Andrea Lazzeri | maggio 2020
CEM-WAVE - Novel CEramic Matrix Composites produced with MicroWAVE assisted Chemical Vapour Infiltration process for energy-intensive industries
Andrea Lazzeri, professore ordinario presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, è il responsabile scientifico per l’Università di Pisa del progetto CEM-WAVE - Novel CEramic Matrix Composites produced with MicroWAVE assisted Chemical Vapour Infiltration process for energy-intensive industries, che sarà coordinato dal nostro Ateneo: finanziato nell’ambito del Work Programme SPIRE di Horizon 2020, CEM-WAVE prevede un impegno di 42 mesi ed un finanziamento totale di 4.878.720 euro, di cui 850.000 euro per l’Università di Pisa.
Il progetto nasce dall’esigenza dell’impiego futuro sempre maggiore di fonti di energia rinnovabile, messe in luce dal recente European Green Deal all’interno in particolare delle grandi industrie di processo, che richiederanno l’adattamento nonché l’ottimizzazione dei processi attuali in vista delle condizioni d’uso maggiormente estreme e fluttuanti previste. Il conseguimento di questo scopo richiede l’implementazione di materiali innovativi con eccellenti proprietà termo-meccaniche in grado sia di sostenere condizioni aggressive - quali elevate temperature ed ambienti corrosivi - che di garantire una maggiore efficienza energetica ed alte prestazioni.
In linea con tali obiettivi, CEM-WAVE mira all’introduzione dei recenti materiali Compositi a Matrice Ceramica (CMC) all’interno delle industrie europee tramite l’utilizzo di un innovativo processo di produzione, basato sull'infiltrazione chimica in fase vapore assistita da riscaldamento a microonde (MW-CVI). Questo nuovo processo permetterà un notevole abbattimento dei tempi e costi di produzione, rendendo in tal modo sostenibile l’impiego dei CMC per una vasta gamma di settori industriali ad elevato consumo energetico, con enormi benefici sia dal punto di vista ambientale che produttivo.
In particolare, tali materiali verranno testati in vista della prossima trasformazione dell’industria siderurgica mediante il passaggio dai combustibili tradizionali alle nuove fonti energetiche (quali idrogeno). Tubi in materiale CMC verranno prodotti per essere validati all’interno delle fornaci a tubi radianti, utilizzate nell’ambito delle linee produttive dell’industria siderurgica per il riscaldamento indiretto dei prodotti in atmosfera riducente, sostituendo le leghe metalliche comunemente impiegate grazie anche alle maggiori temperature di esercizio e durata di questi materiali.
Il progetto deriva dalla costituzione di un team multidisciplinare con alcuni dei principali protagonisti sul panorama europeo, di cui diversi facenti parte del network A.SPIRE (al quale l’Università di Pisa ha recentemente aderito grazie anche al bando Net4UNIPI), come ENEA, Fraunhofer ISC, Arcelor Mittal e Politecnico di Torino, attivi nei principali campi di interesse quali scienza ed ingegneria dei materiali, fisica, chimica, modellazione su micro/macro-scala mediante impiego di strumenti di intelligenza artificiale, nonché esperti nel settore della propagazione di onde elettromagnetiche ed interazione con la materia.
“Si tratta dell’evoluzione di una tema di ricerca che ho iniziato a partire dal 1996 – spiega il prof. Lazzeri - nell’ambito di un progetto con l’Agenzia Spaziale Italiana, e ulteriormente sviluppato con il progetto HELM da me coordinato negli anni 2012-2016. In questo progetto, in collaborazione con il Dott. Giuseppe Annino dell’Istituto per i Processi Chimico-Fisici del CNR di Pisa, fu sviluppato e messo a punto il primo reattore CVI con riscaldamento ibrido convenzionale e a microonde al mondo. La combinazione tra le mie competenze chimiche ed impiantistiche e quelle del Dott. Annino, esperto di questioni elettromagnetiche, ha rappresentato un fertile terreno di sviluppo di nuove idee relative a processi di CVI assistiti da microonde, come testimoniato dai continui miglioramenti al reattore costruito nel progetto HELM. Tale reattore sarà ora impiegato in questo nuovo progetto di ricerca.”
“Il successo di questa proposta – prosegue il Professore - è anche legato all’impegno di alcuni giovani assegnisti e dottorandi del mio gruppo di ricerca, la Dott.ssa Laura Aliotta e i Dott.ri Roberto D’Ambrosio e Vito Gigante, che hanno partecipato in maniera determinante alla stesura del progetto. Significativa è stata inoltre la preziosa collaborazione ricevuta dal servizio di supporto alla preparazione di proposte progettuali messo a disposizione dall’Unità Servizi per la Ricerca, grazie all’iniziativa lungimirante dell’attuale governance di Ateneo di potenziare, attraverso un set di misure di incentivazione, la capacità progettuale europea ed in particolare il coordinamento di progetti vincenti da parte di docenti dell’Università di Pisa.”
Scopri a questo link la rubrica che racconta “in un click” il "Ricercatore del mese" del nostro Ateneo ed il suo progetto premiato dall’Europa.