UniPisa

L’attività di ricerca svolta in ambito di cattura, stoccaggio ed utilizzo della CO₂ presso l’Università di Pisa coinvolge i Dipartimenti di Chimica e Chimica Industriale, di Scienze della Terra, di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali, di Scienze Veterinarie, di Ingegneria Civile e Industriale.

Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale

-        Sviluppo di nuovi sorbenti solidi (metal-organic framework, ammine solide, carboni porosi): sintesi, caratterizzazione strutturale tramite tecniche di diffrazione, studio delle proprietà di adsorbimento di gas, studio dei meccanismi di adsorbimento della CO₂ tramite tecniche diffrattometriche e spettroscopiche in situ.

-        Sviluppo di nuovi sorbenti liquidi (deep eutectic solvents): sintesi, caratterizzazione chimico-fisica e studio del meccanismo di assorbimento tramite NMR; studio computazionale di meccanismi di reazione per l’utilizzo di CO₂

-        Nuove vie sostenibili di sintesi, metallo-catalizzate e non, di composti organici di interesse mediante reazioni di attivazione di CO₂

-        Impiego di CO₂ anche supercritica per il pretrattamento delle biomasse. Impiego in acqua per l’idrolisi di biomasse complesse a zuccheri e residuo solido ligninico e per processi separativi di intermedi chimici ottenuti da biomasse. Attivazione/funzionalizzazione del residuo solido ligninico ottenuto per la preparazione di adsorbenti per CO₂ e studio delle proprietà di adsorbimento.

-        Impiego di complessi metallici contenenti leganti N,N-dialchilcarbammato, derivanti dalla reazione di ammine con CO2, per la sintesi di ossidi misti nanostrutturati e di materiali funzionalizzati.

-        Sintesi di composti organici, preferenzialmente a base eterociclica, tramite processi chimici innovativi ed efficienti da utilizzare per la preparazione di MOF (Metal Organic Framework) o COF (Covalent Organic Framework) da utilizzare come sorbenti solidi per cattura di CO₂.

Dipartimento di Scienze della Terra

-        Elaborazione di dati di sismica attiva per l’individuazione e la caratterizzazione delle strutture del sottosuolo; Full Waveform Inversion per la stima del campo di velocità delle onde sismiche.

-        Inversione di dati geofisici per la caratterizzazione del sottosuolo. Inversione Bayesiana. Inversione tramite metodi Markov chain Monte Carlo. Simulazione/inversione geostatistica delle proprietà del sottosuolo. Applicazione di algoritmi di machine learning per inversione e/o clusterizzazione di dati geofisici.

Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali

-        Colture vegetali in serra e in ambiente artificiale; impiego di CO2 di origine geotermica per la concimazione carbonica di colture in serra.

-        Ecofisiologia delle piante sotto stress da cambiamento climatico.

-        Mineralizzazione della sostanza organica e potere antiossidante del suolo; emissioni di CO₂ in atmosfera dal suolo agrario; riciclo delle biomasse in agricoltura; uso di nuovi ammendanti organici per il sequestro del carbonio nel suolo (biochar).

-        Emissioni di CO2 in atmosfera nei sistemi di allevamento e strategie per la loro mitigazione

-        Microbiologia del suolo, alimentare e ambientale; microrganismi promotori della crescita delle piante; sostenibilità in viticoltura ed enologia; stress idrico nelle piante agrarie; biotecnologie agrarie e ambientali.

-        Tecnologie Alimentari - uso dell’anidride carbonica (allo stato gassoso e solido) nella conservazione e trasformazione degli alimenti nell’ottica della riduzione degli scarti delle filiere agroalimentari e della valorizzazione delle proprietà nutraceutiche dei prodotti (es: potere antiossidante, attività antiradicalica, ecc.)

Dipartimento di Scienze Veterinarie

-        Simulazione degli scambi di energia e di massa (gas) nelle serre; impiego di CO₂ di origine geotermica per la concimazione carbonica di colture in serra.

Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

-        Sviluppo di processi per la produzione di manufatti (pellets, microsfere) di ortosilicato di litio (Li₄SiO₄) da impiegare come sorbenti solidi rigenerabili per la cattura di CO₂ a bassa concentrazione e ad alta temperatura: sintesi, caratterizzazione strutturale, studio delle proprietà sorbenti e dei meccanismi di adsorbimento della CO₂.

-        Sintesi, mediante metodi tradizionali e metodi innovativi quali gel-casting e infiltrazione chimica in fase vapore assistita da riscaldamento a microonde (MW-CVI), di sorbenti ceramici rigenerabili a base di silicati di litio (es. ortosilicato di litio), contenenti promotori di attività e di stabilità, con porosità controllata e relativa produzione di manufatti (membrane/pellets/fibre cave a porosità controllata) per la cattura di CO₂ ad alta temperatura; studio delle proprietà adsorbenti/desorbenti su scala lab e pilota e modellazione del processo di adsorbimento/desorbimento per il successivo scale-up.

-        Cattura di CO₂: applicazioni di ossicombustione; riutilizzo industriale e conversione in prodotti chimici ed energetici 

-        Sviluppo di criteri per il dimensionamento e la progettazione di apparecchiature e impianti per la cattura e la separazione di CO₂.