Metalli nel particolato atmosferico: distribuzione granulometrica e valutazione del contributo della combustione di biomasse

La tossicità delle polveri atmosferiche è associata sia alla natura granulometrica sia al carico di contaminanti, da qui la necessità di investigare oltre la concentrazione delle PM in atmosfera anche la loro composizione chimica. In questo studio è stata effettuata una prima caratterizzazione da un punto di vista sia granulometrico che chimico del particolato atmosferico campionato in una zona suburbana di Riccione (Castello degli Agolanti). In particolare sono state determinate le concentrazioni di metalli quali Pb, Cd, Ni, Zn, Cu, Fe e Al nel PM 2,5 PM 10 e PM totale. Inoltre, dato che uno degli scopi dello studio è quello di verificare il contributo della combustione di biomasse sul carico complessivo di contaminanti, il periodo di campionamento comprende il giorno delle Fogheracce, festa popolare in cui vengono accesi diversi falò all’aperto. Complessivamente sono stati prelevati 13 campioni di 48 ore per ogni frazione granulometrica dal 9 Marzo all’8 Aprile 2011. Dallo studio emerge che nel periodo di campionamento, mediamente il contributo antropogenico è dominante per Pb, Cd, Ni Cu e Zn dovuto principalmente al traffico veicolare. Tali metalli, ad eccezione del Cu infatti si concentrano nel particolato più fine. Al e Fe invece sono principalmente marker delle emissioni crostali e si concentrano nella frazione grossolana. Interessante quanto registrato nella giornata delle Fogheracce. Oltre ad una variazione nel contenuto relativo dei metalli con un forte arricchimento di Pb e Al, per quest’ultimo si nota anche un forte incremento della sua concentrazione nella frazione PM2.5 ad indicare una diversa sorgente emissiva. Si evidenzia in questo studio un importante contributo nel carico di inquinanti da parte di combustioni di biomasse all’aperto.

Componentistica avanzata per Impianti di Combustione a Biomassa

In un quadro internazionale di forte interesse verso uno sviluppo sostenibile e sfide energetiche per il futuro, il DIEM, in collaborazione con altri istituti di ricerca ed imprese private, sta progettando l’integrazione di componentistica avanzata su di una caldaia alimentata a biomasse. Lo scopo finale è quello di realizzare una caldaia a biomasse che produca energia in maniera più efficiente e con un impatto ambientale ridotto. L’applicazione è indirizzata inizialmente verso caldaie di piccola-media taglia (fino a 350 kW termici) vista la larga diffusione di questa tipologia di impianto. La componentistica in oggetto è: - filtro sperimentale ad alta efficienza per la rimozione del particolato; - celle a effetto Seebeck per la produzione di energia elettrica direttamente da energia termica senza parti meccaniche in movimento; - pompa Ogden per la produzione di energia meccanica direttamente da energia termica; La finalità dell’attività di ricerca è la progettazione dell’integrazione dei suddetti dispositivi con una caldaia a biomassa da 290 kW termici per la realizzazione di un prototipo di caldaia stand-alone ad impatto ambientale ridotto: in particolare, la caldaia è in grado, una volta raggiunte le condizioni di regime, di autoalimentare le proprie utenze elettriche, garantendo il funzionamento in sicurezza in caso di black-out o consentendo l’installazione della caldaia medesima in zone remote e prive di allaccio alla rete elettrica. Inoltre, la caldaia può fornire, tramite l'utilizzo di una pompa a vapore o pompa Ogden, energia meccanica per il pompaggio di fluidi: tale opportunità si ritiene particolarmente interessante per l'integrazione della caldaia nel caso di installazione in ambito agricolo. Infine, l'abbinamento di un filtro ad alta efficienza e basso costo consente l'abbattimento delle emissioni inquinanti, favorendo una maggiore diffusione della tecnologia senza ulteriori impatti sull'ambiente.

Regolazione della pompa elettrica del carburante a bassa pressione: Analisi dell'impatto sul consumo specifico di un motore a combustione interna

The trend of CO2 emission limit and fuel saving due to the oil price increase and are important drivers for engines development. The engine auxiliary devices electrification (g.e fuel pump) is a way to reduce the energy consumption, because it becomes possible to control them depending on engine operation point, this kid of management can be applied to the electric low-pressure pump. Usually the fuel delivery is performed at the maximum flow rate and a pressure regulator discharges the exceeding fuel amount inside the rail (gasoline engine) or upstream of the high pressure pump (common rail diesel engine). In this work it has been investigated the fuel saving achievable through a proper control of the electric fuel pump on a small common rail diesel engine, and a control architecture is proposed. The aim was to maximize the fuel economy without any impact on pressure control in the engine transient conditions. L'andamento del limite di emissioni di CO2 e il risparmio di carburante dovuto all'aumento del prezzo del petrolio sono fattori importanti per lo sviluppo dei motori. I dispositivi ausiliari, come la pompa del carburante, sono un modo per ridurre il consumo energetico, in quanto diventa possibile controllarli a seconda del punto di funzionamento del motore, questo tipo di gestione può essere applicato alla pompa elettrica a bassa pressione. Solitamente la portata del combustibile viene eseguita alla portata massima e un regolatore di pressione si scarica la quantità eccedente di carburante all'interno del rail (motore a benzina) o a monte della pompa a alta pressione (common rail motore diesel). In questo lavoro è stato studiato il risparmio di combustibile ottenibile attraverso un adeguato controllo della pompa elettrica del carburante su un piccolo motore diesel common rail e viene proposta una architettura di controllo. Lo scopo è quello di massimizzare il risparmio di carburante, senza alcun impatto sul controllo della pressione nelle condizioni transitorie del motore.

Studio ed ottimizzazione di una caldaia a pellet ad elevata economia di produzione

Studio ed ottimizzazione di una stufa a pellet ad elevata economia di fabbricazione.

Modellistica di accensione per candele ad arco elettrico in motori a combustione interna alternativi

Nel panorama mondiale di contenimento delle emissioni inquinanti in atmosfera é divenuto sempre più importante limitare la parte derivante dai motori a combustione interna: l'utilizzo di motori GDI a carica stratificata e di ricircolo dei gas di scarico (EGR) sono esempi di tecnologie pensate proprio in tale ottica. Sia la presenza di un ambiente magro che di EGR nel cilindro, come anche l'aumento della pressione nel cilindro per l'incremento della pressione di sovralimentazione o del rapporto di compressione, hanno lo svantaggio di limitare la velocità di combustione e rendere più sfavorevoli le condizioni di accensione della miscela; in questo scenario diviene di fondamentale importanza il miglioramento dei sistemi di accensione, la creazione di modelli volti a simularli e la comprensione dei fenomeni che ne stanno alla base. Il seguente lavoro di tesi si inserisce proprio in questo contesto, indagando le varie fasi di cui si compone il fenomeno dell'accensione e le relazioni che legano le variabili di interesse fisico, verificate sulla base di evidenze sperimentali. Successivamente vengono analizzati i principali modelli d'accensione che sono stati proposti e implementati in codici computazionali fluidodinamici; l'analisi mette in luce le differenze, i punti di forza e le semplificazioni introdotte in ognuno di essi, in modo da poterli valutare criticamente. La suddetta analisi é anche utile per introdurre il modello frutto del lavoro del gruppo di ricerca dell'Università di Bologna; ci si concentra particolarmente su quest'ultimo poiché un obiettivo di questo lavoro di tesi é stato proprio l'implementazione e l'utilizzo del modello in un codice fluidodinamico tridimensionale quale CONVERGE CFD. L'implementazione é stata poi validata attraverso simulazioni su una geometria reale di un motore a combustione interna ad elevate prestazioni, confrontando i risultati ottenuti con il nuovo modello rispetto ai dati sperimentali sulla combustione.

Oxidative potential of logwood and pellet burning particles assessed by a novel profluorescent nitroxide probe

This study reports the potential toxicological impact of particles produced during biomass combustion by an automatic pellet boiler and a traditional logwood stove under various combustion conditions using a novel profluorescent nitroxide probe BPEAnit. This probe is weakly fluorescent, but yields strong fluorescence emission upon radical trapping or redox activity. Samples were collected by bubbling aerosol through an impinger containing BPEAnit solution, followed by fluorescence measurement. The fluorescence of BPEAnit was measured for particles produced during various combustion phases, at the beginning of burning (cold start), stable combustion after refilling with the fuel (warm start) and poor burning conditions. For particles produced by the logwood stove under cold-start conditions significantly higher amounts of reactive species per unit of particulate mass were observed compared to emissions produced during a warm start. In addition, sampling of logwood burning emissions after passing through a thermodenuder at 250oC resulted in an 80-100% reduction of the fluorescence signal of BPEAnit probe, indicating that the majority of reactive species were semivolatile. Moreover, the amount of reactive species showed a strong correlation with the amount of particulate organic material. This indicates the importance of semivolatile organics in particle-related toxicity. Particle emissions from the pellet boiler, although of similar mass concentration, were not observed to lead to an increase in fluorescence signal during any of the combustion phases.

The interplay between chondrocyte redifferentiation pellet size and oxygen concentration

Chondrocytes dedifferentiate during ex vivo expansion on 2-dimensional surfaces. Aggregation of the expanded cells into 3-dimensional pellets, in the presence of induction factors, facilitates their redifferentiation and restoration of the chondrogenic phenotype. Typically 1×105–5×105 chondrocytes are aggregated, resulting in “macro” pellets having diameters ranging from 1–2 mm. These macropellets are commonly used to study redifferentiation, and recently macropellets of autologous chondrocytes have been implanted directly into articular cartilage defects to facilitate their repair. However, diffusion of metabolites over the 1–2 mm pellet length-scales is inefficient, resulting in radial tissue heterogeneity. Herein we demonstrate that the aggregation of 2×105 human chondrocytes into micropellets of 166 cells each, rather than into larger single macropellets, enhances chondrogenic redifferentiation. In this study, we describe the development of a cost effective fabrication strategy to manufacture a microwell surface for the large-scale production of micropellets. The thousands of micropellets were manufactured using the microwell platform, which is an array of 360×360 µm microwells cast into polydimethylsiloxane (PDMS), that has been surface modified with an electrostatic multilayer of hyaluronic acid and chitosan to enhance micropellet formation. Such surface modification was essential to prevent chondrocyte spreading on the PDMS. Sulfated glycosaminoglycan (sGAG) production and collagen II gene expression in chondrocyte micropellets increased significantly relative to macropellet controls, and redifferentiation was enhanced in both macro and micropellets with the provision of a hypoxic atmosphere (2% O2). Once micropellet formation had been optimized, we demonstrated that micropellets could be assembled into larger cartilage tissues. Our results indicate that micropellet amalgamation efficiency is inversely related to the time cultured as discreet microtissues. In summary, we describe a micropellet production platform that represents an efficient tool for studying chondrocyte redifferentiation and demonstrate that the micropellets could be assembled into larger tissues, potentially useful in cartilage defect repair.

Production of cast aluminium-graphite particle composites using a pellet method

Copper- and nickel-coated graphite particles can be successfully introduced into aluminium-base alloy melts as pellets to produce cast aluminium-graphite particle composites. The pellets were made by pressing mixtures of nickel- or copper-coated graphite particles and aluminium powders together at pressures varying between 2 and 20 kg mm–2. These pellets were dispersed in aluminium alloy melts by plunging and holding them in the melts using a refractory coated mild steel cone, until the pellets disintegrated and the powders were dispersed. The optimum pressure for the preparation of pellets was 2 to 5 kg mm–2 and the optimum size and percentage of aluminium powder were 400 to 1000mgrm and 35 wt% respectively. Under optimum conditions the recovery of the graphite particles in the castings was as high as 96%, these particles being pushed into the last freezing interdendritic regions. The tensile strength and the hardness of the graphite aluminium alloys made using the pellet method are comparable to those of similar composites made using gas injection or the vortex method. The pellet method however has the advantage of greater reproducibility and flexibility. Dispersion of graphite particles in the matrix of cast aluminium alloys using the pellet method increases their resistance to wear.

Behavior of Ca(OH)2/CaO pellet under dehydration and hydration

With construction of a thermochemical energy conversion prototype system to store solar heat, thermal dissociation of pellets of Ca(OH)2 and hydration of CaO have been investigated in some detail for its application to the system. The inorganic substance is very attractive as a material for long term heat storage, but molar density changes associated with the reaction are fairly large. Therefore, this factor has been taken into account in the kinetic equation. The importance of additives and pellet size has been discussed considering reactivity and strength of pellets. An analysis has been attempted when chemical reaction is important. The deformation of pellets was observed during hydration.

Evaluación del efecto del Zeranol implante Ralgro (pellet) vs. Zeranol tixotrópico (en solución) como promotores de crecimiento en novillos de finalización del Centro Integral de Investigación, Innovación, Producción, Extensión y Enseñanza Agropecuaria, Las Lomas durante el período de Abril a Julio 2014

El presente estudio se realizó con el objetivo de generar información útil sobre las diferencias obtenidas en las ganancias de peso como en utilidades generadas por los tratamientos. Utilizando anabólicos con el mismo principio activo (zeranol), pero con distintas presentación comercial como lo es el zeranol Implante Ralgro: pellets y el zeranol Tixotropico: en solución. El estudio fue experimental, utilizando 2 tratamientos y un grupo control. De manera que el tratamiento 1: Zeranol Implante Ralgro y el tratamiento 2: Zeranol Tixotropi co, al seleccionar los novillos se realizo de un grupo de 250 animales, de los cuales se seleccionaron 27 novillos con pesos similares de aproximadamente 350 kg, características raciales de cruces como brahmán con pardo y brahmán con holstien. El diseño que se utilizó fue completamente aleatorio, para separar los novillos en los grupos experimentales se dividieron 9 novillos por cada grupo, estos en 3 unidades experimentales de 3 animales cada una, luego de ser seleccionados y divididos en sus grupos se les aplico los debido tratamientos a evaluar, a partir de ese momento se inició a realizar pesajes cada 15 días hasta cumplir los 90 días que es el periodo de retiro de los tratamientos; obteniendo así una GMD con el tratamiento 1: zeranol implante 0.76 kg /día/animal, con el tratamiento 2: zeranol Tixotropico 0.71 kg/día/animal y con el grupo control: 0.67 kg/día/a nimal. En la relación beneficio/ costo, se obtuvo con el tratamiento1: zeranol implante 1.27 tratamiento 2: zeranol tixotrópico 1.26 y grupo control: 1.25 teniendo mejores utilidades el tratamiento1. Zeranol implante que por cada córdoba invertido obtuvo 0.27 córdobas de ganancia (utilidades).

Ablation of hydrogen isotopic spherical pellet due to the impact of energetic ions of the respective isotopes

The ablation rate of a hydrogen isotopic spherical pellet G(is) due to the impact of energetic ions of the respective isotopes and its scaling law are obtained using the transsonic neutral-shielding model, where subscript s might refer to either hydrogen or deuterium. Numerical results show that if E0s/E0e2 greater-than-or-equal-to 1.5, G(is)/G(es) greater-than-or-equal-to 20%, where E0s and E0e are the energy of undisturbed ion and electron, respectively, and G(es) is the ablation rate of a pellet due to the impact of electrons. Hence, under the NBI heating, the effect of the impact of energetic ions on the pellet ablation should be taken into consideration. This result also gives an explanation of the observed enhancement of pellet ablation during NBIH.

Optimization of 2-stage gas gun for fusion refueling pellet injection with consideration of real effects

Analytic expression of pellet acceleration by constant base pressure with consideration of gas-wall friction, heat transfer and viscous dissipation that important for high speed injection is obtained. The process of compression stage is formulated by a set of governing equations and can be numerically integrated. Excellent confirmation with experiments is obtained and the ways to optimum match the compression stage with the launch stage are suggested.