Studio sperimentale sull'efficacia e la compatibilità di trattamenti idrorepellenti su materiali da costruzione

La principale causa di degrado diretta e indiretta delle murature storiche è l’acqua e, per questo motivo, l’ultima fase di un intervento di restauro consiste nel proteggere la muratura superficialmente, ad esempio attraverso l'applicazione di trattamenti idrorepellenti. Questo elaborato presenta i risultati di una campagna sperimentale volte a testare l’efficacia e la compatibilità di quattro trattamenti idrorepellenti presenti in commercio, applicati a spray e pennello su tre tipi di materiale (due tipi di laterizi e una malta). Particolare attenzione è stata prestata a valutare la reale capacità di evaporazione dell'acqua eventualmente presente all'interno del muratura, un parametro importantissimo per scongiurare distacchi e difetti a valle dell'intervento di restauro.

Theoretical models and ab initio calculations of phonons

Questa tesi intende approfondire da un punto di vista, sia teorico sia computazionale, le proprietà fondamentali dei fononi. A tal fine, sono presentati i modelli quantistici di Einstein e di Debye che permettono la derivazione analitica degli osservabili macroscopici principali di un solido, come l’energia media e la capacità termica. Ciò è possibile tramite una trattazione meccano-statistica basata sull’approssimazione armonica dei modi normali di vibrazione degli ioni reticolari. Quindi, all’inizio si mostrano brevemente i risultati principali riguardanti l’oscillatore armonico quantistico. Successivamente, si approfondiscono i temi della dispersione fononica e della densità degli stati vibrazionali per reticoli cristallini 1D e 3D. Si ottiene che la prima non può essere considerata lineare se non nel limite di alte lunghezze d’onda, e che la seconda può presentare punti di singolarità correlati alla forma della relazione di dispersione. Infine, sono state svolte alcune analisi computazionali ab initio relative alla dispersione fononica, la densità degli stati vibrazionali e la frequenza di Debye del Carbonio (diamante) tramite i programmi VASP e Phonopy, confrontando i risultati con dati sperimentali presenti in letteratura.

Transizioni di fase: da Ising alla ferroelettricità

La ferroelettricità è la proprietà di alcuni materiali solidi di presentare una polarizzazione elettrica in assenza di campo elettrico. Tutti i materiali ferroelettrici sin'ora studiati esibiscono anche proprietà piezoelettriche, ossia si deformano in maniera elastica quando sottoposti ad un campo elettrico e, viceversa, si polarizzano se soggetti a deformazioni meccaniche. Questa sensibilità a stimoli elettrici e meccanici rende questi materiali particolarmente interessanti da un punto di vista pratico: applicazioni importanti si trovano nella nanotecnologia (e.g. memory devices), nella sensoristica e nell'energy harvesting. Lo scopo dell'elaborato è fornire un'introduzione allo studio delle transizioni ferroelettriche. Inizialmente il fenomeno delle transizioni di fase viene affrontato utilizzando come riferimento il caso standard dei materiali ferromagnetici: a tal riguardo viene presentato il modello di Ising, che rappresenta il paradigma per la descrizione di fenomeni collettivi in numerosi ambiti. In seguito viene presentata la teoria fenomenologica di Landau, dove si interpreta il fenomeno sulla base delle simmetrie del sistema, utilizzando un approccio di campo medio. Successivamente viene introdotto il tema centrale dell'elaborato, ossia le transizioni ferroelettriche, analizzando similitudini e differenze dal caso ferromagnetico; in particolare si presenta un' applicazione della teoria fenomenologica di Landau-Devonshire allo studio della transizione ferroelettrica del BaTiO3, un cristallo del gruppo delle perovskiti. L'ultima parte dell'elaborato ha lo scopo di introdurre un approccio più moderno allo stesso fenomeno, che utilizza la teoria quantistica del funzionale densità (DFT): utilizzando il pacchetto software VASP viene esposto un semplice calcolo a primi principi dell'energia del sistema in funzione degli spostamenti atomici, mettendone in luce la centralità nella transizione in esame.

Bitumen aggregate adhesion and bitumen rheology of hard modified binders

The waterproofing of hydraulic structure is done traiditionally like laying road on dam surface but with specific modified binders. An italian firm recently patented a new method that is re-adaptation of typical surface treatment of roads. The purpose of this study is to find out best aggregate-bitumen mixture that can perform well under service conditions of a large hydraulic structure such as dams. So, 4 different hard modified bitumen were tested with 2 aggregate types i.e. limestone and basalt. The experimental program contained the testing of bitumen aggregate adhesion, using the rolling bottle test and rheology of hard modified binders using multiple stress creep and recovery test and dynamic viscosity test. The results and discussion are presented in detail in this work.

Immissione di idrometano in un impianto turbogas. Studio di fattibilità in un'azienda cartiera.

Per contrastare gli effetti dell’ormai inequivocabile cambiamento climatico che sta affliggendo il pianeta, nel 2015 l’Accordo di Parigi ha fissato gli obiettivi per intraprendere il processo di decarbonizzazione del settore energetico a livello mondiale. Nell’operare tale transizione risulta fondamentale individuare soluzioni alternative, che conducano principalmente all’abbattimento delle emissioni di gas serra ed altri inquinanti, e che siano allo stesso tempo in grado di assicurare il proseguimento del progresso economico. L’idrogeno, compatibile con l’impiego in un ampio ventaglio di applicazioni, può assumere un ruolo determinante nel raggiungimento di questi traguardi. Nel presente elaborato viene dunque delineata una panoramica complessiva inerente a tale tematica, dando rilievo alle tecnologie di generazione dell'idrogeno a basso impatto ambientale, in particolare quelle riguardanti l’elettrolisi dell’acqua, realizzabili attraverso l’impiego di energia elettrica generata da fonti rinnovabili. La trattazione prosegue con la presentazione del caso di studio, incentrato sull’utilizzo di idrometano, una miscela di gas naturale addizionata ad idrogeno, per la produzione di energia tramite l’impiego di quest’ultimo all’interno di un gruppo turbogas. Viene quindi eseguita una valutazione tecnico-economica, in riferimento all’industria cartiera del gruppo Pro-Gest di Mantova, riguardante la convenienza dell’installazione di un impianto per la produzione locale di idrogeno verde, destinato ad autoconsumo all’interno di una centrale cogenerativa. Il raggiungimento della competitività economica di soluzioni di natura simile a quelle esposte in questo elaborato, basate sullo sfruttamento di risorse rinnovabili, rappresenterebbe un grande passo in avanti per quanto riguarda la realizzabilità di una completa transizione ad un sistema energetico più sostenibile.

Comunità energetiche rinnovabili e gruppi di autoconsumo collettivo: panorama attuale e simulazione tecnico-economica di un gruppo di autoconsumo collettivo

Questo progetto di Tesi si propone come obiettivo la valutazione della convenienza economica ed ambientale di un Gruppo di Autoconsumo Collettivo da fonti rinnovabili. Per fare ciò, è stata necessaria un’attenta fase di analisi delle normative italiane ed europee attualmente in vigore, in modo da stabilire i requisiti necessari per accedere a questo tipo di configurazione. Successivamente si è iniziata una simulazione tecnico-economica del progetto. Inizialmente è stata proposta l’installazione di un impianto fotovoltaico di potenza 48 kWp e ne è stata calcolata la produzione media annua; in secondo luogo, grazie ai dati forniti dagli attori, è stato possibile effettuare una stima dei consumi annuali di tutto il Gruppo. Infine, sono stati combinati i dati di produzione e consumo per ricavare le quote di autoconsumo e di energia condivisa. Per concludere, tramite i dati estrapolati in precedenza, è stata effettuata una analisi economica dell’investimento, dimostrandone la convenienza, a cui è stata aggiunta una analisi di sensitività per dimostrare la resilienza del progetto verso il cambiamento di alcune ipotesi iniziali.

Rilievo e modellazione 3D di un’opera idraulica storica e del suo contesto

L'elaborato di tesi affronta le tematiche legate al rilievo tridimensionale di un'opera idraulica storica, georeferenziato nel proprio contesto territoriale per supportare applicazioni di gestione, manutenzione e protezione civile. Si illustrano le tecniche geomatiche adottate e la loro integrazione, evidenziando in particolare le procedure adottate nella elaborazione della nuvola di punti derivante dalla fusione di rilievi fotogrammetrici e con laser a scansione. Sono infine presentati alcuni dei prodotti realizzati.

Studio di shelf life di biscotti a diversa formulazione lipidica

I biscotti rappresentano una fetta importante del mercato alimentare di molti Paesi soprattutto occidentali. Infatti, nonostante il periodo di profonda crisi, legato prima alla pandemia da Covid-19 e ora al conflitto in Ucraina, i prodotti da forno mantengono una posizione di rilievo nel carrello dei consumatori e in particolare, la produzione e il consumo di biscotti sono in aumento. Tuttavia, le esigenze dei consumatori sono in continua evoluzione e nell’ultimo decennio si è osservato una tendenza crescente a rifiutare i prodotti contenenti olio di palma a causa della percezione negativa che si è venuta a creare riguardo agli aspetti nutrizionali, ambientali e sociali correlati al suo impiego. Per venire incontro a questa tendenza, le aziende di trasformazione stanno cercando miscele lipidiche alternative. Sostituire una sostanza grassa con un’altra non è però banale perché le modifiche si riflettono sulla qualità nutrizionale, organolettica e sulla conservabilità del prodotto finito, per questo è necessario un adeguata valutazione della qualità finale del prodotto e uno studio di shelf life preliminare. A questo scopo, in questo progetto di tesi sono state valutate le performance di due biscotti con formulazioni lipidiche differenti rispetto al biscotto ottenuto con solo olio di palma per quanto riguarda lo stato ossidativo, principale causa di scadimento qualitativo per questa tipologia di prodotto. Durante un periodo di conservazione di 355 giorni a 20°C sono stati monitorati indici di ossidazione primaria (numero di perossido) e secondaria (esanale e acidi grassi ossidati), oltre essere stata testata una generale resistenza all’ossidazione accelerata della matrice tramite strumento OXITEST. In questo modo è stato possibile confrontare lo stato ossidativo dei biscotti a diversa formulazione con l’obiettivo di valutare se la qualità di biscotti “senza olio di palma” risulta soddisfacente o meno nell’arco dell’intera shelf life destinata al prodotto.

Valutazione dello stato dell'acqua nei formaggi a diverso grado di salatura e stagionatura mediante TD-NMR

L’obiettivo iniziale di questo lavoro era quello di studiare il fenomeno della proteolisi nel formaggio, al variare del tempo di stagionatura e di salatura, mediante lo studio dello stato dell’acqua, con una metodica non distruttiva e innovativa per questa tematica: il TD-NMR. I formaggi oggetto di studio sono stati prodotti con un impianto pilota presente in Dipartimento, con lo stesso latte, nella stessa giornata e nelle medesime condizioni di caseificazione. Il primo passo è stato quello di assegnare un nome alle 4 popolazioni di protoni corrispondenti alle 4 curve esponenziali in cui si traducevano i risultati di T2. Dato che gli studi bibliografici consultati non erano concordi su questo aspetto e nessuno aveva svolto esperimenti che potessero confermare le supposizioni formulate, abbiamo proceduto all’analisi di un formaggio simile ai nostri campioni, addizionato di una soluzione dopante a base di Fe(III)Cl2. Questo passaggio ci ha permesso di identificare i tipi di molecole rappresentati dalle 4 popolazioni. Successivamente siamo stati in grado di fare ipotesi concrete sull’evoluzione dei risultati di T2 e intensità relativa al variare del tempo di stagionatura e di salatura. Dalle nostre osservazioni è emerso che è possibile correlare l’andamento di T2 e I a quello di diversi parametri che caratterizzano il formaggio. Le ipotesi emerse da questo studio sono solamente intuizioni preliminari riguardo l’impiego di questo metodo di analisi per il formaggio, che però ha la potenzialità di essere molto utile nella ricerca e anche nell’industria. Si tratta infatti di un metodo caratterizzato da estrema facilità nella preparazione dei campioni, che può essere adattato ad analisi non distruttive e che impiega uno strumento molto economico rispetto ad altri tipi di analisi NMR. Possiamo inoltre concludere che, avendo messo a punto questi aspetti di base, l’interpretazione dei dati sarà senz’altro più semplice rispetto ad altre analisi NMR.

Metodi per la stima ab initio del gap energetico nei materiali

In questa tesi è stato svolto il calcolo di alcune proprietà dei materiali usando un approccio ab initio, in particolare i gap energetici e le DOS (densità di stati) di silicio e ossido di nichel. Per fare ciò, sono state usate tre diverse teorie: DFT (Density Functional Theory), DFT+U e GW. Nei primi tre capitoli sono state spiegate le tre approssimazioni fatte e le basi teoriche. Nel quarto capitolo si presentano i risultati. In particolare il gap del silicio usando la DFT è di 0.6617 eV che risulta più basso di quello sperimentale di 1.12 eV a causa dei limiti della DFT. Per la DFT+U è stato svolto il calcolo sull’ossido di nichel perché presenta orbitali d, interessati maggiormente nella correzione apportata. L’energia di gap calcolata è di 3.3986 eV . Per quel che riguarda l’approssimazione GW, è stata svolta anch’essa sul silicio e restituisce un gap di 1.301 eV , che risulta più vicino alla misura sperimentale rispetto alla DFT.

Studio e progettazione di un impianto di riscaldamento radiante con lampade catalitiche alimentate a gas naturale a servizio di un capannone industriale

Oggetto di studio della tesi è la riqualificazione energetica di un capannone industriale. Dati gli elevati costi della materia prima combustibile, è stata sviluppata una soluzione che possa ridurre il consumo di gas naturale. Nel capannone sono attualmente installati dei sistemi costituiti da caldaie ed aerotermi. Il sistema studiato prevede invece l'impiego di lampade catalitiche. Esse sono dispositivi in grado di generare calore e scaldare gli oggetti circostanti tramite irraggiamento. L'impianto esistente lavora per convezione; data la grande volumetria del locale tale modalità di trasmissione del calore risulta poco efficiente. Nello studio vengono presentati vantaggi e criticità di entrambe le tecnologie. Particolare attenzione viene rivolta all'aspetto legato alla sicurezza, dato che le lampade catalitiche richiedono che la rete del gas cammini per alcuni tratti all'interno della struttura. A completamento dello studio è stata effettuata un'analisi tecnico-economica per valutare l'effettivo vantaggio del nuovo impianto. Durante ogni fase di verifica e progettazione è stata rispettata la normativa vigente.

Analisi tecnico-economica di soluzione impiantistiche volte all’efficientamento energetico de "Il Pastaio di Maffei S.&.C. s.r.l."

L’obiettivo principale dell'elaborato è quello di fornire al Pastaio Maffei la mappatura dei sistemi energetici a servizio del processo produttivo, funzionale ad un'analisi preliminare tecnico-economica degli impianti di servizio. Attraverso lo studio dei processi tecnologici che caratterizzano la produzione di pasta alimentare fresca e alla definizione di KPI relativi alle prestazioni energetiche, è stato possibile porre le basi per l'individuazione di alcune soluzioni impiantistiche volte all'efficientamento dell'impianto. In particolare, la prima proposta consiste in un'applicazione avente ad oggetto una pompa di calore, per ridurre il carico termico assolto dal generatore di vapore, e la seconda in un impianto frigorifero ad assorbimento per creare un sistema di trigenerazione, volto al miglioramento delle prestazioni di un gruppo turbogas.

Fair trade e sviluppo sostenibile - Il caso del te di DaZhang montagna

Commercio equo e sviluppo sostenibile sono importanti questioni di attualità a livello globale. Il commercio equo si concentra sulla protezione dei diritti dei lavoratori e dei contadini nel commercio internazionale, migliorando la qualità della loro vita e aumentando le opportunità di sviluppo attraverso il pagamento di un salario equo. Lo sviluppo sostenibile considera invece una prospettiva più ampia, mirando a proteggere l'ambiente, promuovere lo sviluppo sociale ed economico e fornire risorse e ambiente sostenibili per le future generazioni. Questa tesi ha come obiettivo analizzare il caso dei tè biologici della montagna DaZhang, integrando l'analisi dell'impatto del commercio equo sulla lotta alla povertà e sulla promozione della giustizia commerciale, e confrontando orizzontalmente i criteri di sviluppo sostenibile. In questo modo, verrà riassunta la relazione tra commercio equo e sviluppo sostenibile.