CASPE (Laboratory of Catalysis for Sustainable Production and Energy)

Gli obiettivi del CASPE

L'obiettivo del Laboratorio CASPE è di istituire un Centro di Riferimento INSTM dedicato allo sviluppo di materiali catalitici per una produzione ed energia sostenibile, con particolare riferimento agli aspetti di sviluppo industriale dei catalizzatori per queste applicazioni, ovvero di studio della reattività e cinetica, ingegneria dei materiali, e scale-up. Il CASPE si integra con il Centro di Riferimento Superfici ed Interfasi Nanostrutturate di Torino focalizzato sulla caratterizzazione dei catalizzatori, rappresentandone il complemento dedicato agli aspetti di reattività e sviluppo industriale.

Il campo principale di attività è quello dello sviluppo di catalizzatori, processi e tecnologie catalitiche per applicazioni di:

  • protezione dell'ambiente (depurazione di emissioni gassose o liquide inquinanti)
  • riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra (N2O, CH4, CO2)
  • riduzione dell'impatto ambientale della produzione chimica tramite sviluppo di processi alternativi
  • valorizzazione di sotto-prodotti
  • uso di biomasse per la produzione di prodotti chimici o per l'energia
  • produzione/purificazione dell'H2 per uso come vettore energetico
  • conversione dell'energia (celle a combustibili, processi fotoelettrocatalitici, fotocatalizzatori)

L’attività recente è focalizzata sulle seguenti tematiche realizzate nell’ambito di progetti nazionali ed internazionali, tipicamente in collaborazione con varie industrie:

  • conversione della CO2 a metano per stoccaggio di energia rinnovabile
  • membrane functionalizzate per separazione idrogeno e processi innovativi utilizzanti membrane
  • conversione elettro- e fotoelettrocatalitica della CO2 e sviluppo di celle fotoelettrochimiche per foglie artificiali
  • processi di trattamento innovativi per utilizzi di microalghe per la produzione di biofuels
  • processi catalitici di valorizzazione di intermedi furanici in bioraffinerie
  • sviluppo di celle fotovoltaiche di terza generazione e coating fotocatalitici
  • sviluppo di catalizzatori nanostructturati e films catalitici

Presso il Dipartimento DIECII dell'Università di Messina (Facoltà di Scienze e di Ingegneria), sede del Laboratorio CASPE, operano numerosi ricercatori in questo settore. Nel Dipartimento sono presenti 46 tra docenti e ricercatori, 16 personale tecnico-amministrativo e numerosi a tempo determinato. Di questi, inerenti alle tematiche del laboratorio CASPO vi sono 6 professori ordinari, 4 professori associati, 8 ricercatori, oltre a circa 40-50 tra post-dottorato, assegnisti, dottorato di ricerca e borsisti. Sono presenti vari gruppi di ricerca attivi sulla tematica della catalisi eterogenea ed aree contigue, quali sensori a stato solido e nanomateriali. Inoltre, presso i continui Dipartimenti di Chimica e Fisica, operano numerosi altri ricercatori su tematiche inerenti la catalisi, così come nei centri CNR operanti a Messina: ITAE e IPCF. L’area di Messina presenta quindi forte competenze integrate sulle tematiche di catalisi, materiali e processi catalitici.

Le competenze riguardano vari aspetti chimico-industriali ed ingegneristici dello sviluppo di catalizzatori innovativi:

  • sintesi di nuovi materiali catalitici (ossidi, zeoliti e mesoporosi, carbone nanostrutturato, membrane, nanotubi, film sottili)
  • screening e testing della reattività (in reattori a flusso, autoclavi, monolitici)
  • studio cinetico e della reattività transiente
  • analisi del meccanismo, schema di reazione e correlazione con il comportamento catalitico
  • scale-up ed ingegnerizzazione dei materiali catalitici sviluppati
  • sviluppo dei processi

Il turnover del Dipartimento su questi settori è stato tipicamente negli ultimi 2-3 M€, con numerosi contratti di ricerca europei, contratti industriali e con il MIUR. Il laboratorio ha coordinato per conto INSTM il Network di Eccellenza sulla tematica della catalisi (IDECAT), e vari contratti europei tipo large, per un valore totale di oltre 30 M€. Il laboratorio è presiede anche l’European Research Institue of Catalysis (ERIC aisbl), con sede legale a Bruxelles.

La catalisi è uno degli elementi chiave per lo sviluppo sostenibile della produzione (chimica, ma non solo) e dell'energia. Vi è un rinnovato interesse sia industriale che della società su queste tematiche, ed è necessario un intenso sforzo di collaborazione tra ricerca (fondamentale ed applicativa) e sviluppo industriale per raggiungere gli obiettivi prefissati. Vi sono numerose tematiche di sviluppo che determinano la necessità dello sviluppo di nuovi catalizzatori e materiali catalitici:

  • utilizzo di biomasse sia per la produzione energetica che chimica
  • sviluppo nuovi processi per uno "scale-down" della produzione chimica (micro e nanoprocessi)
  • utilizzo di nuove materie prime (alcani, ad esempio) reagenti puliti
  • riduzione e/o riutilizzo di sottoprodotti
  • sviluppo di nuove tecnologie per la produzione ed uso dell'H2 come vettore energetico
  • miglioramento dell'efficienza nelle celle a combustibile
  • produzione di H2 o conversione della CO2 con energia solare
  • uso dell'energia solare (nuove celle PV)

Il Laboratorio CASPE agisce come Centro di Riferimento INSTM sia per uno stimolo all'innovazione che come supporto all'industria. Il laboratorio ha forte caratterizzazione europea, ma intensa collaborazione a livello regionale. Dalla coordinazione di questo CR con il CR per materiali nanodimensionati per microelettronica e settori correlati di Catania, e la collaborazione dell’Università di Palermo è stato creato il Centro di Competenze MANTES (Materiali Nanostrutturati e Tecnologie Emergenti per uno Sviluppo Sostenibile) che rappresenta un primo esempio di regionalizzazione delle attività INSTM per rafforzarne l’interazione e presenza nella regione Sicilia.


Il Coordinatore e le UdR coinvolte


Cosa può offrire il CASPE all'industria


La dotazione strumentale del CASPE

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