Descrizione

L'Istituto di Tecnologie Avanzate per l'Energia "Nicola Giordano" (ITAE) è stato fondato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche nel 1980 con la denominazione di Istituto di Ricerche sui Metodi e Processi Chimici per la Trasformazione e l'Accumulo dell'Energia. Nel 2001, nell'ambito di una ristrutturazione della rete scientifica dell'Ente, ha assunto l'attuale denominazione ed è stato intitolato al Prof. Nicola Giordano, scienziato messinese che ha voluto la nascita dell'Istituto, che lo ha diretto per sedici anni e che ha impostato la strategia e le linee di ricerca che ancora oggi trovano grande sviluppo e applicazione.

La prima sede dell'Istituto CNR-ITAE è stata una antica fabbrica di oli essenziali "De Pasquale", costruita nel 1912, e adattata a laboratori di ricerca nel 1980. La forte crescita dell'istituto nel proprio settore di competenza ed il notevole interesse strategico suscitato dalle tecnologie energetiche, hanno creato le basi di un finanziamento da parte dell'Agenzia per la Promozione dello Sviluppo del Mezzogiorno che ha consentito la realizzazione di una nuova e più grande sede, adeguata alle esigenze di un istituto di ricerca.

Il nuovo edificio è situato di fronte alla vecchia fabbrica di oli essenziali ed è totalmente operativo dal 1993. Il complesso si sviluppa su tre livelli con una superficie totale di 4800 metri quadrati, e comprende laboratori, uffici, una sala conferenze, la biblioteca, la foresteria e la mensa.

Il Prof. Nicola Giordano ha diretto l'istituto dal 1980 sino al momento della sua scomparsa, avvenuta nel maggio del 1996. Successivamente è stato chiamato alla direzione dell'Istituto l'Ing. Gaetano Cacciola, già ricercatore presso l'ITAE, che è tuttora direttore.

L'ITAE è uno degli Istituti di ricerca del CNR che fanno parte del Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e trasporti (Diitet) del CNR. Nell'ambito del dipartimento, compito strategico dell'ITAE è sviluppare e promuovere tecnologie e processi energetici innovativi a basso impatto ambientale, mediante l'uso di sorgenti energetiche di natura fossile e rinnovabile.

Il profilo scientifico si è orientato verso un indirizzo di tipo tecnologico applicativo, tuttavia le necessità di ricercare nuovi metodi e processi chimici per la trasformazione e l'accumulo dell'energia, che ha motivato la nascita dell'istituto, continua a rappresentare la base principale per coltivare nuove idee scientifiche e sviluppare progetti di ricerca innovativa.

Le attività di ricerca dell'ITAE ruotano principalmente attorno a nuove tecnologie energetiche ecocompatibili; particolare attenzione è rivolta allo sviluppo di Celle a Combustibile di diversa generazione. In questo settore, è stato acquisito un know-how che permette di partire dalla preparazione dei singoli componenti di cella fino alla realizzazione di stack di potenza.
Uguale attenzione è rivolta allo sviluppo di sistemi di accumulo elettrochimico di energia con supercapacitori e batterie.

Anche le tematiche relative alla produzione ed accumulo dell'idrogeno, ritenuto dall'ITAE fin dal 1980 il vettore energetico del futuro, rivestono una importanza strategica in vista della possibilità di penetrazione nel mercato di veicoli a propulsione elettrica alimentati ad idrogeno.

L'utilizzo diretto dell'energia solare mediante celle fotovoltaiche, sistemi di foto decomposizione dell'acqua e sistemi termici in genere risultano di interesse dell'ITAE, in considerazione della necessità ambientale di ridurre significativamente l'utilizzo di sorgenti di natura fossile. Rientra nelle tematiche di natura termica, lo sviluppo di sistemi innovativi ad adsorbimento per il condizionamento di ambienti e di mezzi di trasporto sfruttando le sorgenti termiche disponibili, con particolare riferimento all'impiego di energia solare (solar cooling) e di calori di scarto da motori a combustione interna (trigenerazione, automotive air conditioning).

Nella logica di ridurre le emissioni di CO2, rientrano anche tutte le attività che vengono svolte dall'ITAE per produrre combustibili alternativi da utilizzare per l'autotrazione o utilizzare in genere rifiuti di natura organica e industriale per produrre idrogeno.

Nel corso della sua storia l'istituto si è organizzato in gruppi di lavoro, generalmente multidisciplinari. Ciascun gruppo di ricerca svolge attività in una o più commesse e/o progetti dipartimentali del CNR. I nomi e le sigle dei gruppi solitamente derivano dalla loro iniziale attività di ricerca e dalle attività che essi svolgono attualmente.

- Celle a combustibile ad alcol diretto ed elettrolisi - DAFCE
- Celle a combustibile ad elettrolita polimerico ed accumulo idrogeno - PEFC
- Pompe di calore alimentate da energia termica - STI
- Processi elettrochimici per la conversione dell'energia - PCE
- Produzione di combustibili alternativi - GTL
- Sistemi per tecnologie energetiche - SYS
- Tecnologie e materiali catalitici per la produzione di idrogeno - FPMAT
- Tecnologie di conversione delle biomasse - BCT
- Prototipazione - GPRD
- Consulenti Scientifici Interni (CSI)

L'istituto è dotato di 19 laboratori posizionati al piano terreno dell'edificio.

Lab. 1 - Spettroscopia a raggi X (XRD, XRF, XPS)
Lab. 2 - Microscopia elettronica a scansione (SEM)
Lab. 3 - Preparativa elettrocatalizzatori
Lab. 4- Sviluppo di catalizzatori per la produzione di idrogeno da combustibili tradizionali e alternativi (FP)
Lab. 5- Sviluppo di prototipi per la produzione di idrogeno da combustibili tradizionali e alternativi (FP)
Lab. 6 - Laboratorio per Accumulo Elettrochimico & Materiali Avanzati
Lab. 7 - Celle a combustibile ad ossido solido (SOFC)
Lab. 8 - Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
Lab. 10 - Celle a combustibile ad elettrolita polimerico (PEFC)
Lab. 9 - Materiali per trasporto selettivo ed accumulo idrogeno
Lab. 11- Pompe di calore alimentate da energia termica
Lab.12 - Materiali adsorbenti
Lab. 13 - Produzione di combustibili alternativi puliti (GTL)
Lab. 14 - Gas di sintesi da sottoprodotti industriali ed agricoli
Lab. 15 - Pretrattamento combustibili e sintesi di catalizzatori
Lab. 16 - Caratterizzazione chimico-fisica di materiali
Lab. 18 - Celle a combustibile ad alcool diretto (DAFC), elettrolizzatori PEM, celle solari
Lab. 19 - Ingegneria di sistemi energetici

All'interno dei laboratori sono installate:

- numerose stazioni di prova per componenti di tecnologie energetiche (monocelle elettrochimiche, scambiatori di calore, reattori catalitici, ecc.) e per sistemi completi (celle a combustibile, generatori di idrogeno, pompe di calore, ecc.);
- strumentazioni per la caratterizzazione elettrochimiche (potenziostatiche, galvanostatiche, potenziodinamiche);
- numerosi gascromatrografi.

Il personale dell'istituto, oltre al direttore, comprende 68 unità: 20 ricercatori di ruolo, 15 ricercatori a tempo determinato, 15 tecnici ed amministrativi di ruolo, 15 collaboratori (assegnisti, borsisti, dottorandi e co.co.pro) e 5 professori associati. Il personale, data la forte inter-disciplinarietà delle ricerche, proviene da diversi settori disciplinari quali: ingegneria, chimica, fisica, matematica.

Il CNR-ITAE è impegnato, dal 2006, in un ambizioso progetto per la realizzazione di un nuovo "Centro per la promozione dell'innovazione ed il trasferimento delle tecnologie energetiche" che si configura come un "Centro testing" destinato allo studio delle tecnologie per l'idrogeno che trovano applicazioni nel settore della produzione dell'energia e nel settore dei trasporti, compresi quelli navali.

L'obiettivo di questo progetto è creare uno strumento per il supporto tecnico-scientifico alle aziende che operano nel settore della produzione di sistemi energetici innovativi.

Il nuovo centro, la cui superficie coperta è di circa 2000 m2, sarà attrezzato con tre aule per la gestione dei corsi didattici di formazione del personale tecnico, laboratori per l'installazione di apparecchiature scientifiche e nove laboratori mobili forniti di stazioni di prova in grado di svolgere specifici e qualificanti test per la caratterizzazione di sistemi energetici innovativi.

In particolare, il Centro testing potrà caratterizzare un'ampia tipologia di sistemi energetici innovativi poiché si prevede la realizzazione di impianti che comprenderanno:
stazioni di prova per celle a combustibile polimeriche con potenza da 12 kW a 50 kW;
stazione di prova per generatori ad idrogeno alimentati da combustibili gassosi o liquidi con potenza equivalente di 50 kW;
stazione di prova per sistemi per l'accumulo di idrogeno;
stazione di prova per elettrolizzatori alimentabili da fonti rinnovabili;
stazione di prova per celle ad alta temperatura;
stazioni di prova per sistemi trigenerativi con potenza fino a 50 kW.

Le principali attività da svolgere saranno in armonia con le linee strategiche generali già delineate e si concentreranno su tre linee principali:
- esecuzione di prove di caratterizzazione e sperimentazione su prototipi di nuove tecnologie energetiche prossime alla commercializzazione. In questo caso, le attività saranno orientate verso la qualificazione di sistemi quali celle a combustibile, generatori ed accumulatori di idrogeno, sistemi trigenerativi ed elettrolizzatori.
- consulenza e supporto scientifico e tecnologico per la promozione dell'utilizzo di nuove tecnologie energetiche e per l'avvio di nuove iniziative industriali per la produzione di materiali, componenti e sistemi energetici.
- supporto alla formazione di personale tecnico specializzato per la gestione di impianti o di sistemi energetici innovativi.

La realizzazione di questo progetto è stata resa possibile grazie al supporto economico fornito dal Ministero Ambiente e Tutela del Territorio e del Mare, dall'Assessorato Industria della Regione Siciliana e dal Consiglio Nazionale delle Ricerche