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Finanziamento

POR CREO 2007 – 2013 Linea di intervento 1.5.a – 1.6 Bando Unico R&S 2012: Linea B.

Il progetto finanziato con DD n. 2764 del 17/06/2014Pubblicato sul BURT n.27, part III, del 09/07/2014.

Investimento totale ammesso € 3.239.713,98

Società di ingegneria ambientale e laboratori di analisi che operain tutto il territorio italiano da oltre 30 anni con competenzediversificate sui temi dell’ambiente, della qualità e dellasicurezza.

Società specializzata nel campo delle lavorazioni meccaniche diprecisione, realizza componenti a microonde per applicazione insistemi di elevata precisione ed alta affidabilità.

Società qualificata nella progettazione, sviluppo emantenimento di software, progettazione e sviluppo WEB,sviluppo di Graphical User Interface, Integrazione sistemiinformatici.

Dipartimento di Ingegneria dell’ Informazione dell’Università diPisa – svolge attività nei settori che utilizzano il trasferimento disegnali elettromagnetici.

Organismo di Ricerca con competenze nel campodell’impiantistica, della meccanica, della chimica nellarealizzazione di impianti pilota.

Soggetti Partecipanti

Trattamento ottimizzato in situ di Sedimenti per la Compattazione e la decontaminazione tramite CEM ad Alta frequenza

Dragaggio periodico del fondo marino

Tematica applicativa

Il progetto TOSCA, nell’ambito dei trattamenti possibili,prevede un percorso di sperimentazione per rendere inerti ifanghi dragati, migliorarne le caratteristiche chimico fisiche erenderne possibile un migliore e più efficiente utilizzo


Idea alla base del progetto

TOSCA : Trattamento Ottimizzato in situ di Sedimenti per la

Compattazione e la decontaminazione tramite CEM ad Alta frequenza

Progetto volto a sviluppare un sistema innovativo di bonifica in situ deisedimenti marini inquinati da idrocarburi secondo la tecnica di ThermalEnhanced Soil Vapor Extraction - TESVE, dove il riscaldamento delmateriale avviene tramite irradiazione elettromagnetica aradiofrequenza e/o a microonde.

OBBIETTIVI decontaminazione spinta e una trasformazione morfologica del

materiale tempi rapidi di consolidamento ottimizzazione dei costi di realizzazione delle opere


Obiettivo 1: Assessment e requisiti del sistemaObiettivo 2: Dimostratore RF e sistema di

captazioneObiettivo 3: Realizzazione di un sistema

dimostrativo per prove in campoObiettivo 4: Test sperimentali in campo e

diffusione dei risultati

Sintesi del progetto


Obiettivo 1

Assessment e requisiti del

sistema

Campionamento ed Individuazione delle Caratteristiche dei Sedimenti Trattabili

Analisi In Laboratorio delle Caratteristiche chimico-fisiche,

microbiologiche, eco-tossicologiche e dielettriche dei substrati trattabili

Realizzazione di un Sistema di Prova "Lab-scale"

Definizione degli Input Progettuali generali del Sistema di Irradiamento e di

Captazione dei Fluidi

Modellistica e Simulazione del Campo Elettromagnetico

e Termico

L’attenzione è ricaduta su :

Autorità Portuale di Livorno

Autorità Portuale di Piombino

Autorità Portuale di Carrara

Porto di Carrara

Porto di Livorno

Campionamento ed Individuazione dei Sedimenti

Porto di Piombino Porto di Carrara

Fase preliminare di caratterizzazione finalizzata alla ricostruzionequalitativa di dettaglio dei sedimenti da trattare, tramite laraccolta di campioni significativi da sottoporre a:

Benna Van Veen utilizzata per la fase di campionamento

determinazioni analitiche

test sperimentali su scala dilaboratorio

Campionamento ed Individuazione dei Sedimenti

Analisi termogravimetrica Analisi Granulometrica

Calore specifico

Analisi morfologica e chimico/fisica

Analisi In Laboratorio Delle Caratteristiche

Realizzazione Di Un Sistema Di Prova "Lab-scale"

Caratteristiche tecniche setup sperimentale:

• 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.

Diverse curve di riscaldamento del sedimento nel reattore sottoposto a potenze emesse crescenti. (Risultati preliminari)


Modellistica E Simulazione CEM

0

200

400

600

800

1000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

13.5MHz27MHz40.5MHz80MHz

Dt[

h]

distanza dal centro del monopolo [m]

80 , 900 /T K C J K kg

Tt c

SAR

2( , , , )( , , , )tk SART x y z t

T x y z tt c c

F= 85 MHz


Sistema Di Irradiamento E Di Captazione Dei Fluidi

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 6m3 circa 12m3

Numero antenne 1 3

2 esperimenti

Esperimento piccola scala Esperimento dimostratore


Obiettivo 2

Dimostratore RF e sistema di captazione

Progettazione Sistema Di Antenne

Progettazione Del Sistema Di Captazione

Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del

Modello

Progettazione Sistema Sw Gestione Dati

Progettazione Sistema Di Generazione Del Campo E.M.


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

Progettazione Sistema Di Antenne (1)

R [

Ω]

X[Ω

]

% acqua % acqua



Inizio del trattamento Fine del trattamento

Distribuzione del campo elettrico nel sedimento

Eps_r = 20Sigma = 0.23 S/m

Eps_r = 2.5Sigma = 0.0003 S/m

Inizio del trattamento(animazione al variare della fase)



Array di 3 antenne


Sistema Di Generazione Del Campo E.M. e Prototipo Dell’Antenna

RF POWER UNIT

220V

300W

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

PrototipoAntenna


Progettazione Sistema SW Gestione Dati


Elemento radiante singolo

Sistema di captazione e trattamento dei vapori

Contenitore del sedimento

Sedimento

Circa 6m3

Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del Modello e Progettazione Del Sistema Di Captazione (1) [in progress]

Generatore segnale RF

RF POWER UNIT

Sonde di temperatura

• 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

Realizzazione E Sperimentazione Di Un Dimostratore E Verifica Del Modello e Progettazione Del Sistema Di Captazione (2)

[in progress]


Obiettivo 3

Realizzazione di un sistema

dimostrativo per prove in campo

Modellistica, Simulazione Del Sistema E Sicurezza

Progettazione E Realizzazione Del Dimostratore

Obiettivo 4

Test sperimentali in campo e

diffusione dei risultati

Allestimento Prove Sperimentali

Prove sperimentali

Analisi Risultati E Feedback Per Modifiche

Ed AggiustamentiSpecifiche Definitive Per La Realizzazione Di Un Impianto

Pilota Su Media Scala E Diffusione Dei Risultati


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)

Modellistica, Simulazione Del Sistema E Sicurezza[in progress]


3 elementi radianti

Sistema di captazione e trattamento dei vapori

Contenitore del sedimento

Sedimento

Progettazione E Realizzazione Del Dimostratore [in progress]

RF RF

Circa 12 m3

(3m X 2m X 2m)

Generatore segnale RF Remote control

e datamanager

Sonde di temperatura


Conclusioni

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


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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