EFFICIENZA DELLA TRASFORMAZIONE DELLE MICROFIBRE IN MATERIALI A BASE CARBONIO
Un altro degli obiettivi del progetto è valutare rese e qualità dei diamanti prodotti e scalabilità del processo di sintesi a partire dalle diverse frazioni di microfibre recuperate dal sistema di filtraggio delle acque reflue di lavatrice. Le principali microfibre tessili possono essere catalogate in base al polimero di cui sono formate e sono suddivise in 5 classi in base alla loro composizione, rispettivamente:
- Poliestere: Trevira Finesse, Diolen® Soft, Fortrel Microspun, DuPont Micromattique, Primabelle, Shingosen
- Nylon: Timbrelle®, Supplex Microfiber, Tactel® Micro, Silky Touch
- Acrilico: Microsupreme
- Cellulosa: Lyocell
- Miste: cioè a base di più polimeri come poliestere, poliammide e polipropilene.
Le rese in carbonio dei processi di carbonizzazione di questi polimeri sono estremamente variabili ma sono relativamente elevate e comprese tra il 17-22% per il poliestere (PET), il 40% per il Nylon fino al 50-55% per il poliacrilonitrile (PAN). Anche le condizioni di carbonizzazione possono variare molto e dipendono da numerosi parametri quali: temperatura e pressione del processo, presenza di additivi e catalizzatori, purezza, forma e origine del materiale di partenza. La pirolisi attivata da plasma ad alta temperatura che viene proposta in questo progetto presenta alcuni vantaggi rispetto alle convenzionali tecniche di carbonizzazione: non necessita di una separazione delle microfibre in base alla loro composizione, né di un loro pretrattamento. Infatti, il precursore di Carbonio (la microfibra) viene trasformata dal plasma a idrogeno in radicali (CH3), che sono i principali responsabili della sintesi del diamante CVD. Il piano di lavoro previsto consiste nella valutazione della resa in diamante di microfibre di singoli polimeri trattenute dai due diversi filtri meccanici e nella valutazione della resa per i campioni reali (ottenuti dal filtraggio dei reflui di lavaggio). Per valutare la qualità del diamante prodotto verranno effettuate analisi morfologiche al SEM e strutturali mediante spettroscopia Raman e diffrazione di raggi X.
Nei laboratori del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche è presente un impianto pilota per la sintesi di diamante, già utilizzato per la trasformazione di polveri sottili come reagenti in fase eterogenea: polveri di diesel soot, composti poliaromatici e metallorganici sono stati utilizzati per la sintesi di diamante e di nanomateriali a base carbonio. Lo schema dell’apparato è riportato nella Figura qui di seguito.
Diagramma del sistema di trasformazione basato sulla pirolisi termica in presenza di plasma reattivo a H .