COMPONENTI DEL GRUPPO |
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Mauro Scungio
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ricercatore rtd-A |
DEIM - Università della Tuscia |
Marco Barbanera
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ricercatore rtd-A |
DEIM - Università della Tuscia |
Giorgio Buonanno
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professore ordinario |
Università Parthenope, Napoli |
Andrea Nicolini
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professore associato |
Università di Perugia |
Fausto Arpino
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professore associato |
Università di Cassino |
Luca Stabile |
ricercatore rtd-B |
Università di Cassino |
Gianluca Cavalaglio |
ricercatore rtd-A |
Università di Perugia |
Gino Cortellessa |
ricercatore rtd-A |
Università di Cassino |
Il gruppo di ricerca di Fisica Tecnica nasce dalla collaborazione tra le Università della Tuscia, Napoli Parthenope, Cassino e Perugia. Le attività di ricerca riguardano sia tematiche di base della Fisica Tecnica e della Metrologia relative a misure termiche, fluidodinamiche e ambientali sia la valorizzazione delle biomasse per la produzione di biocombustibili e biochemicals, con particolare attenzione alla sostenibilità ambientale delle filiere
Tematiche di ricerca
Gli argomenti di ricerca sono relativi a quattro aree principali:
- Termo-fluidodinamica. Le attività in questa area sono relative alla caratterizzazione e allo studio, sperimentale e numerico, di problemi termo-fluidodinamici relativi a flussi liberi e confinati in regime laminare e turbolento, in condizioni sia isoterme che non isoterme (trasmissione del calore)
- Metrologia per il monitoraggio ambientale. In questa area le attività sono relative alla misura delle emissioni di inquinanti da impianti industriali a allo studio della successiva dispersione in atmosfera e ricaduta in ambiente, mediante l’ausilio di software dedicato e misure sperimentali
- Valorizzazione energetica delle biomasse. Le attività riguardano la caratterizzazione chimico-fisica delle biomasse e lo studio di processi innovativi di trasformazione energetica e industriale mediante prove sperimentali e l'impiego di software commerciali per la modellazione e l'ottimizzazione di processi complessi.
- Sostenibilità ambientale di prodotti e processi. Le attività riguardano l'applicazione e lo sviluppo dei principali strumenti per analisi di sostenibilità basate su un approccio di ciclo di vita (Life Cycle Assessment, Life Cyle Costing, Social Life Cyle Analysis).
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Strumentazione per la misura/campionamento delle polveri atmosferiche
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Simulazione numerica 3D del flusso su una micro turbina eolica ad asse verticale di uso domestico
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Tracciante illuminato da un laser per una misura di un campo di moto mediante tecnica PIV in galleria del vento
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Misura di concentrazione in numero e distribuzione dimensionale di nanoparticelle in emissione da un impianto di incenerimento
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Linee di flusso sulla superficie di un veicolo ad elevata efficienza energetica ottenute mediante simulazione CFD
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Strumentazione per la misura della durabilità meccanica del pellet
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Bio-olio ottenuto da digestato solido mediante processo di liquefazione a microonde
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Strumentazione per l'analisi termogravimetrica di biomasse
Progetti finanziati
- 2016. Convenzione di ricerca “Protocollo per il monitoraggio dell’esposizione alle polveri durante le operazioni di dismissione di centrali nucleari”. SOGIN S.p.A.
- 2016. Convenzione di ricerca “Analisi ed ottimizzazione delle prestazioni di una micro turbina eolica ad asse verticale attraverso modelli in scala testati in galleria del vento”. Arken S.p.A.
- 2017. Convenzione di ricerca relativa allo sviluppo di tecniche di controllo e all’analisi CFD del flusso sulle pale di una micro turbina eolica. Arken S.p.A.
- 2017. Convenzione di ricerca “Modellazione della ricaduta al suolo degli inquinanti emessi in atmosfera dall’impianto di produzione di cemento Costantinopoli in Barile (PZ)”. Cementeria Costantinopoli S.r.l.
- 2018. Convenzione di ricerca relativa alla caratterizzazione delle emissioni di polveri ultrafini dall’impianto di incenerimento di rifiuti A2A di Acerra (NA) e alla simulazione della ricaduta nelle zone limitrofe. A2A Ambiente S.p.A.
- 2017-. “AppEcoBIO ovvero un’applicazione per l’autocertificazione ambientale per l’agricoltura biologica”, PSR Umbria 2014-2020, Sottomisura 16.2 - Intervento 16.2.2
- 2012-2016. "FFW - Liquid and Gas Fischer Tropsch Fuel Production From Olive Industry Waste: Fuel From Waste", VII Programma Quadro (SME-targeted Collaborative Project; Work programme topics addressed: ENV.2012.6.3-1).
- 2014-."BIT3G -Bioraffineria di III generazione integrata nel territorio", finanziato dal Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca con bando competitivo Decreto Direttoriale 12 Luglio 2012.
- 2014-2015. “Bovineprint2020", PSR Umbria 2007-2013, Asse 1 - Misura 1.2.4.
- 2010-2015."Bioetanolo di II generazione e biocombustibili ad elevato indice di sostenibilità ambientale - BIOETA2", finanziato dal Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare
Strumentazione di ricerca in dotazione
MISURE FLUIDODINAMICHE/TERMICHE
- Galleria del vento a circuito chiuso e camera aperta tipo Eiffel
- Sistema di misura dei campi di moto dei fluidi Particle Image Velocimetry (PIV)
- Termocoppie e termoresistenze di svariate tipologie e prestazioni, anemometri e termo-igrometri con relativi sistemi di controllo (multimetri)
THERMAL AND FLUID DYNAMIC MEASUREMENTS
- Eiffel-type, closed circuit, open chamber wind tunnel equipment
- Particle Image Velocimetry (PIV) measurement system
- Thermocouple and thermoresistances, anemometers and thermo-hygrometers with relative control systems (multimeters)
MISURA/CAMPIONAMENTO POLVERI ATMOSFERICHE
- Campionamento/misura del PM
• campionatore gravimetrico/teste di campionamento (PM10, PM2.5, PM1)
• 1 Nanoparticle Aerosol Sampler TSI 3089
- Misuratori di concentrazione in numero e distribuzione dimensionale di particelle ultrafini
• 2 Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) TSI 3936
• 1 Aerodynamic Particle Sizer Spectrometer (APS) TSI 3321
• 2 Condensation Particle Counter (CPC) TSI 3775 (butanolo)
• 1 Fast Mobility Particle sizer (FMPS) TSI 3091
• 1 Nanoparticle Surface Aerosol Monitor (NSAM) TSI 3550
• 1 termo-diiluitore per particelle sub-micrometriche
• 1 Diluitore per APS
- Sistemi di generazione/calibrazione
• 1 monodisperse aerosol generation system (TSI 3940)
• 1 Aerosol electrometer TSI 3068B
• 1 Super-micron aerosol disperser Palas
• 4 Philips Nanotracer/Testo Discmini
• 1 CPC TSI 3007
• 1 Nanoscan SMPS TSI 3910
• 1 Optical Particle Sizer 3330
• 1 DustTrak photometer 8534
• 1 Aethalometer AE51 BC monitor
VALORIZZAZIONE ENERGETICA DELLE BIOMASSE
- Caratterizzazione chimico-fisica
• Mulino Retsch SM 2000
• Analizzatore termogravimetrico LECO TGA701
• Calorimetro isoperibolico AC-350 LECO
• TekPro New Holmen Ligno Tester
• Mineralizzatore Milestone Ethos One
• Spettrometro ICP-OES PerkinElmer (Optima-8000)
• n. 2 Bioreattori Sartorius (5litri)
• Pellettizzatrice Smartec PLT 100
• Impianto pretrattamento di steam explosion
SOFTWARE
- Software di calcolo della ricaduta di inquinanti emessi CALPUFF, software di calcolo CFD Comsol Multiphysics, software di calcolo CFD Ansys, codice di calcolo CFD proprietario AC-CBS, Software per la generazione di griglie di calcolo CFD Pointwise, Software Simapro per analisi LCA
MEASUREMENT/SAMPLING OF AIRBORNE PARTICLES
• gravimetric sampler (PM10, PM2.5, PM1)
• 1 Nanoparticle Aerosol Sampler TSI 3089
- Measuremets of ultrafine particle number concentration and size distribution
• 2 Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) TSI 3936
• 1 Aerodynamic Particle Sizer Spectrometer (APS) TSI 3321
• 2 Condensation Particle Counter (CPC) TSI 3775 (buthanol)
• 1 Fast Mobility Particle sizer (FMPS) TSI 3091
• 1 Nanoparticle Surface Aerosol Monitor (NSAM) TSI 3550
• 1 termo-diiluitor for sub-micrometric particles
• 1 Diluitor for APS
- Generation/calibration systems
• 1 monodisperse aerosol generation system (TSI 3940)
• 1 Aerosol electrometer TSI 3068B
• 1 Super-micron aerosol disperser Palas
• 4 Philips Nanotracer/Testo Discmini
• 1 CPC TSI 3007
• 1 Nanoscan SMPS TSI 3910
• 1 Optical Particle Sizer 3330
• 1 DustTrak photometer 8534
• 1 Aethalometer AE51 BC monitor
BIOMASS VALORIZATION TO ENERGY
- Chemical-physical characterization
• Cutting Mill Retsch SM 2000
• Thermogravimetric Analyzer
• Elemental analyzer Truspec CHN LECO
• Isoperibol Calorimeter AC-350 LECO
• TekPro New Holmen Ligno Tester
• Microwave digestion system Milestone Ethos One
• Spectrometer ICP-OES PerkinElmer (Optima-8000)
• n. 2 Bioreattori Sartorius (5litri)
• Pelletizing machine Smartec PLT 100
• Steam explosion pilot plant
SOFTWARE
- Atmospheric pollution dispersion software CALPUFF, CFD software Comsol Multiphysics, CFD software Ansys, self-developed CFD software AC-CBS, CFD mesh generation software Pointwise, SimaPro software for LCA analysis
Pubblicazioni recenti
- Scungio, M., Arpino, F., Focanti, V., Profili, M., Rotondi, M. Wind tunnel testing of scaled models of a newly developed Darrieus-style vertical axis wind turbine with auxiliary straight blades. Energy Conversion and Management. Volume 130, 15 December 2016, Pages 60-70
- Scungio, M., Buonanno, G. Arpino, F., Ficco, G. Influential parameters on ultrafine particle concentration downwind at waste-to-energy plants. Waste Management. Volume 38, Issue 1, 2015, Pages 157-163
- Cortellessa, G., Arpino, F., Fraia, S.D., Scungio, M. Two-phase explicit CBS procedure for compressible viscous flow transport in porous materials. International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow. Volume 28, Issue 2, 2018, Pages 336-360
- Scungio, M., Arpino, F., Cortellessa, G., Buonanno, G. Detached eddy simulation of turbulent flow in isolated street canyons of different aspect ratios. Atmospheric Pollution Research. Volume 6, Issue 2, 2015, Pages 351-364
- Scungio, M., Arpino, F., Stabile, L., Buonanno, G. Numerical simulation of ultrafine particle dispersion in urban street canyons with the Spalart-Allmaras turbulence model. Aerosol and Air Quality Research. Volume 13, Issue 5, 2013, Pages 1423-1437
- Neft, I., Scungio, M., Culver, N, Singh, S. Simulations of aerosol filtration by vegetation: Validation of existing models with available lab data and application to near-roadway scenario. Aerosol Science and Technology. Volume 50, Issue 9, 24 June 2016, Pages 937-946
- Buonanno, G., Ficco, G., Stabile, L. Size distribution and number concentration of particles at the stack of a municipal waste incinerator. Waste Management. Volume 29, Issue 2, February 2009, Pages 749-755
- Arpino, F., Ciccolella, M., Cortellessa, G., Massarotti, N., Mauro, A. Influence of one porous layer insert on the transient heat transfer in a tall annulus in presence of large source terms. International Journal of Heat and Technology. Volume 35, Issue Special Issue 1, September 2017, Pages S478-S484
- Arpino, F., Cortellessa, G., Frattolillo, A. Experimental and numerical assessment of photovoltaic collectors performance dependence on frame size and installation technique. Solar Energy. Volume 118, August 01, 2015, Pages 7-19
- Arpino, F., Cortellessa, G., Dell'Isola, M., Scungio, M., Focanti, V., Profili, M., Rotondi, M. CFD simulations of power coefficients for an innovative Darrieus style vertical axis wind turbine with auxiliary straight blades. Journal of Physics: Conference Series. Volume 923, Issue 1, 20 November 2017, Article number 012036
- C Buratti, D Foschini, M Barbanera, F Fantozzi (2018). Fermentable sugars production from peach tree prunings: Response surface model optimization of NaOH alkaline pretreatment. Biomass & Bioenergy 112, 128-137
- Buratti C., Fantozzi F., Barbanera M., Lascaro E., Chiorri M., Cecchini L., 2017. Carbon footprint of conventional and organic beef production systems: an Italian case study. Sci. Total Environ. 76, 129–137
- Buratti C., Barbanera M., Lascaro E., Cotana F., 2017. Optimization of torrefaction conditions of coffee industry residues using desirability function approach. Waste Management 73, 523-53
- P. Bartocci, A. Anca-Couce, K. Slopiecka, S. Nefkens, N. Evic, S. Retschitzegger, M. Barbanera, C. Buratti, F. Cotana, G. Bidini, F. Fantozzi (2017). Pyrolysis of pellets made with biomass and glycerol: kinetic analysis and evolved gas analysis, Biomass & Bioenergy 97, 11-19
- Barbanera M, Lascaro E., Stanzione V., Esposito A., Altieri R., Bufacchi M. (2016). Characterization of pellets from mixing olive pomace and olive tree pruning. Renewable Energy 88, 185-191
- Buratti C, Mousavi S., Barbanera M., Lascaro E., Cotana F., Bufacchi M. (2016). Thermal behaviour and kinetic study of the olive oil production chain residues and their mixtures during co-combustion. Bioresource Technology 214, 266-275
- Cotana F, Buratti C, Barbanera M, Lascaro E (2015). Optimization of the steam explosion and enzymatic hydrolysis for sugars production from oak woods. Bioresource Technology 198, 470-477
- Buratti C, Barbanera M, Bartocci P, Fantozzi F (2015). Thermogravimetric analysis of the behavior of sub-bituminous coal and cellulosic ethanol residue during co-combustion. Bioresource Technology 186, 154-162
- C. Buratti, M. Barbanera, F. Testarmata, F. Fantozzi (2015). Life Cycle Assessment of organic waste management strategies: an Italian case study. Journal of Cleaner Production 89, 125-136
- Rinaldi S., Barbanera M. Lascaro E., (2014). Assessment of carbon footprint and energy performance of the extra virgin olive oil chain in Umbria, Italy. Sci. Total Environ. 482, 71-79