La tecnologia a spruzzo per la produzione di nanoparticelle su larga scala
Recentemente, il mercato globale per i nano-ossidi è quadruplicato in quattro anni. Nonostante la loro crescente presenza in una molteplicità di prodotti e tecnologie, le nanoparticelle restano difficili e costose da produrre tramite la maggior parte dei processi, i quali impiegano più passaggi produttivi. Per superare tale ostacolo, alcuni scienziati finanziati dall'UE impegnati nel progetto ADVANCE-FSP hanno fatto avanzare un promettente processo dalla fase di laboratorio fino alla linea di produzione industriale. La pirolisi in fiamma a spruzzo ha la capacità di sintetizzare in un'unica fase una varietà di nanoparticelle inorganiche avanzate, consentendo notevoli risparmi sul tempo, i materiali e il denaro. Quando il progetto è stato proposto, però, la produzione a livello di laboratorio poteva fornire soltanto qualche centinaio di grammi all'ora (hr). Inoltre, i precedenti tentativi di aumentare le dimensioni di scala hanno dilatato le dimensioni delle nanoparticelle di ossido metallico in modo indesiderato. Per ottimizzare le formulazioni e i parametri di processo, il team ha utilizzato metodologie di misurazione in linea. I ricercatori hanno verificato il lavoro sperimentale con la modellizzazione e simulazioni di fluidodinamica computazionale. Attraverso aumenti incrementali nella produzione, gli scienziati hanno realizzato il loro obiettivo di produrre 5 kg all'ora, ottenendo un record mondiale di capacità di pirolisi in fiamma a spruzzo. Attraverso accurate analisi della sicurezza e della gestione del rischio delle nanoparticelle secondo procedure accettate, si è giunti a una linea di produzione industriale in cui è totalmente eliminata la necessità di contatto umano con le nanopolveri. È anche prevista l'immissione automatica di nanoparticelle e l'automazione del convogliamento e del confezionamento dei prodotti. Le analisi economiche hanno dimostrato la potenziale capacità della pirolisi in fiamma a spruzzo di giungere in taluni casi addirittura a dimezzare i costi. Gli studi ambientali si dimostrano evidentemente a favore della tecnologia, in gran parte grazie all'eliminazione di grandi quantità di solventi. Benché il mercato globale per i nanomateriali abbia dimensioni enormi, i prodotti continuando comunque ad affidarsi ampiamente su nanoparticelle meno recenti e ben consolidate. La capacità di produrre nuovi tipi su larga scala in modo rapido ed economico potrebbe dare il via a entusiasmanti prodotti prima inconcepibili. Contemporaneamente, tale capacità porrà l'UE all'avanguardia delle tecnologie, contribuendo in maniera consistente al benessere economico dei paesi europei e dei loro cittadini.
Parole chiave
Pirolisi in fiamma a spruzzo, nanoparticelle, ossido metallico, produzione industriale
