponibili, comprendono un reattore di torrefazione e pirolisi di tipo orizzontale fixed-bed, mutuato dallo standard britannico per la determinazione della qualità dei carboni (Gray King apparatus); un reattore di gassificazione del tipo down-draft (drop-tube) in acciaio inox su scala di laboratorio; un reattore di carbonizzazione idrotermica (HTC, pirolisi ad umido), del volume di 500 ml, agitato e raffreddato, capace di trattare biomassa umida in condizioni di temperatura e pressione sino 300 °C e 150 bar rispettivamente; un reattore HTC non agitato di volume pari a 50 ml e tre reattori di liquefazione idrotermica (HTL) di 25 ml di volume ciascuno, con temperature e pressioni operative sino a 350 °C e 180 bar.Il Laboratorio L.E.A. è ubicato all’interno del “KORE Platform” della Facoltà di Ingegneria ed Architettura dell’Università degli Studi di Enna “Kore”. In atto, il team di ricerca presso il L.E.A. collabora con diverse Università/Istituti di Ricerca sia nazionali (all’interno di un Progetto di Rilevante Interesse Nazionale – PRIN) che internazionali (Imperial College di Londra (UK), la Queen Mary University di Londra (UK), la Cornell University di Ithaca (NY), USA, etc.) nella valorizzazione termochimica di biomasse residuali tramite processi innovativi ed ambientalmente sostenibili.

Obiettivo del progetto

La ricerca svolta dal team di ricercatori afferenti al Laboratorio L.E.A. verte sullo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico e la produzione di energia da fonti rinnovabili, con particolare attenzione alla valorizzazione delle biomasse residuali, nell’ottica dell’economia circolare delle risorse e della mitigazione dell’impatto ambientale dei sistemi di produzione di energia.

Nello specifico, particolare attenzione è stata rivolta in questi ultimi anni alle tecnologie termochimiche di conversione di scarti organici residuali come quelli forestali, agricoli, agro-industriali, fanghi di trattamento civile etc., per la produzione di combustibili solidi (pirolisi, carbonizzazione idrotermica), liquidi (pirolisi e liquefazione idrotermica) e gassosi (gassificazione).

Le attività di ricerca attualmente in essere riguardano:

• Le tecnologie di conversione idrotermica – carbonizzazione (HTC) e liquefazione (HTL) – finalizzate alla valorizzazione di scarti organici ad alto tenore di umidità per la produzione di bio-combustibili (solidi e liquidi) e materiali avanzati da utilizzare nel campo della mitigazione ambientale (carboni attivi per la water and air remediation) e/o materiali elettrodici (elettrodi al carbonio).
• I processi idrotermici per la riduzione e valorizzazione di fanghi e digestati di fanghi anaerobici (sia civili che agro-industriali), per la produzione di ammendanti del terreno, per incremento di produzione di biogas ed il recupero di azoto e risorse critiche e strategiche come il fosforo.
• I trattamenti termochimici di biomasse residuali per l’incremento dell’efficienza di processi di digestione anaerobica per la produzione di biogas e successivo up-grade a biometano ed idrogeno per la mobilità sostenibile.
• La sintesi di materiali carboniosi nanostrutturati: a partire da biomasse residuali produrre tramite HTC/HTL e/o pirolisi composti che con l’utilizzo di successivi processi possano dar vita a “carbon nanowire e nanotubes” per applicazioni meccaniche, elettriche ed elettrodiche.
• La produzione diretta di idrogeno verde per digestione anaerobica da parte di batteri specifici ad alta efficienza alimentati dalla luce solare e da sostanze organiche residuali.
• Il recupero di sostanze organiche ad alto valore aggiunto (antiossidanti, composti utilizzabili in nutraceutica, etc.) per estrazione in fase liquida da scarti umidi dell’agro-industria.