Preparation and characterization of multifunctional bio-based polymers exhibiting enhanced properties

Driven by environmental reasons and the expected depletion of crude oil, bio-based polymers are currently undergoing a renaissance in the attempt to replace fossil-based ones. The present work aims at contributing in the development of the steps that start from biomass and move to new polymeric multifunctional materials. The study focuses on two bio-based building blocks (itaconic and vanillic acids) characterized by exploitable functionalities, i.e. a lateral double bond and a substituted aromatic ring respectively, able to confer interesting properties to the final polymers. The lateral double bond of dimethyl itaconate was functionalized via thia-Michael addition reaction obtaining a thermo-stable building block that can undergo polycondensation under classical conditions of reaction. The addition of a long lateral chain allows the polymer to express antimicrobial activity against Staphylococcus aureus making it attractive for packaging and targeting antimicrobial applications. Moreover, the architecture of the homopolymer was modified by means of copolymerization with dimethyl 2,5-furandicarboxylate thus improving the rigidity and obtaining a thermo-processable material. Potential applications as thermoset or thermoplastic material have been discussed. As concerns vanillic acid, the presence of aromatic rings on the polymer backbone imparts high thermal stability, but brittle behaviour in the homopolymer. Therefore, the architecture of the polyester was successfully tuned by means of copolymerization with a flexible bio-based comonomer, i.e. ω-pentadecalactone, providing processable random copolymers. An in depth investigation of water transport mechanism has been undertaken on the synthesized polyesters. Since the copolymers present a succession of aromatic and aliphatic units, as a consequence of the chemical structure water vapor permeability interposes between polyethylene and poly(ethylene terephthalate) proving that the copolyesters are suitable for packaging applications. Moving towards a sustainable model of development, novel sustainable synthetic pathways for the eco-design of new bio-based polymeric structures with high value functionalities and different potential applications have been successfully developed.

Sviluppo di processi di comunicazione aptici tra uomo e macchina

La ricerca si focalizza sul rapporto tra tecnologie abilitanti e corpo umano. La miniaturizzazione delle tecnologie, unita alla loro maggiore diffusione negli ambienti, porta ad interrogarsi sull’efficacia dell’integrazione di esse con corpo e attività ad esso connesse. Il contesto problematico della ricerca riguarda i dispositivi indossabili e il progetto di soluzioni destinate a risolvere inediti bisogni o potenziare i sensi umani. La letteratura scientifica e i casi studio circoscrivono il piede come efficace piattaforma per la sperimentazione di interfacce aptiche di comunicazione uomo/macchina, atte a connettere il corpo con informazioni referenziate all’ambiente. Il piede, elemento motorio duplice e simmetrico, ha un’elevata qualità percettiva ed è morfologicamente adeguato all’applicazione di tecnologie emergenti. La posizione di soglia, tra spazio e corpo, consente la raccolta di stimoli da entrambe le aree. La bibliografia evidenzia quanto la pressione, rispetto alla vibrazione, sia preferibile nella comunicazione aptica in quanto componente naturale dei linguaggi relazionali del corpo. Dall’analisi multidisciplinare emerge infine l’opportunità di sviluppo del ritmo come componente strutturale dei messaggi. I legami relazionali tra ritmo, corpo e comportamenti umani sono evidenti in molteplici meccanismi: trascinamento ritmico, mimesi ritmica, sincronia. La messa in relazione di piede, pressione e ritmo diventa affordance dello spazio, capace di suggerire, enfatizzare o attivare determinati comportamenti. L’unione di questi elementi è qui definita ritmica podotattile ed esplicitata nella tesi della descrizione delle sue caratteristiche, dalla circoscrizione di campi e azioni applicative e dalla raccolta dati sui test effettuati con i prototipi costruiti. Le analisi quantitative e qualitative dei dati di lettura del movimento e delle emozioni dimostrano quanto l’utilizzo di un linguaggio ritmico aptico nel piede esprima elevate potenzialità di integrazione con il corpo nel rispetto del comfort e dell’equilibrio attentivo nei flussi di azione preesistenti. I risultati aprono riflessioni su nuove applicazioni progettuali nel campo museale, lavorativo e urbano.

Criteri e strumenti per l'applicazione dell'H-BIM. La gestione digitalizzata dei processi tra teoria e prassi

La ricerca si pone l’obiettivo di analizzare strumenti e metodi per l’applicazione dell’H-BIM comprendendone le criticità e fornendo soluzioni utili in questo campo. Al contempo la finalità non è circoscrivibile alla semplice produzione di modelli 3D semanticamente strutturati e parametrici a partire da una nuvola di punti ottenuta con un rilievo digitale, ma si propone di definire i criteri e le metodiche di applicazione delle H-BIM all’interno dell’intero processo. L’impostazione metodologica scelta prevede un processo che parte dalla conoscenza dello stato dell’arte in tema di H-BIM con lo studio dell’attuale normativa in materia e i casi studio di maggior rilevanza. Si è condotta una revisione critica completa della letteratura in merito alla tecnologia BIM e H-BIM, analizzando esperienze di utilizzo della tecnologia BIM nel settore edile globale. Inoltre, al fine di promuovere soluzioni intelligenti all’interno del Facility Management è stato necessario analizzare le criticità presenti nelle procedure, rivedere i processi e i metodi per raccogliere e gestire i dati, nonché individuare le procedure adeguate per garantire il successo dell’implementazione. Sono state evidenziate le potenzialità procedurali e operative legate all’uso sistematico delle innovazioni digitali nell’ottica del Facility Management, oltre che allo studio degli strumenti di acquisizione ed elaborazione dei dati e di post-produzione. Si è proceduto al testing su casi specifici per l’analisi della fase di Scan-to-BIM, differenziati per tipologia di utilizzo, data di costruzione, proprietà e localizzazione. Il percorso seguito ha permesso di porre in luce il significato e le implicazioni dell’utilizzo del BIM nell’ambito del Facility Management, sulla base di una differenziazione delle applicazioni del modello BIM al variare delle condizioni in essere. Infine, sono state definite le conclusioni e formulate raccomandazioni riguardo al futuro utilizzo della tecnologia H-BIM nel settore delle costruzioni. In particolare, definendo l’emergente frontiera del Digital Twin, quale veicolo necessario nel futuro della Costruzione 4.0.

Infezioni a trasmissione materno-fetale: impatto del colloquio specialistico esperto sulla paziente in gravidanza.

INTRODUZIONE: Un’inadeguata informazione in gravidanza può condurre ad una sovrastima della percezione del rischio materno-fetale da parte della paziente. OBIETTIVI: Dimostrare l’impatto di un colloquio medico con operatori esperti nel campo delle infezioni materno-fetali sull’ansia materna e sulla propensione della paziente a interrompere la gravidanza. DISEGNO DELLO STUDIO: Studio monocentrico osservazionale prospettico di coorte su una serie consecutiva di 185 pazienti con diagnosi confermata di malattia infettiva in gravidanza. Il livello di preoccupazione materna è stato investigato tramite tre questionari sottoposti alla paziente prima e dopo il colloquio medico con operatori esperti e in seguito alla diagnostica ecografica di approfondimento. RISULTATI: 171 pazienti (92.4%) hanno compilato la Scala Visuo-Analogica (VAS) sulla preoccupazione materna prima e in seguito al colloquio medico, e ciò ha mostrato decremento significativo nel livello di ansia (VAS, −25,8; CI 95%, da−29,9 a −21,7). Livelli più alti di preoccupazione hanno presentato meno margine di riduzione, e le infezioni ad alto rischio di danno fetale si sono mostrate correlate ad un minore decremento nello stato di ansia materna. Nel gruppo delle 82 pazienti (53,2%) che hanno eseguito una diagnostica ecografica di secondo livello, la preoccupazione materna è risultata significativamente minore rispetto a quella registrata dopo il consulto medico (VAS, −16,6; CI del 95%, da−22,9 a −10,3). Si è inoltre mostrata una diminuzione della propensione all’interruzione di gravidanza prima e dopo il colloquio medico (VAS, −19,4; intervallo di confidenza del 95%, da−23,6 a −15,2). Nelle 73 pazienti (45,1%) che hanno eseguito una ecografia morfologica di secondo livello, si è mostrata una riduzione nella tendenza all’interruzione di gravidanza (VAS, −13.4; CI 95%, da−19,1 a −7.7). CONCLUSIONI: Un colloquio medico esperto nel campo delle infezioni materno-fetali può diminuire l’ansia materna migliorando la qualità della vita durante la gestazione, e ridurre la propensione della paziente all’interruzione volontaria di gravidanza.

Processi e pratiche di Innovazione Responsabile: il ruolo dell' Advanced Design nella trasformazione collaborativa dei territori

La ricerca indaga il rapporto tra Design e Innovazione Responsabile calandolo all’interno della relazione tra territorio e pratiche collaborative guidate dal design, ma anche legate al patrimonio culturale immateriale e a un sistema di conoscenza a quintupla elica. La necessità emergente di cura del futuro porta a rivedere il contesto del territorio come campo strumentale per la trasformazione degli individui e della comunità e a domandarsi in che modo il design possa supportare questo cambiamento, abilitando la produzione di conoscenza collaborativa. La ricerca parte dal dimostrare come il modello di innovazione recentemente proposto dalla Comunità Europea attraverso il concetto di Responsible Research Innovation (RRI), poi ripreso nella nozione di Responsible Innovation (RI), sia un campo aperto e responsivo: se integrato con altre discipline, in particolare con il design, può supportare lo sviluppo di processi, politiche, prodotti, servizi e comportamenti che rispettino la relazione tra società, ambiente, identità individuale e collettiva e i ritmi ad essi connessi. Partendo dal contesto sopra descritto, ci si chiede come il design e il designer possano integrare le dimensioni RI nei processi di progettazione, per innovare in modo collaborativo i territori. Si individua quindi nell’Advanced Design la metodologia che, grazie alla sua natura anticipatrice, collaborativa, trasformativa, riesce a coniugarsi virtuosamente con l’approccio RI e supportare il cambiamento in atto. L’intersezione di questi elementi porta alla creazione del Modello Advanced Design per/con l’Innovazione Responsabile (ADIR): un sistema multidimensionale per gruppi di innovazione (quintupla elica) che hanno l’obiettivo di rigenerare in modo collaborativo e inclusivo i territori. L’esperienza sul campo ha confermato come la struttura del modello, formata da un corpus di semi-lavorati, permetta di creare un proprio ritmo, una compenetrazione tra azioni e forme progettuali volti a mantenere il senso di comunità e il coinvolgimento degli attori, a creare relazioni, a sviluppare una trasformazione continua.

PCM-based battery thermal management systems, energy saving materials and LCA strategy for automotive

This PhD work arises from the necessity to give a contribution to the energy saving field, regarding automotive applications. The aim was to produce a multidisciplinary work to show how much important is to consider different aspects of an electric car realization: from innovative materials to cutting-edge battery thermal management systems (BTMSs), also dealing with the life cycle assessment (LCA) of the battery packs (BPs). Regarding the materials, it has been chosen to focus on carbon fiber composites as their use allows realizing light products with great mechanical properties. Processes and methods to produce carbon fiber goods have been analysed with a special attention on the university solar car Emilia 4. The work proceeds dealing with the common BTMSs on the market (air-cooled, cooling plates, heat pipes) and then it deepens some of the most innovative systems such as the PCM-based BTMSs after a previous experimental campaign to characterize the PCMs. After that, a complex experimental campaign regarding the PCM-based BTMSs has been carried on, considering both uninsulated and insulated systems. About the first category the tested systems have been pure PCM-based and copper-foam-loaded-PCM-based BTMSs; the insulated tested systems have been pure PCM-based and copper-foam-loaded-PCM-based BTMSs and both of these systems equipped with a liquid cooling circuit. The choice of lighter building materials and the optimization of the BTMS are strategies which helps in reducing the energy consumption, considering both the energy required by the car to move and the BP state of health (SOH). Focusing on this last factor, a clear explanation regarding the importance of taking care about the SOH is given by the analysis of a BP production energy consumption. This is why a final dissertation about the life cycle assessment (LCA) of a BP unit has been presented in this thesis.

Patrimoni storici e fondi speciali nelle biblioteche d'ateneo. Valutazione e impatto dell'Università

Quali benefici possono apportare alla società le biblioteche degli atenei che conservano patrimoni storici e fondi speciali? Per rispondere a questa domanda occorre indagare l’impatto delle loro attività, cioè il cambiamento che il contatto coi servizi della biblioteca determina in un individuo o in un gruppo, secondo la definizione della ISO 16439:2014. Scopo della ricerca è proporre una metodologia per valutare l’impatto delle iniziative di valorizzazione di tali patrimoni attuate dalle biblioteche degli atenei. Il campo d’indagine coincide con il contesto universitario pubblico italiano, osservato criticamente in una prospettiva internazionale grazie all’analisi di esperienze non italiane. Dopo un inquadramento storico della biblioteca di università e della sua apertura alla società, il lavoro si sofferma sull’interpretazione del concetto angloamericano di «special collections» ed esamina le più diffuse modalità di valorizzazione adottate dalle biblioteche di ateneo. Per disporre di un quadro sulla gestione dei patrimoni storici e dei fondi speciali nelle biblioteche degli atenei italiani, il lavoro ha previsto una ricerca sui sistemi bibliotecari degli atenei pubblici del nostro Paese. Le attività di valorizzazione svolte dalle biblioteche di ateneo possono contribuire allo sviluppo culturale del contesto in cui sono radicate, nell’ottica della Terza Missione dell’Università. Alle sollecitazioni della Terza Missione si aggiunge che i benefici della valorizzazione possono legarsi al concetto di «cultural welfare» e promuovere altresì il valore della biodiversità culturale, fattore concorrente alla realizzazione della società auspicata dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite. La tesi propone una metodologia per valutare la risposta delle biblioteche di ateneo che svolgono attività di valorizzazione dei patrimoni storici e dei fondi speciali rispetto alle cornici strategiche di Terza Missione e di Agenda 2030. A completamento della parte teorica, si presentano due casi studio posti a confronto, l’uno riferito alla Biblioteca Històrica della Universitat de València (Spagna) e l’altro alla Biblioteca Universitaria di Bologna.

Formare competenze per gestire processi di Open Innovation. Uno studio di caso.

Per comprende più a fondo il problema che le aziende affrontare per formare le persone in grado di gestire processi di innovazione, in particolare di Open Innovation (OI), è stato realizzato nel 2021 uno studio di caso multiplo di un percorso di educazione non formale all’OI realizzato dalla società consortile ART-ER e rivolto ai dottorandi degli atenei emiliano-romagnoli. Nella seconda fase di tale percorso formativo, per rispondere alle sfide di OI lanciate dalle aziende, sono stati costituiti 4 tavoli di lavoro. A ciascun tavolo di lavoro hanno preso parte 3/4 dottorandi, due referenti aziendali, un consulente e un operatore di ART-ER. Il campione complessivo era costituito da 14 dottorandi; 8 referenti aziendali di quattro aziende; 4 membri di una società di consulenza e 4 operatori della società consortile ART-ER. Il seguente interrogativo di ricerca ha guidato l’indagine: l’interazione tra i soggetti coinvolti in ciascun tavolo di lavoro – considerato un singolo caso - si configura come una Comunità di Pratica in grado di favorire lo sviluppo di apprendimenti individuali funzionali a gestire i processi di OI attivati nelle imprese? I dati sono stati raccolti attraverso una ricerca documentale a tavolino, focus group, interviste semistrutturate e un questionario semistrutturato online. L’analisi dei dati è stata effettuata mediante un’analisi qualitativa del contenuto in più fasi con l’ausilio del software MAXQDA. I risultati dimostrano che in tre casi su quattro, i tavoli di lavoro si sono configurati come una Comunità di Pratica. In questi tre tavoli inoltre è emerso lo sviluppo di alcune aree di competenza funzionali alla gestione dei processi di OI. Nella conclusione sono state presentate alcune proposte per la riprogettazione delle future edizioni del percorso formativo.

Il ruolo del corpo nell'educazione alla cittadinanza globale: processi di mobilitazione

La tesi colloca il corpo vissuto al centro dei processi di mobilitazione della cittadinanza globale. Riporta le fasi e i risultati di una Grounded Theory che mira a indagare come si sviluppano e prendono forma i processi di attivazione. I dati sono stati raccolti attraverso interviste a giovani attivisti appartenenti a organizzazioni della società civile impegnate in questioni globali. Da questa analisi emerge un modello che descrive l'emergere dell'attivazione come conseguenza concomitante di diversi processi: l'appartenenza dei soggetti a gruppi eterogenei e le loro esperienze di contatto diretto con l'ingiustizia sociale, entrambi visti come scambi incarnati che consentono la costruzione di nuovi orizzonti di significato; insieme queste co-occorrenze si combinano con un’azione conseguente. L'azione rafforza quindi sia la costruzione del significato sia l'appartenenza al gruppo stesso. Infine, la teoria emergente viene approfondita attraverso la discussione di dati provenienti da alcuni contesti educativi formali (scuole). L'intera ricerca mira a esplorare la transizione dalle teorie dell'educazione globale alla partecipazione attiva, la sua ambizione e il suo possibile contributo vanno verso la valorizzazione dei processi educativi incarnati volti a promuovere la mobilitazione.

Dispositivos de cuidados intermediários e a reestruturação produtiva em saúde - Os hospitais comunitários na Itália

A pesquisa-intervenção pretendeu cartografar e analisar os processos de trabalho e a produção de cuidados nos Hospitais Comunitários, enquanto dispositivos de cuidados intermediários da Região Emilia-Romagna, Itália. Nos diferentes encontros do percurso cartográfico, foram-se tecendo sentidos e contextos para aproximação do campo micropolítico, que na organização do estudo compõem as “pausas”, adensamentos que construíram ferramentas de intervenção e leituras. Estas “pausas” apresentaram os processos de aproximação cultural, de construção metodológica, de invenção e reinvenção dos modos de investigar cartografando encontros e afetos; além da construção de sentidos que impactaram nas intervenções produzidas pelo estudo. As interferências produzidas durante o percurso da pesquisa formação, a partir da realização do projeto de cooperação internacional - RERSUS, relevaram o campo micropolítico do cotidiano do Hospitais Comunitários e estão apresentadas pelos “platôs” nesta tese. São estas zonas de intensidades, que a partir coletivo marcaram os agenciamentos enquanto dispositivos presentes que disputam novos modos de fazer. Tais dispositivos, linhas de fugas visibilizados no percurso da pesquisa, são lançados à luz do contexto da pandemia Covid-19, em transposição atual e necessária aos sistemas de saúde, reapresentando à discussão recolocação das cogentes demandas de transição tecnológica e completa reestruturação produtiva da saúde.

Sustainable exploitation of offshore renewable energy sources

Energy transition is the response of humankind to the concerning effects of fossil fuels depletion, climate change and energy insecurity, and calls for a deep penetration of renewable energy sources (RESs) in power systems and industrial processes. Despite the high potentials, low impacts and long-term availability, RESs present some limits which need to be overcome, such as the strong variability and difficult predictability, which result in scarce reliability and difficult applicability in steady-state processes. Some technological solutions relate to energy storage systems, equipment electrification and hybrid systems deployment, thus accomplishing distributed generation even in remote sites as offshore. However, all of these actions cannot disregard sustainability, which represents a founding principle for any project, bringing together economics, reliability and environmental protection. To entail sustainability in RESs-based innovative projects, previous knowledge and tools are often not tailored or miss the novel objectives. This research proposes three methodological approaches, bridging the gaps. The first contribute adapts literature-based indicators of inherent safety and energy efficiency to capture the specificities of novel process plants and hybrid systems. Minor case studies dealing with novel P2X processes exemplify the application of these novel indicators. The second method guides the conceptual design of hybrid systems for the valorisation of a RES in a site, by considering the sustainability performances of alternative design options. Its application is demonstrated through the comparison of two offshore sites where wave energy can be valorised. Finally, “OHRES”, a comprehensive tool for the sustainable optimisation of hybrid renewable energy systems is proposed. “OHRES” hinges on the exploitation of multiple RESs, by converting ex-post sustainability indicators into discrimination markers screening a large number of possible system configurations, according to the location features. Five case studies demonstrate “OHRES” versatility in the sustainable valorisation of multiple RESs.

Synergies among safety and security in the prevention of major accidents related to dangerous substances

Historical evidence shows that chemical, process, and Oil&Gas facilities where dangerous substances are stored or handled are target of deliberate malicious attacks (security attacks) aiming at interfering with normal operations. Physical attacks and cyber-attacks may generate events with consequences on people, property, and the surrounding environment that are comparable to those of major accidents caused by safety-related causes. The security aspects of these facilities are commonly addressed using Security Vulnerability/Risk Assessment (SVA/SRA) methodologies. Most of these methodologies are semi-quantitative and non-systematic approaches that strongly rely on expert judgment, leading to security assessments that are not reproducible. Moreover, they do not consider the synergies with the safety domain. The present 3-year research is aimed at filling the gap outlined by providing knowledge on security attacks, as well as rigorous and systematic methods supporting existing SVA/SRA studies suitable for the chemical, process, and Oil&Gas industry. The different nature of cyber and physical attacks resulted in the development of different methods for the two domains. The first part of the research was devoted to the development and statistical analysis of security databases that allowed to develop new knowledge and lessons learnt on security threats. Based on the obtained background, a Bow-Tie based procedure and two reverse-HazOp based methodologies were developed as hazard identification approaches for physical and cyber threats respectively. To support the quantitative estimation of the security risk, a quantitative procedure based on the Bayesian Network was developed allowing to calculate the probability of success of physical security attacks. All the developed methods have been applied to case studies addressing chemical, process and Oil&Gas facilities (offshore and onshore) proving the quality of the results that can be achieved in improving site security. Furthermore, the outcomes achieved allow to step forward in developing synergies and promoting integration among safety and security management.

Innovation in conceptual design of chemical processes

Nowadays, the chemical industry has reached significant goals to produce essential components for human being. The growing competitiveness of the market caused an important acceleration in R&D activities, introducing new opportunities and procedures for the definition of process improvement and optimization. In this dynamicity, sustainability is becoming one of the key aspects for the technological progress encompassing economic, environmental protection and safety aspects. With respect to the conceptual definition of sustainability, literature reports an extensive discussion of the strategies, as well as sets of specific principles and guidelines. However, literature procedures are not completely suitable and applicable to process design activities. Therefore, the development and introduction of sustainability-oriented methodologies is a necessary step to enhance process and plant design. The definition of key drivers as support system is a focal point for early process design decisions or implementation of process modifications. In this context, three different methodologies are developed to support design activities providing criteria and guidelines in a sustainable perspective. In this framework, a set of key Performance Indicators is selected and adopted to characterize the environmental, safety, economic and energetic aspects of a reference process. The methodologies are based on heat and material balances and the level of detailed for input data are compatible with available information of the specific application. Multiple case-studies are defined to prove the effectiveness of the methodologies. The principal application is the polyolefin productive lifecycle chain with particular focus on polymerization technologies. In this context, different design phases are investigated spanning from early process feasibility study to operative and improvements assessment. This flexibility allows to apply the methodologies at any level of design, providing supporting guidelines for design activities, compare alternative solutions, monitor operating process and identify potential for improvements.

Characterization of pyrolysis and oxidation processes of biomaterials, biomasses and biofuels

The urgent need for alternative solutions mitigating the impacts of human activities on the environment has strongly opened new challenges and opportunities in view of the energy transition. Indeed, the automotive industry is going through a revolutionary moment in its quest to reduce its carbon footprint, with biofuels being one of the viable alternatives. The use of different classes of biofuels as fuel additives/standalone components has attracted the attention of many researchers. Despite their beneficial effects, biofuel’s combustion can also result in the production of undesirable pollutants, requiring complete characterization of the phenomena occurring during their production and consumption. Industrial scale-up of biomass conversion is challenging owing to the complexity of its chemistry and transport phenomena involved in the process. In this view, the role of solid-phase and gas-phase chemistry is paramount. Thus, this study is devoted to detailed analysis of physical-chemical phenomena characterizing biomass pyrolysis and biofuel oxidation. The pyrolysis mechanism has been represented by 20 reactions whereas, the gas-phase kinetic models; manually upgraded model (KiBo_MU) and automated model (KiBo_AG), comprises 141 species and 453 reactions, and 631 species and 28329 reactions, respectively. The accuracy of the kinetic models was tested against experimental data and the models captured experimental trends very well. While the development and validation of detailed kinetic mechanisms is the main deliverable of this project, the realized procedure integrating schematic classifications with methodologies for the identification of common decomposition pathways and intermediates represents an additional source of novelty. Besides, the fundamentally oriented nature of the adopted method allows the identification of most relevant reactions and species under the operating conditions different industrial applications, paving the way for reduced kinetic mechanisms. Ultimately, the resulting detailed mechanisms can be used to integrate with more complex fluid dynamics model to accurately reproduce the behavior of real systems and reactors.

Sustainable pavements for rural scenarios: laboratory and in-situ characterization of recycled materials and innovative construction solutions

Growing need for infrastructure has led to expanding research on advances in road pavement materials. Finding solutions that are sustainable, environmentally friendly and cost-efficient is a priority. Focusing such efforts on low-traffic and rural roads can contribute with a significant progress in the vital circulatory system of transport for rural and agricultural areas. An important alternative material for pavement construction is recycled aggregates from solid wastes, including waste from civil engineering activities, mainly construction and demolition. A literature review on studies is made; it is performed a planned set of laboratory testing procedures aimed to fully characterize and assess the potential in-situ mechanical performance and chemical impact. Furthermore, monitoring the full-scale response of the selected materials in a real field construction site, including the production, laying and compaction operations. Moreover, a novel single-phase solution for the construction of semi-flexible paving layers to be used as alternative material to common concrete and bituminous layers is experimented and introduced, aiming the production and laying of a single-phase laid material instead of a traditional two phases grouted macadam. Finally, on a parallel research work for farming pavements, the possible use of common geotechnical anti-erosive products for the improvement of soil bearing capacity of paddock areas in cattle husbandries of bio-farms is evaluated. this thesis has clearly demonstrated the feasibility of using the sustainable recycled aggregates for low-traffic rural roads and the pavements of farming and agriculture areas. The pavement layers constructed with recycled aggregates provided satisfying performance under heavy traffic conditions in experimental pavements. This, together with the fact that these aggregates can be available in most areas and in large quantities, provides great impetus towards shifting from traditional materials to more sustainable alternatives. The chemical and environmental stability of these materials proves their soundness to be utilized in farming environments.