New technology for thermal desorption feeding with concentrating solar power (csp) system [Nuove tecnologie per il desorbimento termico alimentato con solare a concentrazione]
In questa tesi di dottorato vengono riportate le attività di ricerca incentrate sulla valutazione del Desorbimento Termico (DT) come tecnologia di bonifica di suoli e sedimenti contaminati, con particolare attenzione all'integrazione di fonti energetiche rinnovabili nel processo. Indagini di laboratorio hanno dimostrato che il DT è altamente efficace anche in matrici con significativa contaminazione da idrocarburi, rispettando i requisiti normativi in condizioni operative ottimizzate a bassa temperatura. Parallelamente, lo studio ha esplorato il potenziale di biochar derivato dalla pirolisi di biomasse, utilizzato come materiale adsorbente sostenibile per gestire gli inquinanti desorbiti, evidenziandone le prestazioni promettenti come alternativa ai convenzionali carboni attivi nelle Unità di Trattamento dei Vapori. La seconda parte della tesi ha riguardato attività di modellazione numerica avanzata e simulazione, eseguite mediante fluidodinamica computazionale (CFD) con Ansys Fluent e tramite personalizzazione delle simulazioni mediante User-Defined Functions (UDF), per progettare un sistema di DT alimentato da fonti rinnovabili. La configurazione proposta, studiata con riferimento alle coordinate geografiche specifiche di Gela (CL, Italia), si basa sull’accoppiamento di un sistema energetico con solare a concentrazione, in particolare i collettori parabolici lineari e Therminol-VP1 come fluido termovettore, con tubi di riscaldamento conduttivo, traendo ispirazione da soluzioni industriali esistenti di DT per la bonifica di matrici solide contaminate da idrocarburi, ma estendendo al contempo l’approccio all’integrazione di energie rinnovabili. La fase di modellazione ha richiesto diverse ipotesi semplificative per gestire la complessità dei processi di trasferimento di calore coinvolti, ma ha dimostrato con successo la fattibilità per la sostituzione dei sistemi energetici convenzionali e di origine fossile con sistemi ad energia solare termica. Inoltre, è stato studiato uno scenario alternativo in cui il medesimo tubo di riscaldamento è stato riutilizzato come sistema geotermico "Borehole Thermal Energy Storage" (BTES), evidenziando la doppia applicabilità del modello configurato sia per la bonifica sia per lo stoccaggio geotermico come opzione di riutilizzo del sito. I risultati finali confermano che il DT, se combinato con tecnologie solari termiche, può essere considerato una strategia di bonifica valida e sostenibile. Le simulazioni indicano che una soluzione progettuale scalabile è tecnicamente realizzabile, mentre la valutazione economica preliminare evidenzia la potenziale competitività di tali sistemi se supportati da un progetto ottimizzato e da futuri abbattimenti dei costi. Questa ricerca fornisce quindi un contributo fondamentale all’avanzamento del DT verso applicazioni in scala pilota e in larga scala alimentate da energie rinnovabili, ottimizzando sia l’intensità energetica sia l’impatto ambientale dei trattamenti termici convenzionali che solitamente implicano l’uso di combustibili fossili.
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