GEopolymer based Adsorbents for effective adsorption and selective separation of CO2 and eutrophication pollutants

Abstract

Il progetto GEA si occupa dello sviluppo di alluminosilicati alcalini sintetici, vale a dire geopolimeri, per adsorbimento/separazione/purificazione, chiarendo quando e perché un adsorbente a base geopolimerica può essere preferito a un adsorbente benchmark. I geopolimeri sono materiali a basso cost, prodotti nel rispetto dell'ambiente: sono prodotti a bassa temperatura con una sintesi a base acquosa da materiali naturalmente abbondanti come le argille utilizzando un approccio di chimica verde; è possibile inoltre riutilizzare i geopolimeri a fine vita in altre applicazioni.

Il progetto GEA implementerà una piattaforma di geopolimeri con l'ambizione di collegare la capacità di adsorbimento/desorbimento e la selettività rispetto a specie ioniche e gas a "variabili" compositive e morfologiche come: stechiometria, composizione di fase e proprietà strutturali (direttamente legate a micro -macrostruttura). Agendo sulle variabili, la porosità, la dimensione/distribuzione dei pori e la chimica per l'interazione specifica saranno opportunamente modulate per le applicazioni specifiche di adsorbimento del progetto, che sono:

1) adsorbimento e separazione dell'anidride carbonica in vista del “Carbon Capture and Storage” (CCS);

2) rimozione di ammonio e fosfati dalle acque reflue con finalità di prevenzione dell'eutrofizzazione e recupero di materie prime critiche (recupero e separazione del fosforo).

I risultati del progetto GEA apriranno alla possibilità di personalizzare materiali eco-compatibili (processo a bassa energia) per specifici adsorbimenti e di identificare matrici geopolimeriche in grado di aumentare attivamente nei compositi le prestazioni di altri adsorbenti come zeoliti, apatiti, idrotalciti. Inoltre, i risultati del progetto chiariranno finalmente le reali potenzialità anche su larga scala degli adsorbenti a base geopolimerica rispetto agli adsorbenti di benchmark. Ne consegue che gli impatti di questo progetto nel campo dell'adsorbimento allo stato solido saranno:

- scientificamente rilevanti in quanto il progetto supererà il principale collo di bottiglia che ostacola l'uso più ampio degli adsorbenti geopolimerici, vale a dire la riproducibilità dei risultati relativi anche alle materie prime e alla lavorazione, e il divario tra gli studi di ricerca, che utilizzano spesso scenari non realistici (es. acque reflue sintetiche) rispetto a quelli reali, molto più complessi;

- tecnologicamente rilevanti in quanto l'utilizzo di geopolimeri permette di personalizzare facilmente la forma del solido adsorbente all'impianto di separazione ed aumentare le prestazioni meccaniche e la durata nel tempo.

- economicamente rilevanti perché la sintesi di geopolimeri può essere eseguita con un apporto energetico abbastanza basso.

Team di ricerca UNIBO

Matteo Minelli, Dario Frascari, Davide Pinelli, Walter Felix Cossio Guzman

Partner di progetto

CNR-ISSMC Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per lo Sviluppo dei Materiali Ceramici