Riassunto analitico
La necessità di sviluppare prodotti sempre più performanti, richiede l’utilizzo di tecniche di progetto che permettano di ottenere soluzioni non raggiungibili attraverso gli schemi progettuali tradizionali. Contemporaneamente, la necessità di utilizzare, in modo più rapido e approfondito, le metodologie di prototipazione virtuale multifisica di ottimizzazione, applicate alla ricerca e allo sviluppo di nuovi prodotti e processi produttivi, rende più difficile ai ricercatori e agli utenti finali la fruibilità completa di tale strumento.
La ricerca in oggetto è nata dall’idea di valutare, parallelamente alla parte scientifica, anche l’impatto che provocano tali innovazioni sull’uomo.
L’obiettivo della ricerca è quello di utilizzare le tecniche di simulazione numerica per introdurre nell’industria processi innovativi ad alta efficienza, riducendo il numero di prototipi.
L’attuale immobilizzo industriale è spesso riconducibile agli alti costi per introdurre nuove tecnologie. L’utilizzo congiunto di tecniche di simulazione finalizzate all’ottenimento di processi industriali a basso impatto ambientale, sono il principale obiettivo della ricerca.
In particolare, l’obiettivo industriale della ricerca sarà quello di integrare sistemi di recupero della C02 per la trasformazione in Metano, Metanolo e/o Biomassa tramite metodi industriali di immagazzinamento CCS (Carbon Capture and Storage), CCU (Carbon Capture ad Utilization) e Fotobioreattori per la produzione di biomassa da microalghe.
L’introduzione delle tecniche CAE (Computer Aided Engineering) ha reso possibile modellare parti prototipali direttamente dai dati iniziali di progetto. Questa procedura è stata sinteticamente implementata in un gruppo di processi noti con il nome di prototipazione virtuale. Basta ricordare che essa, incidendo solo per circa il 20% sul costo, è responsabile di oltre il 75% dei costi totali di produzione (poiché ne definisce i mezzi) del 70% del costo del ciclo di vita e dell’80% delle caratteristiche qualitative. Sulla base di questo si svolgeranno ricerche su casi reali in via di progettazione allo scopo di validare le tecniche proposte congiuntamente alle tecniche LCA (Life Cycle Assessment) ed all’impatto ecologico dei prodotti stessi.
La ricerca è stata svolta in collaborazione con il Gruppo Sacmi, con cui si sono analizzati casi reali sia dal punto di vista della progettazione (CAE) che sul fronte della ricerca e dei test dei metodi innovativi di cattura e riutilizzo di CO2.
Sebbene la maggior parte delle tecnologie per il recupero della CO2 siano ancora nella fase di ricerca e sviluppo, presentano un potenziale industriale notevole ad alto valore aggiunto nell’industria chimica. Quest’ultima può impiegare l’anidride carbonica come materia prima direttamente (building block) in numerosi processi per la sintesi di svariate classi di prodotti; tra i prodotti ottenibili, l’attenzione è stata rivolta verso il metanolo, poiché è un prodotto economicamente di sicuro interesse, in quanto utilizzabile come combustibile industriale, come carburante per il settore automotive, come building block, come solvente organico e presenta un prezzo di acquisto tale da rendere appetibile la sua produzione (sia per l’uso interno, sia per la vendita).
La finalità per l’Industria Ceramica è quella di ridurre le immissioni in atmosfera producendo in loco nuovi prodotti da componenti che sarebbero immessi in atmosfera come inquinanti. Va detto che oltre alla CO2, gli impianti ceramici generano una grande quantità di calore e di acqua inquinata idonea alla produzione innovativa di carburanti di sintesi, e anche questo tema risulterebbe interessante da studiare.
|
Abstract
The need to develop more and more performing products requires the use of design techniques which allow to obtain solutions that can not be reached through traditional design methods. At the same time, the need to use - in a faster and deeper way - the methods of virtual prototyping multiphysics optimization applied to research and development of new products and production processes, reduces the accessibility of this instrument for researchers and end users.
The present research was born from the idea to study the impact of scientific and parallel computing on human beings.
The aim of this research is to apply technologies of numerical simulation in order to introduce innovative and high efficiency processes in the industry, reducing the number of prototypes. The present industrial immobilization is frequently caused by the high costs of introducing new technologies.
The combined use of simulation techniques aimed at obtaining industrial processes with low environmental impact is the main focus of this research.
In particolar, the industrial target of the research will be to integrate systems to regain C02 for the transformation into methanol and/or biomass through industrial storage methods like CCS (Carbon Capture and Storage), CCU (Carbon Capture ad Utilization) and photobioreactors for the production of biomass from microalgae.
The introduction of CAE (Computer Aided Engineering) techniques made it possible to shape prototype parts directly from the initial data of the project. This procedure was synthetically implemented in a group of processes known as virtual prototyping. Just to remember, it represents only about 20% of the cost, it is responsible for over 75% of the total production costs (because it defines the means), for 70% of the cost of the life cycle, and for 80% of the quality features. On this basis, the present research will be carried out on real cases of engineering, in order to validate the proposed techniques in conjunction with the LCA (Life Cycle Assessment) techniques and the environmental impact of the products themselves.
The research will be carried out in cooperation with Sacmi Group, with whom we will analyze real cases, both from the engineering point of view (CAE) and from the research side and test methods to capture and reuse CO2.
Even if most of the technologies for the recovery of CO2 are still in the research and development phase, these have a significant industrial potentiality, with a high added value in the chemical industry. The latter can employ carbon dioxide as a raw material directly (building block) in several processes for the synthesis of different families of products; among the products that can be obtained, particular attention was paid to methane and methanol, being this economically interesting, as it can be used as industrial fuel, such as fuel for the automotive industry, as building block, as organic solvent and as it has a purchase price that makes its production interesting (for both internal use and for sale) .
The purpose for the ceramic Industry is to reduce atmospheric emissions, thus producing on site new products from components that would otherwise be released as pollutants. It must be said, that in addition to CO2, ceramic plants generate a large amount of synthetic fuels.
|
