Corso di Dottorato di Ricerca innovativo a carattere internazionale ed intersettoriale (industriale)
ACCESS (Advanced Catalytic Processes for using Renewable Energy Sources)
- Anno Accademico: 2020-2021 Ciclo: XXXVI
- Anno Accademico: 2021-2022 Ciclo: XXXVII
- Anno Accademico: 2022-2023 Ciclo: XXXVIII
- Anno Accademico 2023-2024 Ciclo: XXXIX
- Anno Accademico 2024-2025 Ciclo: XL
Coordinatore: Prof. Gabriele Centi, Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali
Durata: 3 anni
Posti e borse di studio:
- Ciclo XXXVI: 3 posti con borsa di studio, di cui 2 su fondi progetto ERC Synergy SCOPE; 1 posto aggiuntivo con borsa su fondi Regione Sicilia (nr. 1, Programma Operativo della Regione Siciliana, Fondo Sociale Europeo 2014/2020), nr. 2 su fondi PON Ricerca ed Innovazione 2014-2020 "Dottorati Innovativi a Carattere Industriale); 2 posti aggiuntivi presso Università estere in convenzione
- ciclo XXXVII: 4 posti con borsa di studio, di cui 2 su fondi progetto ERC Synergy SCOPE; n. 1 Borsa aggiuntiva GREEN a valere su PON ricerca e innovazione 2014-2020; 1 posto aggiuntivo su fondi Regione Sicilia; 2 posti aggiuntivi presso Università estere in convenzione
- ciclo XXXVIII: 7 posti con borsa di studio, di cui 2 cofinanziati da Versalis Spa (DM 352/2022), 1 borsa di dottorato di ricerca PNRR (DM 351/2022), 2 finanziati con assegno di ricerca su fondi progetto ERC Synergy SCOPE e due senza borsa
- ciclo XXXIX 5 posti con borsa di studio finanziati da ENI Spa , 1 posto finanziato da Versalis Spa, 1 posto finanziato da ERICA.I.S.B.L., 1 posto finanziato da W2M Waste to Methane Srl, 1 posto finanziato da Techfem Spa, 1 posto finanziato da Casale Spa, 1 posto finanziato da ITEA Spa, 1 borsa finanziata da "Ricerca PNRR" , 2 posti finanziati con assegno di ricerca su fondi progetto ERC Synergy SCOPE e 4 posti senza borsa.
- ciclo XL 1 posto finanziato da Versalis Spa, 1 posto finanziato da Techfem Spa, 3 posti finanziato da Casale Spa, 1 posto finanziato da UNIME e 2 posti senza borsa
Data inizio corso:
- XXXVI ciclo: 1 Novembre 2020
- XXXVI ciclo: 1 Ottobre 2021
- XXXVIII ciclo: 1 Ottobre 2022
- XXXIX ciclo: 1 Ottobre 2023
- XL ciclo: 1 Ottobre 2024
Descrizione
Il Dottorato ACCESS, iniziato con il 36° ciclo (poi rinnovato per i cicli 37 e 38) si svolge in cooperazione con Università estere ed imprese. Il Dottorato é connesso al progetto ERC Synergy SCOPE (Surface-COnfined fast-modulated Plasma for process and Energy intensification in small molecules conversion; progetto nr. 810182 finanziato da EU-H2020 in totale per circa 10 M€ -durata 6 anni dal 02/04/19), che è coordinato dall’Università di Messina ed ha come partners le due Università straniere (Università di Anversa - Belgio - ed Università Tecnica di Eindhoven, Olanda) che hanno partecipato ai cicli 36-38 del Dottorato. Il progetto ERC Synergy SCOPE finanzia due delle borse di Dottorato, ed offre a tutti gli studenti la partecipazione a varie attività educative e programmi di mobilità nell’ambito di questo progetto. L'Industria NextChem inoltre partecipava al partenariato del Dottorato. Nel 37 e 38 ciclo, altre industrie ed enti hanno finanziato posizioni addizionali di Dottorato.
Le tematiche generali del corso riguardano l'elettrificazione dei processi chimici, la catalisi, la decarbonizzazione dei processi industriali, l’economia circolare del carbonio ed i processi di riutilizzo della CO2, la produzione di H2 verde e di vettori d’idrogeno, lo stoccaggio chimico dell’energia e la produzione di vettori energetici, lo sviluppo di tecnologie energetiche per l’aumento della resilienza della produzione industriale, lo sviluppo di tecnologie per la conversione diretta di energia solare in energia chimica, quali foglie artificiali, tutte tematiche di ampio interesse sia in ambito europeo che italiano, ad esempio nell’ambito PNRR.
Con il ciclo 39, si è concluso l'accordo con le Univ. di Anversa ed Eindhoven e con NextChem, ma sono state sostituite da 7 imprese nazionali ed estere che co-finanziano almeno una borsa di Dottorato. Tutti questi enti sono caratterizzati da alta qualificazione culturale e scientifica e dispongono delle strutture ed attrezzature idonee nonché la disponibilità di risorse finanziarie e di strutture operative e di ricerca che garantiscono la sostenibilità del corso. Partecipano inoltre a progetti di ricerca e sviluppo con istituzioni di ricerca italiane, ed investono una significativa frazione del proprio bilancio in R&D.
Tematiche del Dottorato:
Il Dottorato Internazionale ACCESS mira a sviluppare un nuovo profilo scientifico per gli studenti di dottorato per rispondere alle esigenze sociali e industriali di utilizzare fonti di energia rinnovabile per lo stoccaggio di energia chimica, l'elemento mancante nell'attuale scenario energetico per aumentare la quota di energie rinnovabili permettendo il loro stoccaggio annuale e soprattutto trasporto da aree remote - due elementi cruciali per un futuro di energia sostenibile su scala globale e per sviluppare processi chimici guidati da energia rinnovabile, piuttosto che dal calore (derivante dai combustibili fossili) come attualmente.
Sviluppare tecnologie per questi obiettivi sarà quindi un fattore abilitante per un'energia a basse emissioni di carbonio e una produzione chimica, ma richiede di educare i giovani ricercatori su una serie di nuovi aspetti che sono scarsamente affrontati negli attuali curricula e approcci di formazione / ricerca:
- Aspetti fondamentali: negli approcci foto ed elettro-guidati per utilizzare l'energia rinnovabile per l'accumulo di energia chimica e i processi chimici, ci sono una serie di domande scientifiche fondamentali: i) come usare specie abbastanza reattive (come fotoni, elettroni), caratterizzate da rapidi processi di trasformazione, nella trasformazione chimica con velocità di reazione inferiori di due o tre ordini di grandezza; ii) come controllare la selettività in questi processi, quando possono verificarsi reazioni multiple a valori simili di potenziale energetico per la loro trasformazione; iii) come aumentare la produttività degli elettrodi (per raggiungere valori rilevanti per lo sfruttamento industriale), pur mantenendo un'elevata efficienza e selettività degli elettrodi. La risposta è combinare catalisi con processi basati su plasma, foto o elettroni, ma, ad esempio, c'è ancora una comprensione abbastanza limitata della questione chiave della differenza tra elettrochimica ed elettrocatalisi, e quindi su come progettare elettrodi avanzati basati su questa comprensione.
- Aspetti tecnologici: ci sono anche una serie di domande ugualmente rilevanti da affrontare dal punto di vista tecnologico: i) come operare in modo efficace e stabile in presenza di contaminanti tipici presenti nei flussi industriali da trattare, ii) come evitare la necessità di concentrare l'alimentazione (CO2, per esempio), con relativi costi. Una possibile soluzione è progettare un nuovo tipo di elettrodi, che integrano una membrana (che ha la funzione di concentrazione selettiva sulla superficie del catalizzatore) con l'elettro / foto catalizzatore. Questa è una nuova area per la progettazione di elettrodi compositi avanzati, ma che richiede di sviluppare nuove conoscenze per la sua implementazione. La realizzazione di una maggiore produttività degli elettrodi richiede anche la progettazione di nuovi elettrodi di tipo 3D, compresi i nuovi metodi di produzione (come la stampa 3D). È inoltre necessaria una nuova ingegneria dei dispositivi per implementare a livello sfruttabile questi processi.
- Ampliare il campo di applicazione: estendere i campi di applicazione è un altro problema critico da passare dal laboratorio a un uso più ampio. Attualmente, la maggior parte della ricerca si concentra sulla scissione dell'acqua, con un crescente interesse per la conversione foto / elettro CO2, ma spesso limitata a conversioni piuttosto semplici (2e-) come la formazione di CO o acido formico. La sfida è quella di passare a trasformazioni più complesse, che coinvolgono la trasformazione multielettronica e possibilmente la formazione di legami C-C, al fine di creare una catena del valore veramente nuova basata sulla CO2. Il riutilizzo della CO2 nel quadro dei cicli produttivi di chiusura (per l'economia circolare) è un altro nuovo campo limitato solo a quello. La sintesi diretta di NH3 (o persino dell'urea) da N2 e H2O (e CO2, per l'urea) è un'altra area emergente, con un grande impatto potenziale (riduzione fino al 90% dell'impronta di carbonio). L'applicazione dei processi foto / elettro alla valorizzazione della biomassa sta solo iniziando a essere esplorata. Esistono molte possibilità, tra cui, ad esempio, la realizzazione del processo di ossidazione / riduzione in tandem per sviluppare nuovi processi chimici (ad esempio la produzione di acido adipico direttamente dal glucosio in un reattore elettrocatalitico in tandem) con un grande impatto e riduzioni dei costi e dell'impronta.
Per maggiori informazioni visitare le seguenti pagine web:
https://advanced-catalytic processes.phd.unime.it/it