Il progetto mira a realizzare un avanzamento nella tecnologia delle membrane sviluppando nuove strutture ceramiche piezoelettriche porose con un'efficiente capacità antivegetativa, da utilizzare come membrane per la microfiltrazione nel trattamento delle acque e delle acque reflue agroalimentari. Le capacità autopulenti del sistema saranno perseguite ottimizzando l'architettura della membrana sfruttando l'effetto piezoelettrico, ovvero la capacità di indurre vibrazioni nella membrana stessa attraverso l’applicazione di un campo elettrico alternato, garantendo al contempo non tossicità, elevate prestazioni piezoelettriche, resistenza agli ambienti corrosivi e selettività e produttività a lungo termine ad anche alte concentrazioni di flussi da trattare. Inoltre, grazie agli ultrasuoni internamente prodotti dalle proprietà piezoelettriche delle membrane ceramiche, l’incrostamento può essere ulteriormente attenuato già durante la filtrazione. Per la prima volta, il progetto studierà anche l'allineamento dipolare indotto dalla polarizzazione elettrica come mezzo per migliorare la selettività della membrana. La comprensione del ruolo della polarizzazione residua consentirà lo sviluppo di membrane piezoelettriche regolabili e potrà essere spunto per lo sviluppo di innovativi setacci molecolari.

Le diverse sfide saranno affrontate attraverso un approccio interdisciplinare volto a:

• progettare membrane con geometrie opportune a sviluppare processi di fabbricazione idonei per produrre materiali piezoelettrici privi di piombo con microstrutture su misura per la microfiltrazione;
• testare le membrane in condizioni realistiche, valutandone la produttività, la selettività e l'indice di incrostazione per diverse configurazioni di polarizzazione e impostazioni operative;
• studiare come l'anisotropia della porosità e la morfologia influenzino le proprietà piezoelettriche e i fenomeni chimico-fisici che incidono sulle prestazioni.

Questi obiettivi richiedono processi di produzione innovativi e test dedicati su un sistema prototipale. Per la prima volta, le membrane ceramiche piezoelettriche senza piombo a base di BCTZ saranno prodotte tramite colata a freddo, impregnazione, rimozione del modello e produzione additiva. Il lavoro sarà svolto da due gruppi di ricerca coordinati da giovani ricercatori supportati da colleghi esperti con competenze complementari e una solida reputazione internazionale.