TRITEIA

Programma Regionale Piemonte F.E.S.R. 2021/2027: A seguito di esito positivo al Bando SWIch – Supporto alle attività di ricerca, sviluppo, innovazione e alle fasi di industrializzazione dei relativi risultati funzionali all’accelerazione della messa in produzione e/o commercializzazione, relativo all’Azione I.1i.1. Sostegno alle attività RSI e alla valorizzazione economica dell’innovazione, è stato avviato il progetto TRITEIA – “TRattamenti Innovativi a basso impatto ambientale di acque reflue contenenti inquinanTi persistenti e rEcalcitranti alle comuni tecnIche di depurAzione” con l’obiettivo di sviluppare una tecnologia innovativa di elevata efficienza per consentire un riutilizzo delle acque per fini industriali.

Scenario

Il trattamento delle acque reflue industriali rappresenta una delle principali sfide ambientali per molti settori produttivi. Numerosi processi industriali generano infatti scarichi contenenti sostanze organiche persistenti e difficilmente degradabili con i sistemi di depurazione convenzionali. Tra questi composti rientrano tensioattivi e altri contaminanti organici che possono rimanere nell’ambiente anche dopo i trattamenti tradizionali, aumentando l’impatto ambientale dei processi produttivi e rendendo più complesso il riutilizzo dell’acqua nei cicli industriali. 

La normativa italiana e regionale prevede limiti rigorosi per lo scarico di sostanze inquinanti nelle acque. Tuttavia, il monitoraggio e il controllo di questi scarichi sono complessi e richiedono un impegno costante da parte delle autorità competenti. Per affrontare questa problematica è necessario adottare una serie di costosi trattamenti dei reflui per rimuovere efficacemente i microinquinanti organici persistenti (composti organici alogenati e aromatici, policlorobifenili, tensioattivi etc.). 

Attività di ricerca

Il progetto TRITEIA mira a sviluppare una tecnologia per il trattamento delle acque reflue basata su processi fotocatalitici, capace di degradare inquinanti organici difficili da rimuovere e validata tramite un impianto dimostrativo su reflui industriali reali, nel rispetto dei limiti normativi. La soluzione combina adsorbimento e degradazione grazie a materiali avanzati con catalizzatori semiconduttori integrati in matrici polimeriche porose, che concentrano e abbattono gli inquinanti tramite luce. Il sistema permetterà di migliorare la rimozione dei contaminanti, sviluppare materiali robusti e recuperabili, ridurre i consumi energetici sfruttando luce visibile o solare e realizzare reattori integrabili negli impianti esistenti.

TRITEIA è allineato con le Strategie di Specializzazione intelligente (S3) della Regione Piemonte per il periodo 2021-2027, punta a sviluppare e implementare tecnologie sostenibili che possano essere applicate a scala regionale e replicabili in contesti simili. La capacità del progetto di contribuire alla sostenibilità delle risorse idriche and then riduzione del consumo energetico favorirà una transizione verde dell’industria piemontese, migliorando la competitività delle imprese locali e creando nuove opportunità di sviluppo economico e occupazionale.

Obiettivi realizzativi (OR)

OR1

PoliTO – preparazione di semiconduttori drogati e testing della loro attività fotocatalitica nella degradazione di composti organici della classe dei tensioattivi e solventi, presenti nelle acque reflue dei partner industriali del progetto

OR2

INSTM-UDRSA – preparazione di compositi fotocatalitici, costituiti dai fotocatalizzatori selezionati in OR1 immobilizzati in una matrice polimerica ad elevata porosità, e testing della loro attività fotocatalitica nella degradazione di composti organici della classe dei tensioattivi e solventi individuati in WP 1.3.

OR3

NPC – Progettazione, realizzazione e testing di un reattore fotocatalitico prototipale, basato sul composito fotocatalitico ottenuto in OR2, per la depurazione di reflui industriali selezionati in OR1

OR4

SKF – Realizzazione di un impianto dimostratore pilota, basato sul reattore fotocatalitico realizzato in OR3 ed in grado di operare nel contesto industriale del partner

Sintesi, caratterizzazione chimico-fisica e strutturale di semiconduttori (TiO2, ZnO, ZrO2, Ce02) drogati con specifici metalli di transizione (Fe, Mn, Cu)

Individuazione del metallo drogante che massimizzi, attraverso test fotocatalitici in batch su soluzioni modello, la degradazione delle molecole target del progetto (composti organici della classe dei tensioattivi e solventi)

Caratterizzazione analitica completa dei reflui su cui testare i sistemi fotocatalitici e quantificazione delle molecole target del progetto presenti nei reflui stessi

Analisi della scalabilità industriale del processo di sintesi dei semiconduttori drogati

Selezione della matrice polimerica (di sPS e PPО), da accoppiare con i semiconduttori drogati maggiormente affine alle molecole target e della morfologia più efficace all’assorbimento da soluzioni acquose delle molecole target

Preparazione di compositi dSC/polimero, ottenuti disperdendo le polveri dei semiconduttori drogati nella matrice polimerica (sPS o PPO) e loro caratterizzazione chimico-fisica e strutturale

Selezione del composito che massimizzi, attraverso test fotocatalitici in batch su soluzioni modello, la degradazione delle molecole target del
progetto

Analisi di scalabilità industriale del processo di produzione dei compositi positi fotocatalitici basati sulla matrice polimerica selezionata in WP 2.1

Produzione del composito fotocatalitico ottimizzato nel WP 2.2 in quantitativi sufficienti per alimentare il reattore prototipale, avvalendosi dei risultati del WP 2.4

Selezione della matrice polimerica (di sPS e PPО), da accoppiare con i semiconduttori drogati maggiormente affine alle molecole target e della morfologia più efficace all’assorbimento da soluzioni acquose delle molecole target

Individuazione della espressione cinetica delle reazioni di degradazione da implementare nella progettazione del reattore prototipale

Progettazione esecutiva e realizzazione del reattore prototipale sulla base della cinetica di reazione individuata in WP 3.1

Test di laboratorio condotti sul reattore prototipale realizzato in WP 3.3, sia su soluzioni modello sia sui reflui industriali selezionati in OR1

Analisi di scale-up del reattore fotocatalitico progettato in WP 3.3

Analisi delle possibili modifiche da apportare al processo produttivo per massimizzare l’abbattimento degli inquinanti tramite l’inserimento del sistema fotocatalitico e consentire il riutilizzo delle acque reflue nel processo stesso

Progettazione, realizzazione e successive ottimizzazioni dell’impianto pilota dimostratore, sulla base dei risultati dei test eseguiti sul reattore prototipale e del successivo esercizio del dimostratore

Installazione dell’impianto pilota dimostratore su una linea di trattamento delle acque reflue caratterizzate nel WP1.3, e successiva gestione in esercizio

Analisi delle cinetiche di reazione di degradazione degli inquinanti target del progetto sulla base dei dati sperimentali raccolti in WP 4.2, allo scopo di validare il corretto dimensionamento dell’impianto pilota

Caratterizzazione analitica degli effluenti dell’impianto pilota dopo trattamento dei reflui del partner SKF e caratterizzazione chimico-fisica dei compositi dSc/polimero a valle del trattamento nel reattore fotocatalitico dell’impianto pilota, allo scopo di verificarne
l’integrità.

Analisi LCA del processo di depurazione fotocatalitica dei reflui del partner SKF dell’impianto pilota

Partenariato

Il progetto TRITEIA coinvolge imprese e organismi di ricerca con competenze complementari nei campi del trattamento delle acque, dell’ingegneria dei materiali e dell’energy efficiency.

La collaborazione tra le Parti consente di integrare sviluppo scientifico, progettazione tecnologica e applicazione industriale, favorendo il trasferimento dei risultati della ricerca verso soluzioni concrete per il trattamento sostenibile delle acque reflue. 

Società specializzata nella progettazione e realizzazione di impianti per il trattamento delle acque industriali e di processo. L’azienda sviluppa sistemi per la produzione di acque ultrapure e per il trattamento delle acque reflue attraverso tecnologie come osmosi inversa, elettrodeionizzazione, resine a scambio ionico e sistemi di filtrazione avanzata. NPC affianca alla progettazione degli impianti anche servizi di assistenza tecnica e gestione operativa, operando in diversi settori industriali tra cui energia, industria alimentare, manifatturiera e petrolchimica.

Società che opera nel campo dell’energy efficiency e dell’eco-compatibilità dei sistemi produttivi. L’azienda sviluppa studi di fattibilità, analisi energetiche, valutazioni di ciclo di vita e progetti di riduzione delle emissioni di CO₂, supportando imprese e organizzazioni nella transizione verso modelli produttivi più sostenibili. Dal 2024 l’azienda è diventata Benefit Corporation, integrando obiettivi ambientali e sociali nella propria missione.

Società leader nell’ingegneria integrata nei settori di edilizia industriale e civile, energia, sostenibilità e ambiente. Si distingue per una gestione progettuale multidisciplinare, frutto dell’integrazione di diverse competenze professionali. Questo approccio consente di offrire soluzioni su misura.

The Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) svolge attività di ricerca sui materiali fotocatalitici e sui processi di degradazione degli inquinanti nelle acque, che consentono di definire la formulazione ottimale dei materiali catalitici e di fornire i dati cinetici necessari alla successiva fase di scale-up tecnologico

Il Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali, attraverso l’Unità di Ricerca di Salerno è un gruppo di ricerca che possiede competenze specifiche nello sviluppo di sistemi compositi polimero-fotocatalizzatore e nell’applicazione della fotocatalisi per la depurazione delle acque. L’esperienza pluriennale nella fotocatalisi eterogenea e nei sistemi compositi a basso consumo energetico consente di sviluppare materiali robusti, riutilizzabili e attivabili anche con luce visibile o solare.