Descrizione del progetto
Superfici repellenti alle incrostazioni con resistenza intrinseca allo sporcamento per applicazioni energetiche e idriche
Lo sporcamento da cristallizzazione, un importante sottogruppo di incrostazioni che si verifica quando le superfici solide riscaldate vengono a contatto con l’acqua, facendo sì che i depositi salini inizialmente dissolti precipitino e facciano crescere depositi indesiderati di incrostazioni calcaree, si ripercuote negativamente sui sistemi di conversione energetica e di trattamento delle acque. I depositi salini, quali carbonato di calcio e solfato di calcio, possono inibire notevolmente il trasferimento di calore negli scambiatori di calore e ridurre le prestazione di flusso nelle membrane. Nonostante i notevoli sforzi, non è ancora chiara l‘efficacia dei rivestimenti progettati razionalmente che resistono allo sporcamento da cristallizzazione senza avvalersi di metodi attivi, quali gli additivi disincrostanti. Il progetto DESCALE, finanziato dall’UE, studierà i meccanismi in grado di inibire la nucleazione di calcare e ridurre l’adesione sulla base della composizione di rivestimenti che inibiscono le incrostazioni e della topografia, un approccio sostenibile. Ciò porterà alla progettazione di superfici maggiormente repellenti alle incrostazioni, più ecocompatibili rispetto agli additivi disincrostanti.
Obiettivo
Crystallization fouling, a process where scale forms on surfaces, is pervasive in nature and technology, negatively impacting the energy conversion and water treatment industries. Despite significant efforts, rationally designed materials that are intrinsically resistant to crystallization fouling without the use of active methods like antiscalant additives (which can persist long after their disposal and the toxicological impact of which in effluent is questioned) remain elusive. This is because antiscalant surfaces are constructed today without sufficient reliance on an intricate but necessary science-base, of how interweaved interfacial thermofluidics, nucleation thermodynamics, and surface nanoengineering control the onset of nucleation and adhesion of frequently encountered scaling salts like calcium carbonate and calcium sulfate. Such scaling salts are common components of fouling deposits in industrial heat exchangers and membranes, which significantly inhibit heat transfer and flow performance. Therefore, guided by interfacial thermofluidic and thermodynamics theories, and employing advanced experimental methods in the areas of surface nanoengineering and diagnostics, this project will develop an integrated knowledge-base for how engineered surfaces can beneficially interact with interfacial transport phenomena in order to significantly advance antiscalant surfaces. We aim to pinpoint mechanisms for inhibiting scale nucleation and reducing adhesion in order to design and engineer antiscalant materials based on the collaborative action of their composition and topography. The effects of surface texture curvature, surface composition, and substrate compliance on scale nucleation and adhesion have intertwined and sometimes competing impacts, which we aim at elucidating to realize high performance scale-phobic surfaces. Connected to this are cutting edge materials fabrication techniques and considerations to the development of surfaces for future applications.
Campo scientifico
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciencesplanetary geology
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkaline earth metals
- natural sciencesphysical sciencesthermodynamics
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
8092 Zuerich
Svizzera