SVILUPPO ECOSOSTENIBILE DI POLIMERI E CARBONI ULTRA POROSI PER LO STOCCAGGIO E IL TRASPORTO DI IDROGENO

Il progetto mira all'ambizioso e impegnativo obiettivo di produrre nuovi materiali ultra porosi sostenibili, ecocompatibili, stabili ed economici in grado di aumentare la capacità di stoccaggio di H2 a 100 bar oltre il limite di 40 g/L, ovvero una capacità equivalente al contenuto delle attuali bombole di H2 compresso ad una pressione di 700 bar. Oltre a questo importante obiettivo, di per sé in linea con le politiche della Green Economy, il progetto si basa sull'uso di materie prime secondarie, ad es. rifiuti plastici provenienti dall'edilizia e agli imballaggi (i.e. polistirolo (PS) o acido polilattico (PLA)), da riciclare per ottenere gli adsorbenti ultra-porosi. Il progetto corrisponde pienamente alla definizione e agli obiettivi del piano d'azione UE per l'Economia circolare e la riduzione dell'impatto ambientale di rifiuti plastici. Un elevato numero di polimeri porosi sarà prodotto in scala di laboratorio attraverso una estesa Ricerca fondamentale tesa a sviluppare nuove metodologie di sintesi a basso impatto ambientale. La modellizzazione computazionale rivestirà un ruolo molto importante nella fase di progettazione di nuovi materiali e di supporto alla loro caratterizzazione. Sfruttando tecniche all’avanguardia, appositamente parametrizzate nel corso del progetto, i modelli forniranno indicazioni puntuali sulle proprietà (densità, volumi porosi, distribuzioni dei micro- e mesopori, funzionalizzazioni chimiche) che devono essere perseguite per ottimizzare l’adsorbimento. In questo modo le sintesi saranno guidate verso i polimeri e i carboni porosi più performanti, con un importante risparmio economico e temporale. Inoltre le proprietà chimico fisiche e le isoterme di adsorbimento di H2 in varie condizioni saranno accuratamente simulate, per supportare la caratterizzazione dei materiali prodotti. Di tutti i materiali saranno determinate le proprietà tessiturali (morfologia e porosità) e le capacità di stoccaggio di idrogeno per una prima selezione dei materiali più adatti a produrre carboni porosi ad altissima area superficiale (> 2700 m2/g) ed elevato volume poroso (> 1,5 cm3/g). Dei polimeri e/o dei carboni più performanti sarà determinato il ciclo di vita (LCA) e l’impatto ambientale, e solo quelli più ecosostenibili saranno prodotti in scala di 1-2 kg e conformati per poterli adattare in un serbatoio (2-4 litri), dimostratore, disegnato per ottimizzare le proprietà di diffusione del gas e la dispersione di calore durante le fasi di carico/scarico simulando condizioni reali di applicazioni in ambito automotive e di trasporto di H2. Considerata la rilevanza delle prove tecnologiche per lo sviluppo del dimostratore, la fase di conformazione (ingegnerizzazione) del materiale sarà particolarmente curata e diverse metodologie adattate (elettro-spinning, 3D printing, pellettizzazione, ecc..) alle specifiche proprietà dei materiali prodotti. Anche questa fase del progetto richiederà una intensa attività di ricerca fondamentale per ottenere materiali conformati con le capacità di stoccaggio adeguate agli obiettivi realizzativi del progetto. Il progetto è diviso in Macro Attività (Work Package, WP) le cui correlazioni sono rappresentate nel diagramma PERT qui di seguito. All’interno delle WP saranno sviluppati gli Obiettivi Realizzativi (OR), descritti specificamente nella sezione 7: ciascun OR sarà perseguito da un singolo soggetto proponente.