RELAZIONE TECNICA SULL'ANDAMENTO DEL PROGETTO NAUSICA- Annualità 1-OR2

L'OR2 è composto dai seguenti 3 WP: WP2.1 - Produzione di combustibili low carbon da reflui/scarti; WP2.2 - Propulsori termici dual fuel; WP2.3 - Abbattimento delle emissioni efficiente. Nel WP 2.1, il CNR-ITAE, dopo l'individuazione della tipologia e quantità di rifiuti solidi stoccati a bordo e sui possibili metodi di conversione in syngas, ha effettuato la caratterizzazione chimico-fisica di campioni di differenti materiali di scarto/rifiuti individuati ed ha allestito una stazione di prova per la gassificazione di materiali di scarto selezionati (Att 2.1.1). Per il trattamento dei rifiuti in fase supercritica sono stati individuati i sistemi catalitici solidi, attivi nella gassificazione a metano a partire da substrati organici; messo a punto il sistema di reazione e di analisi; condotto uno studio chimico-fisico di alcuni sistemi catalitici; messo a punto l'impianto sperimentale da laboratorio per le misure catalitiche (Att 2.1.2). Per i sistemi catalitici REDOX sono state prese in considerazione diverse formulazioni catalitiche, a base di ossidi metallici non preziosi; caratterizzate dal punto di vista chimico-fisico; condotti test catalitici per valutare gli effetti delle condizioni operative di processo per la sintesi di carburanti "low carbon"; verificate prestazioni e fattibilità economica dell'intero processo di conversione dei rifiuti a carburanti attraverso l'analisi sull'attività di idrogenazione catalitica di CO/CO2 a carburanti per il motore dual-fuel (Att. 2.1.3). UNIME ha condotto un'indagine conoscitiva in merito alla tipologia di modelli matematici predittivi più idonei alla simulazione del processo di gassificazione; condotto campagne di simulazione basate sui risultati delle analisi ultimali e prossimali dei campioni dei differenti materiale di scarto/rifiuti selezionati; realizzato un modello di un generico processo di gassificazione all'equilibrio termodinamico; modificato il modello per potersi discostare dall'equilibrio termodinamico come nei reali sistemi; individuato e inserito nel modello due parametri, la temperatura d'approccio e la percentuale di carbonio non convertito in gas, necessari per ottenere un modello di simulazione basato su un approccio termodinamico non all'equilibrio; effettuato l'analisi di sensitività e confrontato i risultati delle simulazioni con dati di letteratura con riferimento all'utilizzo del legno come feedstock del gassificatore (Att 2.1.1). Per la produzione di combustibili low-carbon mediante CLC e CLR è stata, dapprima, effettuata, da parte di UNIPA, un'analisi approfondita dello stato dell'arte più recente, successivamente, CNR-ISMN ha effettuato una fase ricognitiva verso i processi per CLC e CLR e la selezione e lo sviluppo di materiali, concentrandosi sui materiali OC (Oxygen Carrier) per il trasporto ciclico di ossigeno fra i due reattori coinvolti nelle reazioni di ossidazione (Air Reactor) e di riduzione (Fuel Reactor) (Att 2.1.4). Nel WP2.2, riguardante i propulsori termici dual fuel (DF), CNR-STEMS ha effettuato un'analisi della tecnologia DF con iniezione al collettore di aspirazione, a bassa pressione, in combustione omogenea innescata da un'iniezione pilota di combustibile diesel, allo scopo di individuare le diverse problematiche alla base dello sviluppo di motorizzazioni DF, di schematizzare le possibili strategie utili all'ottimizzazione dei motori DF e valutare le strategie più utili per l'applicazione sul prototipo di motore marino al banco. Infine, per analizzare il maggior numero possibile di casi, ha condotto un'analisi numerica, con modello monodimensionale del motore disponibile al banco prova, con l'ausilio di dati sperimentali (Att. 2.2.1). In una seconda fase, ha studiato l'ottimizzazione di un motore DF, con prove sperimentali condotte su un motore pluricilindro di minore cilindrata unitaria rispetto al prototipo marino, e condotto un'approfondita campagna sperimentale per studiare le prestazioni e le emissioni di un motore diesel light duty in funzionamento DF, con la legge di iniezione ottimizzata (Att. 2.2.2). IFM ha condotto l'analisi dei sistemi di iniezione del combustibile gassoso a bassa pressione nel collettore di aspirazione che ha portato alla selezione della valvola da impiegare nei test su motore mono-cilindro (Att. 2.2.3). Nel WP2.3, CNR-ISMN dopo un'indagine di letteratura, per individuare i catalizzatori più adatti all'abbattimento di NOx attraverso il processo di Selective Catalytic Reduction (SCR), ha studiato l'influenza dei diversi ossidi presenti nel catalizzatore sull'efficienza del processo chimico di abbattimento; ha effettuato la selezione e definizione dei metodi di sintesi di catalizzatori a base di Vanadio Tungsteno (V2O5-WO3) per l'abbattimento di inquinanti aerei; effettuato la sintesi, per co-precipitazione, di un campione supportato su Titania (V2O5 2%-WO3 8%/TiO2) (Att 2.3.1).UNIME, a seguito di una sistematica analisi di letteratura, sui sistemi catalitici di ossidazione per il trattamento dell'aria, ha individuato i sistemi a base di ossidi di metalli di transizione, in sostituzione dei costosi metalli nobili supportati; ha sviluppato e studiato sistemi catalitici a base di ossidi di Ce/Mn con rapporto atomico variabile da 0 a 1; ha avviato un sistematico programma di caratterizzazione (XRD, XPS, CO-TPR e H2-TPR) per determinare la funzionalità catalitica di ossidazione dei sistemi sintetizzati per l'abbattimento ossidativo di composti organici volatili (VOC's) (Att 2.3.1)