Il progetto SELWA (SELf-cleaning ceramic membranes for Water and Agro-food by-products, ovvero membrane ceramiche autopulenti per il trattamento delle acque e acque reflue agroalimentari mira a contribuire ad una svolta tecnologica nel trattamento delle acque e/o delle acque reflue agroalimentari. L’obiettivo è sviluppare nuove strutture ceramiche porose attraverso materiali e strategie costruttive innovative con proprietà piezoelettriche e antivegetative da applicare come membrane per la microfiltrazione. Il miglioramento delle proprietà antivegetative sarà raggiunto ottimizzando l’architettura e sfruttando l’effetto piezoelettrico, ovvero la possibilità di mettere in vibrazione le membrane applicando un campo elettrico alternato. Le strutture delle membrane ceramiche basate su materiali piezoelettrici possono generare ultrasuoni dall’interno del materiale durante la filtrazione per prevenire i depositi di materiale. Tale risultato sarà ottenuto garantendo atossicità, elevate prestazioni piezoelettriche, resistenza contro ambienti corrosivi e selettività e produttività a lungo termine con un’elevata concentrazione di alimentazione. Le sfide saranno affrontate seguendo un approccio interdisciplinare strutturato in tre stadi:

1. progettazione delle architetture delle membrane e dei loro processi di fabbricazione per produrre materiali piezoelettrici senza piombo e membrane con microstrutture ingegnerizzate su misura per la microfiltrazione;
2. test delle membrane ceramiche in ambienti pertinenti per studiarne le prestazioni in termini di produttività, selettività e indice di sporcamento a diverse configurazioni di lavoro (ad es. tipo di alimentazione e ampiezza e frequenza della tensione applicata);
3. studio dell’effetto dell’anisotropia e della morfologia della porosità sulle proprietà piezoelettriche dei fenomeni chimico-fisici coinvolti che influenzano le prestazioni della membrana.

Questi obiettivi richiedono processi di produzione innovativi dei materiali e test dedicati su un sistema prototipale. Il consorzio è costituito da due gruppi (CNR e PoliMi) coordinati da giovani ricercatori (Dr. Pietro Galizia e Prof. Davide Mombelli), supportati da colleghi più esperti con competenze in processi ceramici innovativi e stampa 3D, tecnologia delle membrane, caratterizzazione microstrutturale, meccanica e piezoelettrica e con consolidata reputazione internazionale. Il Dipartimento di Meccanica è coinvolto come partner tecnico-scientifico del progetto per quando riguarda l’utilizzo della tecnologia additiva Binder Jetting per la produzione delle suddette membrane autopulenti. Il progetto si struttura su due anni ed è finanziato dal bando PRIN2022.