Studio dell'effetto della combinazione del plasma non termico con LaMnO3 nella degradazione di composti organici volatili

Il plasma non termico in aria può essere efficacemente impiegato per il trattamento di inquinanti organici volatili (VOC), tuttavia sono necessari ulteriori sviluppi per accelerare l’ossidazione completa degli inquinanti e migliorare l’efficienza energetica del processo. Questo studio mira a contribuire al raggiungimento di questi obiettivi tramite l’utilizzo combinato del plasma non termico con un catalizzatore, e in particolar modo con la perovskite LaMnO3. Nella Tesi è stato studiato il processo di degradazione di due VOC, l’etil acetato e il toluene, che sono ancora oggi largamente utilizzati come solventi. Inoltre il toluene viene addizionato nella benzina con funzione di antidetonante ed è la materia prima per la sintesi di numerosi composti. Il reattore al plasma principalmente utilizzato nello studio è un reattore tubolare di tipo “double Dieletric Barrier Discharge (double DBD)”, in cui la scarica elettrica è generata tra due elettrodi separati da due strati di un materiale dielettrico isolante, nel caso specifico di vetro. In primo luogo è stata studiata la degradazione dei due composti indotta unicamente da plasma non termico generando il plasma tramite l’applicazione di scariche elettriche a diverse potenze (nell’intervallo tra 8–12 W). La percentuale di degradazione dell’inquinante è stata calcolata tramite il rapporto tra le sue concentrazioni finali e iniziali, determinate mediante analisi gascromatografica. Successivamente l’esperimento è stato ripetuto in presenza del catalizzatore LaMnO3 e l’efficienza di degradazione è stata determinata disponendo il catalizzatore in diversi assetti all’interno del reattore. A temperatura ambiente non è stato però rivelato un effetto sinergico tra plasma e catalizzatore. È stata dunque studiata la capacità del catalizzatore di attivare il processo di degradazione del toluene termicamente attraverso l’uso di una fornace a diverse temperature (nell’intervallo tra 200 – 325°C). Il riscaldamento è stato quindi applicato anche nella combinazione del plasma col catalizzatore. Gli esperimenti sono stati effettuati sia mantenendo costante una determinata temperatura e variando la potenza del plasma, sia fissando una determinata potenza e variando la temperatura. E’ stato dunque verificato che in presenza del plasma il catalizzatore si attiva ad una temperatura inferiore rispetto a quella necessaria in sua assenza e che la combinazione del plasma col catalizzatore accelera l’ossidazione completa del toluene aumentando dunque la selettività del processo nella formazione di CO2. rispetto ai risultati ottenuti con la sola applicazione del plasma non termico o della catalisi eterogenea.