31/07/2018
Il Premio di Studio 'Pasquale De Vita' (Seconda Edizione) è stato assegnato a Valeria Di Sarli, ricercatrice dell’Istituto di ricerche sulla combustione (Cnr-Irc), per l’articolo 'Catalytic diesel particulate filters with highly dispersed ceria: Effect of the soot-catalyst contact on the regeneration performance'.
Il Premio, bandito da Unione Petrolifera e Sara Assicurazioni con il patrocinio di ACI - Automobile Club d’Italia e in collaborazione con la rivista 'Energia', ha la finalità di incentivare lo studio sulle industrie petrolifera, automobilistica e dei trasporti, e sulle loro dinamiche che sono fortemente interconnesse, per accrescerne l’efficienza energetica, la sostenibilità ambientale e l’interesse dei consumatori. È rivolto, in particolare, al miglior contributo, per scientificità, completezza, originalità, capacità propositiva e divulgativa, su tematiche inerenti i comparti della raffinazione e della distribuzione e/o delle innovazioni nel campo dei sistemi di trasporto.
L’articolo premiato, pubblicato sulla prestigiosa rivista 'Applied Catalysis B: Environmental', illustra i progressi scientifici ottenuti sulla problematica della rigenerazione dei filtri catalitici per l’abbattimento delle emissioni di particolato dallo scarico di motori Diesel.
Il funzionamento di un filtro anti-particolato avviene in due fasi. La prima fase è quella di filtrazione, ossia intrappolamento del particolato nel filtro. Durante questa fase, il particolato è depositato sia nella porosità delle pareti del filtro sia sulle pareti stesse sotto forma di torta filtrante. La seconda fase è quella di rigenerazione del filtro. Questa fase avviene mediante combustione del particolato che è costituito essenzialmente da particelle carboniose, il cosiddetto soot.
Il processo catalitico di rigenerazione dei filtri anti-particolato è, potenzialmente, una valida alternativa rispetto a quello non catalitico (termico), dal momento che consente anche di superare problematiche di gestione termica del filtro (derive di temperatura che possono comportare la fusione del filtro stesso) e di combustione non completa del soot (emissioni di CO). Tuttavia, essendo implicata una catalisi solido-solido, la conduzione efficace della rigenerazione catalitica pone, come aspetto cruciale, quello dell’ottimizzazione del contatto tra soot e catalizzatore.
Focalizzandosi direttamente su quanto avviene su filtro, l’attività di ricerca descritta nell’articolo introduce interessanti elementi di avanzamento rispetto allo stato dell’arte. In letteratura, infatti, la combustione catalitica del soot è stata studiata prevalentemente attraverso esperimenti su miscele di polveri soot/catalizzatore e, quindi, in condizioni di contatto solido-solido ben lontane da quelle effettivamente stabilite nel corso di un reale processo di rigenerazione.
La metodologia di ricerca adottata si basa sulla preparazione di filtri catalitici (mediante rivestimento con particelle nanometriche di ceria) a diverso carico di soot, sulla loro caratterizzazione fisica e chimica (mediante porosimetria ad intrusione di mercurio, fisisorbimento di azoto a 77 K e analisi con microscopio elettronico a scansione accoppiato a spettroscopia a dispersione di energia) e, infine, su prove di rigenerazione condotte in rampa di temperatura.
I risultati ottenuti consentono di trarre conclusioni importanti in merito alle modalità di ottimizzazione del contatto soot-catalizzatore. Indicano, in particolare, che è possibile rigenerare per via catalitica a basse temperature a condizione che il catalizzatore sia disperso finemente nei macro-pori delle pareti del filtro e, al contempo, sia evitata la segregazione tra soot e catalizzatore minimizzando l’accumulo di soot come torta filtrante. Quest’ultima è, infatti, 'lontana' dalla parete catalitica e, pertanto, destinata a bruciare esclusivamente per via termica.
Questi risultati aprono la strada al passaggio da una modalità discontinua di rigenerazione del filtro catalitico (rigenerazione a valle della filtrazione), quale è quella attualmente impiegata, a una modalità continua con rigenerazione condotta in parallelo alla filtrazione.
Riferimenti dell’articolo: Valeria Di Sarli, Gianluca Landi, Luciana Lisi, Anna Saliva, Almerinda Di Benedetto, Catalytic diesel particulate filters with highly dispersed ceria: Effect of the soot-catalyst contact on the regeneration performance, Applied Catalysis B: Environmental, 197 (2016) 116-124, https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.01.073
Per informazioni:
Valeria Di Sarli
Cnr - Istituto di ricerche sulla combustione (Irc)
Piazzale V. Tecchio 80, 80125, Napoli
valeria.disarli@irc.cnr.it
0817622673 (interno 233)
Gianluca Landi
Cnr - Istituto di ricerche sulla combustione (Irc)
landi@irc.cnr.it
0817682235
Luciana Lisi
Cnr - Istituto di ricerche sulla combustione (Irc)
lisi@irc.cnr.it
0817682279
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