DIPARTIMENTO DI CHIMICA, MATERIALI E INGEGNERIA CHIMICA "GIULIO NATTA"

Smart and Sustainable Industry

Lo scopo delle ricerche in questo ambito è molteplice, dallo sviluppo di metodi di produzione di intermedi chimici, di commodities e di sostanze ad alto valore aggiunto, allo sviluppo di nuove soluzioni e nuovi processi sostenibili nell’ambito degli impianti chimici, petrolchimici, della chimica fine e oil&gas, delle bio-raffinerie, dell’utilizzo di scarti derivanti da industrie esistenti per produrre nuovi materiali e prodotti, del riciclo dei metalli, ponendo attenzione alla digitalizzazione nell’industria chimica, di processo e manifatturiera per affrontare correttamente le sfide di oggi e di domani con il potenziale che deriva dagli elementi innovativi della strategia digitale. Le competenze consolidate in variegati campi permettono, pertanto, il supporto ai produttori di materie prime e lo sviluppo di soluzioni più sostenibili, eco-compatibili ed economicamente efficienti in numerosi e diversificati settori, come l’industria del gas naturale (l’alternativa più pulita nella transizione energetica alle rinnovabili) e del gas naturale liquefatto, le aziende farmaceutiche e alimentari, le imprese manifatturiere, l’industria delle costruzioni, il settore biomedicale, i trasporti e i beni di consumo, anticipando e gestendo la diffusione dell’elettrificazione dei processi produttivi, in particolare per i processi chimici, in una nuova ottica di elettrochimica industriale. 
Linee di ricerca rilevanti sono quelle indirizzate, in ambito ambientale, alla “chimica verde” e alle biotecnologie applicate alla catalisi enzimatica, e al recupero di metalli preziosi, tossici o strategici (per esempio le terre rare) da rifiuti industriali.

 

Nel settore della progettazione di materiali per l’ingegneria e il manifatturiero avanzato, gli studi sono indirizzati allo sviluppo di nuovi rivestimenti e trattamenti superficiali avanzati, a nuovi processi per la microelettronica e alla produzione di fibre tessili derivanti da scarti dell'industria agro-alimentare per la produzione di tessuti avanzati. Le applicazioni includono ad esempio quelle nell’abbigliamento tecnico, così come nel settore biomedicale con proprietà antibatteriche e/o cicatrizzanti, o in quello dei compositi polimerici, e quelle mirate all’ottimizzazione delle prestazioni di nuovi materiali e prodotti basati sullo studio delle relazioni microstruttura-proprietà e del comportamento tempo-dipendente. Le competenze basate sul comportamento reologico delle matrici polimeriche si affiancano all’innovazione del processo produttivo, come, ad esempio, nel caso della manifattura additiva assistita da robot, per dare luogo a prodotti di nuova concezione con proprietà e applicazioni nei diversi settori industriali che vanno dall'aerospaziale alla salute, dalle costruzioni all'economia circolare.

 

L’apporto della chimica alla scienza dei materiali riguarda il collegamento tra i costituenti microscopici dei materiali e la loro funzionalità, partecipando ad esempio al CECAM (Centro Europeo di Calcolo Atomico e Molecolare). In quest’ottica, le competenze offerte dal Dipartimento si concentrano sulla progettazione, la simulazione, la fabbricazione e l’impiego pratico di materiali intelligenti, con attenzione alla sostenibilità di processo e di prodotto, nonché all’applicazione di principi dell’economia circolare. La ricerca svolta dai diversi gruppi ha un impatto soprattutto nei settori legati ai nanomateriali, ai computer quantistici, ai materiali per l’accumulo e il trasporto di energia. Risvolti importanti si hanno anche nel contributo allo sviluppo di svariate metodologie, come quelle di sintesi e cristallizzazione, di simulazione di materiali e processi, di caratterizzazione strutturale e delle proprietà dei materiali. Nel campo delle costruzioni, si sviluppano nuovi materiali cementizi con elevate prestazioni reologiche, di resistenza e di durabilità associati al riuso di materiali residui. Nel settore del trattamento acque, si studia la possibilità di riutilizzare le acque reflue per impieghi industriali e di migliorare la qualità dei fanghi di depurazione per poterli riutilizzare come fertilizzanti in agricoltura.