Inquinamento Atmosferico ed Energia Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Sono tra le maggiori sfide ambientali attuali ! Largo impiego di Combustibili Fossili Inquinamento atmosferico Cambiamenti climatici Sono tra le maggiori sfide ambientali attuali ! Contributo della ricerca in UniMi per: comprensione dettagliata delle problematiche e delle interazioni fra i diversi comparti coinvolti nuove proposte per la riduzione degli inq. gassosi - nuove proposte per la produzione di energia “pulita” Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

L’inquinamento atmosferico trasformazione & trasporto trasporto & trasformazione trasformazione & deposizione emissioni Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Le particelle fini: un caso emblematico 2. Emissione primaria, produzione secondaria & trasformazione 1. Molteplicità di sorgenti (antropiche & naturali) 3. Trasporto a lungo range Saharan dust Brown cloud from China to North America 4. Immissione di gas e particelle in stratosfera Pinatubo, 1991 DIPARTIMENTO DI FISICA

Despite a substantial body of international and national legislation and significant reductions in the emissions of some common pollutants, poor air quality is still causing hundreds of thousands of premature deaths in Europe every year and continues to damage crops and ecosystem health. …… Air pollution by fine particles represents the highest risk to public health in all regions, higher than that of other air pollutants Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Le particelle fini: le emissioni DIPARTIMENTO DI FISICA

studio e caratterizzazione del particolato atmosferico La ricerca in UniMI: studio e caratterizzazione del particolato atmosferico Dipartimento di Fisica & Dipartimento di Chimica Inorganica Metallorganica e Analitica Caratterizzazione fisico-chimica dettagliata del particolato atmosferico e sviluppo di strumentazione, metodologie analitiche e modelli per: - studio di processi di formazione, trasformazione e deposizione delle particelle identificazione della componente secondaria identificazione di traccianti per specifiche sorgenti identificazione delle principali sorgenti di emissione e quantificazione del loro contributo Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Le emissioni degli inquinanti nell’EU-27 Andamento delle emissioni relativo al 1990 (al 2000 per PM) Tecnologie per la riduzione degli inquinanti gassosi NOx Modifiche nella fase di combustione Trattamenti post- combustione SO2 Riduzione tenore di zolfo nei combustibili Sistemi di abbattimento a camino CO Ottimizzazione della fase di combustione (T, O2, …) …etc…etc… Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

La ricerca in UniMI: nuove tecnologie per la riduzione delle emissioni di inquinanti gassosi La combustione catalitica (senza fiamma) consente di abbassare la temperatura di combustione minimizzando la formazione di NOx e di prodotti parzialmente incombusti come, ad esempio il CO (esempio combustione del metano a T< e condizioni controllate). Il contributo del Dip. di Chimica Fisica ed Elettrochimica: - individuazione e preparazione di alcuni ossidi misti di struttura perovskitica (ossidi di sintesi) come possibili sostituti dei catalizzatori a base di metalli nobili nella combustione catalitica a bassa temperatura Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

…dalla scala locale alla scala globale… CO2 e altri gas serra sorgenti Il pacchetto “Clima – Energia” Direttive 2009/28,29,30,31/CE 1. promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili 2. impegno a ridurre emissioni di gas serra 3. …trasporti su strada…abbattimento delle emissioni di gas serra prodotte durante il ciclo di vita dei combustibili. 4. stoccaggio geologico di CO2 (CCS) come tecnologia ponte che contribuirà a mitigare i cambiamenti climatici. Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

+ Fonti di energia rinnovabile NB: L’idrogeno non è una fonte di energia ma un mezzo per accumularla e non è direttamente disponibile in natura. La conversione di energia a mezzo dell’idrogeno si considera un processo “verde” solo se l’idrogeno viene prodotto usando sorgenti primarie di energia non fossili Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

nuove tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2 La ricerca in UniMI: nuove tecnologie per la riduzione delle emissioni di CO2 La biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici (per es. colture “energetiche” dedicate, residui agricoli o agro-industriali, residui forestali,…) che possono essere utilizzati direttamente come combustibili ovvero trasformati in altre sostanze (solide, liquide o gassose) di più facile utilizzo negli impianti di conversione. Analisi di filiere agro-energetiche: sviluppo di basi di dati territoriali corredate di metodologie di analisi che permettono la valutazione delle potenzialità produttive di energia da biomasse a diverse scale geografiche. Dipartimento di Ingegneria Agraria Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica Produzione di biodiesel mediante de-acidificazione di olii naturali, olii esausti o grasso animale e successiva reazione di trans-esterificazione. Dipartimento di Produzione Vegetale Biogas Caratterizzazione delle biomasse e valutazione della produzione potenziale di biogas e idrogeno Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

nuove tecnologie per la produzione di H2 La ricerca in UniMI: nuove tecnologie per la produzione di H2 Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica Sviluppo di celle foto-catalitiche per la produzione separata di idrogeno e ossigeno per foto-scissione dell’acqua utilizzando energia solare. Produzione di idrogeno per reforming fotocatalitico di substrati organici provenenti da fonti rinnovabili ovvero di inquinanti organici presenti in effluenti acquosi. Sviluppo di materiali nanostrutturati per costruzione di elettrodi per sistemi reversibili elettrolisi dell’acqua/pila a combustibile Sviluppo di nuovi fotocatalizzatori ad ampio spettro di sensibilità per la produzione fotocatalitica di idrogeno (e per la degradazione fotocatalitica di inquinanti dell’acqua e dell’aria). Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Le attività formative in UniMI su inquinamento atmosferico ed energia (esempi per l’a.a. 2009-2010) Corso di Laurea in Fisica (LM) Fisica dell’Ambiente, Fisica dell’Atmosfera, Fondamenti di Energetica, Laboratorio di Fisica dell’Atmosfera, Laboratorio di Misure Fisiche per l’Ambiente, Modellistica Geofisica e Ambientale,…. Corso di Laurea in Scienze Chimiche Applicate e Ambientali (LM) Fotochimica, L’Idrogeno come Vettore Energetico, Metodologie Analitiche per l’Ambiente e il Territorio, Tecnologie Elettrochimiche di Bonifica Ambientale,… Corso di Laurea in Agrotecnologie per l‘Ambiente e il Territorio (LT) Energetica per l‘Agricoltura, Uso e Riciclo delle Biomasse in Agricoltura,… Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica Questa presentazione è stata realizzata con il contributo dei colleghi del Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica S. Ardizzone, C.L. Bianchi, G. Cappelletti, L. Forni, C. Oliva, C. Pirola, V. Ragaini, S. Rondinini, I. Rossetti, E. Selli, A. Vertova Dipartimento di Chimica Inorganica, Metallorganica e Analitica P. Fermo Dipartimento di Fisica M. Bonardi, F. Groppi, A. Guglielmetti Dipartimento di Ingegneria Agraria L. Bodria Dipartimento di Produzione Vegetale F. Adani Istituto di Fisiologia Generale e Chimica Biologica A. Lascialfari Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica

tutti voi per la cortese attenzione ! Grazie a tutti voi per la cortese attenzione ! roberta.vecchi@unimi.it Roberta Vecchi Dipartimento di Fisica DIPARTIMENTO DI FISICA