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2 Finanziamento POR CREO Linea di intervento 1.5.a 1.6 Bando Unico R&S 2012: Linea B. Il progetto finanziato con DD n del 17/06/2014 Pubblicato sul BURT n.27, part III, del 09/07/2014. Investimento totale ammesso ,98

3 Soggetti Partecipanti Società di ingegneria ambientale e laboratori di analisi che opera in tutto il territorio italiano da oltre 30 anni con competenze diversificate sui temi dell ambiente, della qualità e della sicurezza. Dipartimento di Ingegneria dell Informazione dell Università di Pisa svolge attività nei settori che utilizzano il trasferimento di segnali elettromagnetici. Società qualificata nella progettazione, sviluppo e mantenimento di software, progettazione e sviluppo WEB, sviluppo di Graphical User Interface, Integrazione sistemi informatici. Società specializzata nel campo delle lavorazioni meccaniche di precisione, realizza componenti a microonde per applicazione in sistemi di elevata precisione ed alta affidabilità. Organismo di Ricerca con competenze nel campo dell impiantistica, della meccanica, della chimica nella realizzazione di impianti pilota.

4 Tematica applicativa Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Dragaggio periodico del fondo marino Il progetto TOSCA, nell ambito dei trattamenti possibili, prevede un percorso di sperimentazione per rendere inerti i fanghi dragati, migliorarne le caratteristiche chimico fisiche e renderne possibile un migliore e più efficiente utilizzo

5 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Idea alla base del progetto TOSCA : Trattamento Ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Progetto volto a sviluppare un sistema innovativo di bonifica in situ dei sedimenti marini inquinati da idrocarburi secondo la tecnica di Thermal Enhanced Soil Vapor Extraction - TESVE, dove il riscaldamento del materiale avviene tramite irradiazione elettromagnetica a radiofrequenza e/o a microonde. OBBIETTIVI decontaminazione spinta e una trasformazione morfologica del materiale tempi rapidi di consolidamento ottimizzazione dei costi di realizzazione delle opere

6 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Sintesi del progetto Obiettivo 1: Assessment e requisiti del sistema Obiettivo 2: Dimostratore RF e sistema di captazione Obiettivo 3: Realizzazione di un sistema dimostrativo per prove in campo Obiettivo 4: Test sperimentali in campo e diffusione dei risultati

7 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Campionamento ed Individuazione delle Caratteristiche dei Sedimenti Trattabili Modellistica e Simulazione del Campo Elettromagnetico e Termico Obiettivo 1 Assessment e requisiti del sistema Analisi In Laboratorio delle Caratteristiche chimico-fisiche, microbiologiche, eco-tossicologiche e dielettriche dei substrati trattabili Definizione degli Input Progettuali generali del Sistema di Irradiamento e di Captazione dei Fluidi Realizzazione di un Sistema di Prova "Lab-scale"

8 Campionamento ed Individuazione dei Sedimenti L attenzione è ricaduta su : Autorità Portuale di Livorno Autorità Portuale di Piombino Autorità Portuale di Carrara Porto di Livorno Porto di Piombino Porto di Carrara Porto di Carrara

9 Campionamento ed Individuazione dei Sedimenti Fase preliminare di caratterizzazione finalizzata alla ricostruzione qualitativa di dettaglio dei sedimenti da trattare, tramite la raccolta di campioni significativi da sottoporre a: determinazioni analitiche test sperimentali su scala di laboratorio Benna Van Veen utilizzata per la fase di campionamento

10 Analisi In Laboratorio Delle Caratteristiche Analisi termogravimetrica Analisi Granulometrica Analisi morfologica e chimico/fisica Calore specifico

11 Realizzazione Di Un Sistema Di Prova "Lab-scale" Caratteristiche tecniche setup sperimentale: Diverse curve di riscaldamento del sedimento nel reattore sottoposto a potenze emesse crescenti. (Risultati preliminari) water-cooled magnetron with maximum emitted MW power 2000 W; MW power adjustable through an inverter (from 0 to 2000 W); measure of reflected power; 600x600x600 mm reverberating chamber made of AISI 316 stainless steel; port for the insertion of temperature sensors; control of MW power and recording of reflected power through customized software.

12 Modellistica E Simulazione CEM 1000 F= 85 MHz T t c T ( x, y, z, t) k SAR t 2 SAR T 80 K, C 900 J / K kg T( x, y, z, t) t c c Dt[h] MHz 27MHz 40.5MHz 80MHz distanza dal centro del monopolo [m] Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la

13 Sistema Di Irradiamento E Di Captazione Dei Fluidi Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la 2 esperimenti Esperimento piccola scala Esperimento dimostratore Specifiche di sistema dei 2 esperimenti Esperimento su piccola scala Esperimento dimostratore Potenza totale di input 300W 20kW Frequenza segnale RF 85MHz 85MHz Volumi di sedimento da trattare circa 6m 3 circa 12m 3 Numero antenne 1 3

14 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Progettazione Sistema Di Antenne Progettazione Sistema Di Generazione Del Campo E.M. Obiettivo 2 Dimostratore RF e sistema di captazione Progettazione Del Sistema Di Captazione Progettazione Sistema Sw Gestione Dati Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del Modello

15 R [Ω] X [Ω] Progettazione Sistema Di Antenne (1) Distribuzione di campo di un dipolo a 85 MHz immerso nella sabbia contenente il 20% di acqua : a sx nel contenitore metallico, a dx in assenza di pareti metalliche % acqua % acqua Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la

16 Progettazione Sistema Di Antenne (2) Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Distribuzione del campo elettrico nel sedimento Inizio del trattamento (animazione al variare della fase) Inizio del trattamento Eps_r = 20 Sigma = 0.23 S/m Fine del trattamento Eps_r = 2.5 Sigma = S/m

17 Progettazione Sistema Di Antenne (3) Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Array di 3 antenne

18 Sistema Di Generazione Del Campo E.M. e Prototipo Dell Antenna Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Esperimento su piccola scala Ridotta potenza Radiofrequenza Singola antenna Confronto stime-misure Esperimento su grande scala (dimostratore) Potenza maggiore Radiofrequenza Array di 3 antenne Efficienza del processo Prototipo Antenna 220V RF POWER UNIT 300W

19 Progettazione Sistema SW Gestione Dati Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la

20 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del Modello e Progettazione Del Sistema Di Captazione (1) [in progress] Elemento radiante singolo Circa 6m 3 Contenitore del sedimento Generatore segnale RF RF POWER UNIT Sonde di temperatura Sistema di captazione e trattamento dei vapori Sedimento

21 Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del Modello e Progettazione Del Sistema Di Captazione (2) [in progress] Vasca multibenna da 6 m³ Antenna Sonde ottiche per la misurazione della temperatura Sistema di estrazione dell aria Sistema di abbattimento a carboni attivi Misurazioni in campo: Analisi delle condense dell aria estratta Analisi dell aria estratta

22 Modellistica, Simulazione Del Sistema E Sicurezza Obiettivo 3 Realizzazione di un sistema dimostrativo per prove in campo Allestimento Prove Sperimentali Progettazione E Realizzazione Del Dimostratore Obiettivo 4 Test sperimentali in campo e diffusione dei risultati Specifiche Definitive Per La Realizzazione Di Un Impianto Pilota Su Media Scala E Diffusione Dei Risultati Prove sperimentali Analisi Risultati E Feedback Per Modifiche Ed Aggiustamenti Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la

23 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Modellistica, Simulazione Del Sistema E Sicurezza [in progress] Scenario 3D dell'esperimento presso CPTM creato tramite il software Emvironment 4 Principali caratteristiche del software: Solutore basato sulla tecnica a raggi. Assegnazione di materiali specifici per ogni facciata così da simularne correttamente le proprietà elettromagnetiche. Possibilità di visualizzare gli output della simulazione nello scenario. Valutazione del worst case della radiazione elettromagnetica nella zona circostante dell esperimento (fini protezionistici e normativi)

24 Progettazione E Realizzazione Del Dimostratore [in progress] Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Contenitore del sedimento 3 elementi radianti Generatore segnale RF Remote control e datamanager Circa 12 m 3 (3m X 2m X 2m) Sonde di temperatura Sedimento RF RF Sistema di captazione e trattamento dei vapori

25 Conclusioni Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la E stato presentato il progetto TOSCA, che prevede lo sviluppo di un sistema innovativo di bonifica in situ dei sedimenti marini inquinati da idrocarburi secondo la tecnica di Thermal Enhanced Soil Vapor Extraction TESVE forzata mediante irradiazione elettromagnetica a radiofrequenza. Sono state descritte le varie attività già svolte nell ambito del presente progetto, puntando sulle problematiche tecniche principali affrontate e risolte Attraverso l osservazione delle varie attività sono state presentate le specifiche tecniche di tutti i sistemi coinvolti Sono state date delle anticipazioni sulle fasi prettamente sperimentali del progetto (sia del sistema su piccola scala che di quello dimostrativo), da attuarsi nei mesi a venire, attraverso le quali sarà possibile trarre delle conclusioni in termini tecnici e di costi

26 Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la Grazie per l attenzione Ing. Luigi Bianchi Responsabile Oil&Gas di ambiente sc Ing. Nunzia Fontana Laboratorio di Microonde Università di Pisa

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