MEMLAB - Laboratorio di Processi a membrana, Bioseparazioni e Diffusione in polimeri

Il MEMLAB ha una dotazione di apparecchiature scientifiche e strumenti di calcolo (hardware e software) finalizzati a supportare l’attività di ricerca del DICAM relativa allo sviluppo di nuovi materiali per membrane polimeriche e composite, alla caratterizzazione sperimentale e modellistica dei materiali, inclusi materiali barriera e per packaging, allo sviluppo di tecnologie di separazione di molecole biologiche, alla ‘data-driven systems biology’, allo sviluppo di processi a membrana ed alla progettazione di impianti a membrana per le separazioni di correnti gassose e/o liquide tipiche dell’industria di processo, del settore ambientale, alimentare, farmaceutico ed energetico. È pertanto suddiviso in varie unità caratterizzate da un’ampia interdisciplinarietà.

Ambiti di Ricerca

Membrane e processi a membrana

Questa unità del MEMLAB si occupa della produzione di nuovi materiali e dello sviluppo del processo a membrana. Vengono studiati materiali per separazioni di liquidi e gas, attraverso la misura di proprietà quali solubilità, diffusività e permeabilità di liquidi, gas e vapori in condizioni pure o di miscela. Per la caratterizzazione delle membrane e degli apparati, ci si avvale anche di impianti pilota equipaggiati con moduli industriali e/o con celle prototipo appositamente progettate presso il MEMLAB per le specifiche applicazioni. I temi principali riguardano lo studio e l’applicazione di processi “Pressure Driven” (in fase liquida e gassosa), di Elettrodialisi, di Cromatografia a Membrana, e l’impiego di Contattori a Membrana per operazioni di scambio di materia liquido-liquido e gas-liquido. Le applicazioni sono indirizzate all'industria di processo, alimentare, farmaceutica e biotecnologica, con implicazioni nel settore ambientale ed energetico per gli aspetti relativi alla valorizzazione delle risorse rinnovabili ed ai cambiamenti climatici, quali ad esempio il recupero di acque reflue, la purificazione di biometano ed il sequestro dell’anidride carbonica. Per affinità, i sistemi sperimentali dell’unità di membrane e sistemi a membrana sono spesso utilizzati anche per la caratterizzazione di materiali barriera per diverse applicazioni industriali e non.

Modellazione multi-scala di materiali e processi

Applicazione di metodi computazionali e principi tipici dell'ingegneria chimica per la comprensione a livello multi scala del comportamento di materiali, processi industriali, sistemi biologici e processi cellulari. In particolare rivestono particolare importanza le seguenti attività:

- Modellazione molecolare di polimeri e compositi, studio delle morfologie e strutture, simulazione delle proprietà termodinamiche e di trasporto di gas e vapori

- Modellazione di processi cellulari a partire da 'big data' biologici (in particolare, trascrittomica, proteomica e fosfoproteomica) per applicazioni biomediche

- Modellazione delle proprietà termodinamiche e di trasporto in film polimerici e materiali compositi in un ampio intervallo di condizioni operative, analisi di problemi complessi e sistemi strutturati

- Modellazione di processi a membrana finalizzata allo sviluppo del processo su scala industriale.

Sistemi biotecnologici, biomedici e alimentari

Sviluppo di processi di purificazione di proteine, cellule e altre biomolecole da fluidi complessi quali sangue, sieri, altri fluidi biologici e da brodi di fermentazione per l’industria biotecnologica, biomedica, bio-farmaceutica e alimentare. Recupero di componenti di valore e da scarti organici per l’industria alimentare, cosmetica e nutraceutica. Vengono utilizzati processi a membrana, processi cromatografici e altri processi tipici delle bioseparazioni.

Analisi delle prestazioni di packaging flessibile e non per applicazioni barriera, sviluppo di materiali innovativi, sostenibili e compostabili e di sistemi di packaging attivo.

Prove conto terzi ed attività di consulenza

Sia le apparecchiature sperimentali che i software proprietari possono essere messi a disposizione per prove conto terzi o attività di consulenza.

Per informazioni contattare:

Solubilità, trasporto di materia e proprietà reologiche di materiali polimerici: Prof. Ferruccio Doghieri

Applicazioni membrane per separazione di gas: Prof. Matteo Minelli

Applicazioni membrane per packaging: Prof. Marco Giacinti Baschetti

Processi a membrana per sistemi in fase liquida e contattori: Prof.ssa Serena Bandini

Bioseparazioni e cromatografia: Prof.ssa Cristiana Boi

Modellazione: Prof.ssa Camilla Luni

Strumenti e strutture

La strumentazione e gli impianti pilota disponibili sono elencati nel file scaricabile qui.