Fotodegradazione di derivati fenolici sensibilizzata da sostanze organiche isolate da biomasse residuali

Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo lo studio dei processi fotodegradativi di alcuni derivati fenolici, in presenza di Sostanze Bio-Organiche (SBO) isolate da biomasse residuali ed utilizzate come agenti sensibilizzanti. La SBO utilizzata per le prove fotocatalitiche è il CVT-230, di cui verranno riportati in seguito la descrizione del processo industriale di isolamento (su scala pilota) e alcuni studi di caratterizzazione. L'indagine delle proprietà fotosensibilizzanti e lo studio del processo fotocatalitico a livello sperimentale sono state pianificate e condotte secondo i seguenti punti: - Studio delle cinetiche del processo primario di abbattimento dei derivati fenolici. A livello reattoristico, le cinetiche sono state condotte in due fotoreattori differenti, dei quali si paragonano le prestazioni. Verranno anche confrontati i comportamenti dei diversi substrati rispetto all'irraggiamento in presenza del CVT-230. - Influenza della concentrazione di CVT-230 e della presenza di ossigeno sull'efficienza del processo primario di abbattimento. - Ipotesi sulle specie reattive protagoniste del processo fotocatalitico. Questo studio è stato condotto sia mediante l'analisi dell'effetto di diversi scavenger di specie reattive sull'efficienza dell'abbattimento del substrato organico, sia mediante alcune tecniche di spin trapping in risonanza paramagnetica elettronica. Si è potuto, quindi, ipotizzare quali specie reattive ricoprono un ruolo importante e quali no, a seconda del sistema di reazione studiato. - Valutazione della tossicità delle soluzioni e della sua evoluzione durante il trattamento fotochimico. L'esecuzione dei test di tossicità è importante poichè, durante i processi fotochimici, alla scomparsa dei substrati si accompagna la formazione dei prodotti intermedi di degradazione, che possono accumularsi nel sistema ed eventualmente evolvere, nel caso di processi ossidativi, a CO2, H2O e ioni inorganici. Sono stati realizzati dei saggi di tossicità, utili dal punto di vista applicativo per fornire informazioni riguardo agli effetti che le diverse sostanze presenti al termine del trattamento fotodegradativo possono avere sugli organismi viventi. - Ricerca di sinergie tra il CVT-230 ed altri sistemi fotocatalitici noti. Assodate le capacità fotosensibilizzanti delle SBO, si è provato ad individuare l'esistenza di effetti sinergici con il diossido di titanio ed il perossido di idrogeno, entrambi fotocatalizzatori largamente impiegati nei processi di ossidazione avanzata per applicazioni ambientali. Lo studio delle molteplici variabili coinvolte in questi processi fotodegradativi è stato condotto mediante la realizzazione di alcuni disegni sperimentali, abbracciando così un approccio chemiometrico nell'analisi del sistema di reazione. - Scaling-up del sistema. Identificate le condizioni ottimali per la conduzione delle prove fotocatalitiche, queste sono state applicate in un fotoreattore solare, presso il Politecnico di Valencia (Spagna). Si sono studiate analogie e differenze tra questo impianto pilota a completa illuminazione solare ed i fotoreattori utilizzati in laboratorio, contraddistinti non solo da una sorgente di radiazione simulata, ma anche da volumi di soluzioni trattati inferiori di 2-3 ordini di grandezza rispetto al sistema messo a punto dal gruppo di ricerca spagnolo.