Funzionalizzazione mediante nanoparticelle di TiO2 per ottenere materiali autopulenti

Il C.R.E.A., dopo due consulenze per due aziende in due settori differenti, distillazione e tessile, ha creato due progetti diventandone partner.

Grazie alla loro proprietà fotocatalitica, le nanoparticelle di titanio (TiO2) vengono utilizzate in differenti campi: dalle costruzioni al fotovoltaico, dal tessile ai biomateriali. Sono economiche, non tossiche, altamente efficienti, stabili e fotocatalizzatori ecologici in grado di degradare inquinanti organici. Quest’ultima abilità è ottenuta dal forte ambiente redox che viene generato dalla fotoattivazione della TiO2. Questa attività fotocatalitica viene mantenuta anche dopo la loro deposizione su una superficie. Il C.R.E.A. ha proposto due tipi di applicazioni per ottenere superfici capaci di fotodegradare contaminanti organici dopo essere stati irradiati dalla luce UV con lo scopo di ottenere superfici autopulenti nei loro rispettivi campi di applicazione.

-Progetto CaNaRD: “Incremento dell’attività catalitica delle superfici metalliche degli apparecchi di distillazione tramite nanostrutture in rame e TiO2″

Una delle ragioni per cui il rame è ampiamente utilizzato nei piatti di distillazione è la sua capacità di migliorare le proprietà organolettiche dei distillati grazie alla sua abilità di assorbire le sostanze solforate quali tioli e solfuri, responsabili di un cattivo gusto. Creando una superficie micro/nanostrutturata dei piatti di distillazione si ha un aumento della superficie attiva con un miglioramento della riduzione di sostanze indesiderate nel prodotto finale. La conservazione delle superfici di rame pulite nell’apparecchiatura di distillazione è una condizione essenziale per il corretto funzionamento dell’attività di sequestro del rame rispetto alle molecole in grado di alterare il sapore dei distillati. In particolare, la pulizia e la rimozione di composti che si formano nel tempo sulla superficie di rame dell’apparecchiatura di distillazione sono essenziali al fine di evitare il rilascio nei mosti di composti inquinanti, in particolare composti di rame azotato, precursori di carbamato etilico, potenzialmente pericolosi alla salute.
Attualmente, la pulizia delle superfici di rame dell’apparecchiatura di distillazione avviene mediante cicli di pulizia intensivi in ​​cui vengono alternati acido citrico e soda caustica, metodo molto costoso e che provoca tempi di interruzione lunghi alla produzione. Depositando nanoparticelle di TiO2 sulla superficie micro/nanostrutturata di rame si riesce ad ottenere, dopo irradiazione UV, la degradazione di sostanze organiche che sporcano i piatti di distillazione.

Questo progetto è culminato con il deposito di un brevetto d’invenzione: WO2014/199252A1 Components of a distillation apparatus, production method and additional applications” (Macchia E., Barbucci R., Fedi S., Mencuccini L.).

-Trattamento di stoffe con nanoparticelle di TiO2 per ottenere vestiti autopulenti ed antibatterici

Sono presenti diversi metodi per depositare strati di nanoparticelle su substrati polimerici, presentando alcuni di loro dei limiti quali alte temperature e condizioni drastiche che potrebbero rompere lo strato di titanio. Durante il nostro progetto si è ottenuto un metodo semplice ed efficace per rivestire con nanoparticelle di TiO2 i tessuti senza danneggiarli e conferendo loro proprietà autopulenti. Le nanoparticelle  sono state legate covalentemente mediante legame ammidico alle fibre di poliestere. Inoltre sono state effettuate prove di degradazione di composti organici in seguito all’esposizione all’UV.

Anche questo progetto è culminato con il deposito di un brevetto d’invenzione: Italian Patent MI2013A001438: “Photocatalytic polymeric fibres, production method and application in the degradation of pollutants” (Barbucci R., Pasqui D.).

 

Il C.R.E.A. Centro di Eccellenza per la Ricerca e il Trasferimento Tecnologico alle Imprese

Uno dei progetti di maggiore rilievo in cui il C.R.E.A. è stato coinvolto è stato il progetto finalizzato all’implementazione del parco strumentale al fine di rendere il C.R.E.A. un “Centro di Eccellenza per la Ricerca e il Trasferimento Tecnologico alle Imprese”.
Il progetto, presentato alla Regione Toscana, è stato ammesso a contributo (finanziato con il programma F.E.S.R., Fondo Europeo per lo Sviluppo Regionale) con decreto dirigenziale Regione Toscana n. 1577 del 09.04.2010.

L’intervento è stato completato andando a costituire 2 nuovi laboratori:

Laboratorio di Risonanza Magnetica grazie all’acquisito di uno spettrometro NMR 500 MHz-cryo-probe dotato di probe per CPMAS (Cross Polarization Magic Angle Spinnining) per lo studio di campioni in fase solida. Questo strumento è capace di svolgere ricerche di alto livello scientifico ed applicativo con potenziali utilizzazioni in campo industriale, che vanno dalle biotecnologie alle industrie alimentari e alle industrie dei materiali;

Laboratorio dei Materiali e Superfici dedicato ad un settore altamente strategico grazie all’acquisto di un microscopio FE-SEM. La scienza dei materiali è ormai motore di sviluppo di settori diversificati, che comprendono automotive e aerospace, information technologies, elettronica e telecomunicazioni, salute, diagnostica e materiali biocompatibili con un notevole coinvolgimento di aziende in Italia;

Tali attrezzature sono andate ad integrarsi perfettamente con le altre strumentazioni all’avanguardia e già esistenti per lo studio di materiali commerciali e/o di sintesi e per lo studio di problemi in ambito biologico e agroalimentare.