Titolari:

Università degli Studi di Padova

Università degli Studi di Torino

Inventori:

Giorgia Franchin, Marco Lorenzo D’Agostini, Paolo Colombo, Alberto Conte, Valentina Crocellà, Margherita Cavallo, Natale Gabriele Porcaro, Francesca Carla Bonino

Parole chiave: Zeolite A, manifattura additiva, setacci molecolari, anidride carbonica

Numero priorita: IT102023000013929

Abstract:

Lo scopo dell’invenzione è la produzione di monoliti di zeolite A (LTA), ottenuti mediante tecniche innovative di sintesi con trattamenti termici a bassa temperatura e a pressione ambiente. Il metodo permette la stampa 3D di oggetti monolitici con disegni ottimizzati, grazie alla cristallizzazione del prodotto che avviene contestualmente alla solidificazione del componente. Tali zeoliti di tipo A sono utilizzabili per applicazioni di catalisi o adsorbimento selettivo per acqua e anidride carbonica.

Descrizione:

Il processo di cristallizzazione di zeoliti A consiste nella miscelazione di una soluzione acquosa di sodio alluminato con una sospensione colloidale di silice amorfa. A differenza dei comuni processi di sintesi idrotermale, non è previsto l’utilizzo di reattori in funzione per giorni ad elevate pressioni e temperature, e il prodotto finale è strutturalmente stabile e con un alto grado di purezza. Questo metodo non necessita di passaggi intermedi di solidificazione o invecchiamento del gel di sintesi prima della cristallizzazione. Inoltre, aggiungendo un agente stabilizzante, è possibile ottenere una pasta con proprietà reologiche adatte alla Manifattura Additiva con Direct Ink Writing. La possibilità di formare i monoliti tramite questa tecnica conferisce un elevato grado di controllo sulla geometria e sulle caratteristiche di trasporto di massa in flusso, rispetto ai tradizionali letti granulari o monoliti estrusi.

Vantaggi:

• Produzione di zeolite A pura direttamente in forma di monolite invece che di polvere, senza separazione del prodotto per filtrazione o centrifugazione;
• Costo limitato di produzione, senza necessità di processi idrotermali;
• Sintesi robusta, ripetibile e facilmente scalabile in ambito industriale;
• Facilità di modifica del design di materiale stampabile.

Applicazioni:

• Stampa 3D di monoliti di zeolite (tecnologia Direct Ink Writing): controllo efficace delle perdite di carico e dei tempi di contatto rispetto ai letti granulari;
• Adsorbimento selettivo di anidride carbonica (Carbon Capture) da fonti industriali (Post-Combustion Capture) o da atmosfera (Direct Air Capture);
• Purificazione di fasi acquose da inquinanti cationici tramite scambio ionico;
• Processi catalitici: riduzione catalitica selettiva di ossidi di azoto, conversione del metanolo in olefine;
• Disidratazione di flussi gassosi per adsorbimento selettivo di acqua.