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Effects of Light Quality Adjustment in Microalgal Cultivation: Flashing Light and Wavelength Shifts in Photobioreactor Design
Full text linkThe distribution of light within a microalgal culture and the choice of the best
wavelengths are considered the most critical aspects in the scale-up of microalgal culture.
Several studies have investigated these features, resulting in a substantial body of literature
that analyzes the effects in terms of an increase in biomass production or shift in its composition.
This work addresses two types of light quality adjustments: the application of flashing
light and shifts in light wavelength. The effects on microalgal culture are examined. Later,
the application of these light features to photobioreactor design is described. Specifically,
three kinds of photobioreactors are examined: (1) reactors designed to minimize light
gradients, (2) reactors where the geometry produces a flashing light effect on the cells and
(3) reactors that use filters to obtain a shift in the sunlight wavelength. The results showed
that both the effect of flashing lights and wavelength shift strongly depends on various
parameters such as the alga taken into consideration, the light intensity, the agitation type,
growth medium, light intensity and temperature and, regarding the flashing light also,
the frequency and the duty cycle. Despite all these specific differences, this work aims to
resume and provide specific instruments for choosing operational parameters in microalgal
cultivation and in photobioreactor design to achieve targeted outcomes, such as an increase
in biomass production or in high-value compound accumulation
Catalytic valorisation of Chlorella sp. algae to obtain 5-Hydroxymethylfurfural in the presence of Nb2O5 or NbOPO4
No full textMicroalgae are interesting biomass able to growth in not-arable lands, in wastewaters
or seawaters. There are plenty of species of microalgae and several of them find
application in various industrial sectors because they are source of several products in
an integrated biorefinery view. In this work two acidic heterogeneous catalysts, namely Nb2O5 and NbOPO4 have been used. Both are commercial products provided by CBMM and they have been physico-chemically characterised. The isomerisation/dehydration reactions proceed through a tandem pathway involving the Lewis and Brønsted acid sites provided by the surface of the acidic solids giving rise to the isomerization of glucose to fructose, followed by dehydration of fructose to 5-HMF. The higher number of Brønsted acidic sites (BASs) on the NbOPO4 catalyst surface with respect to Nb2O5 has been claimed to justify its better performance. NbOPO4, which resulted more acidic than Nb2O5 and which led to 21 % yield to 5-HMF on the total sugars
Gas-liquid-solid Operation of a High Aspect Ratio Self-ingesting Reactor
No full textGas-liquid stirred vessels are widely employed to carry out chemical reactions
involving a gas reagent and a liquid phase. The usual way for introducing the gas
stream into the liquid phase is through suitable distributors placed below the impeller.
An interesting alternative is that of using “self ingesting” vessels where the
headspace gas phase is injected and dispersed into the vessel through suitable surface
vortices. In this work the performance of a Long Draft Tube Self-ingesting
Reactor (LDTSR) dealing with three-phase (gas-liquid-solid) systems, is investigated.
Preliminary experimental results on the effectiveness of this contactor for
particle suspension and gas-liquid mass transfer performance in the three-phase
system, are presented. Mass-transfer parameter kLa was measured by the recently
introduced Simplified Dynamic Pressure Method (SDPM). It is found that the
presence of low particle fractions causes a significant increase of the minimum
speed required for vortex ingestion of the gas. Impeller pumping capacity and
gas-liquid mass transfer coefficient are found to be affected by the presence of
solid particles
Combined Oxidation-Gasification system for waste treatment with supercritical water: LCA and performance analysis
No full textIn this study the environmental performance of a first of a kind integrated process
based on supercritical water gasification and supercritical water oxidation, was evaluated
using Life Cycle Assessment (LCA). The process was applied to the treatment of carbon black
and used oil as model waste. Mass and energy balances were performed using Aspen Plus,
and the environmental assessment was carried out through SimaPro. For the analysis was
chosen a “From cradle to grave” approach, considering impact categories like climate
change, ozone depletion, human toxicity, particulate matter, land use, resource depletion
and others relevant indicators. The environmental profile of SCW-GcO process was
compared to other technologies for treatment of dangerous wastes, solvent mixture and
exhaust mineral oils by using Ecoinvent database. It is shown that SCW-GcO allows reducing
impacts in different category and obtaining a favorable positive life cycle energy balance,
achieving a good environmental performance
Il Progetto “Mentori per la didattica” e le altre iniziative dell’Università di Palermo
Full text linkL’Ateneo di Palermo sta portando avanti diverse iniziative di miglioramento della qualità della didattica. In particolare, il progetto “Mentori per la didattica” nasce nel 2013 su iniziativa di alcuni docenti di ingegneria con l’obiettivo di migliorare la qualità della didattica dei partecipanti grazie a due strumenti chiave: l’aiuto dei mentori e una serie di incontri di riflessione e approfondimento. Ogni docente (mentee) che aderisce al progetto ha due mentori che hanno il compito di aiutarlo a migliorare la qualità della sua didattica. Inoltre, egli stesso svolge il ruolo di mentore a favore di altri due colleghi, cosicché ciascuno è mentore e mentee allo stesso tempo. I mentori assistono ad alcune lezioni del mentee, incontrano gli studenti e raccolgono il loro parere sul corso e, infine, incontrano il mentee per individuare insieme delle strategie di miglioramento. I mentori non sono interessati ai contenuti della disciplina ma alle modalità di erogazione della lezione. Di conseguenza, non devono essere esperti della disciplina insegnata dal mentee. Il programma prevede anche una serie di incontri che servono per fornire strumenti operativi nonché spunti di riflessione sul tema dell’insegnamento e contribuiscono a realizzare una maggiore consapevolezza del ruolo di docente. Il successo riscosso tra i partecipanti ha fatto sì che, nel corso degli anni, il numero di docenti coinvolti sia aumentato, fino a superare gli ottanta nel 2018, grazie al passaparola, estendendosi a tutte le aree del sapere. Il programma è stato molto apprezzato dai partecipanti e dagli studenti ed ha ricevuto un positivo apprezzamento nella relazione della CEV, relativa alla visita in loco per l’accreditamento periodico dell’Università degli Studi di Palermo. Negli ultimi anni è stata anche prevista la figura dei mentori senior che si occupano di assistere e guidare l’attività dei mentori più giovani. Nella presentazione il progetto sarà illustrato con particolare riferimento ai risultati ottenuti negli anni. Inoltre, saranno presentate altre iniziative future dell’Ateneo di Palermo sul miglioramento della qualità della didattica inclusi dei percorsi di formazione per i neoassunti e per i coordinatori dei CdS e la creazione di un apposita struttura che si occuperà di implementare e coordinare le riflessioni sulle innovazioni metodologiche e tecnologiche e di organizzare i cicli di seminari sopra citati
Il Progetto “Mentori per la didattica” dell’Università di Palermo dopo sei anni dalla nascita e le iniziative future
No full textL’Ateneo di Palermo sta portando avanti diverse iniziative di miglioramento della qualità della didattica. In particolare, il progetto “Mentori per la didattica” nasce nel 2013 su iniziativa di alcuni docenti di ingegneria con l’obiettivo di migliorare la qualità della didattica dei partecipanti grazie a due strumenti chiave: l’aiuto dei mentori e una serie di incontri di riflessione e approfondimento. Ogni docente (mentee) che aderisce al progetto ha due mentori che hanno il compito di aiutarlo a migliorare la qualità della sua didattica. Inoltre, egli stesso svolge il ruolo di mentore a favore di altri due colleghi, cosicché ciascuno è mentore e mentee allo stesso tempo. I mentori assistono ad alcune lezioni del mentee, incontrano gli studenti e raccolgono il loro parere sul corso e, infine, incontrano il mentee per individuare insieme delle strategie di miglioramento. I mentori non sono interessati ai contenuti della disciplina ma alle modalità di erogazione della lezione. Di conseguenza, non devono essere esperti della disciplina insegnata dal mentee. Il programma prevede anche una serie di incontri che servono per fornire strumenti operativi nonché spunti di riflessione sul tema dell’insegnamento e contribuiscono a realizzare una maggiore consapevolezza del ruolo di docente. Il successo riscosso tra i partecipanti ha fatto sì che, nel corso degli anni, il numero di docenti coinvolti sia aumentato, fino a superare gli ottanta nel 2018, grazie al passaparola, estendendosi a tutte le aree del sapere. Il programma è stato molto apprezzato dai partecipanti e dagli studenti ed ha ricevuto un positivo apprezzamento nella relazione della CEV, relativa alla visita in loco per l’accreditamento periodico dell’Università degli Studi di Palermo. Negli ultimi anni è stata anche prevista la figura dei mentori senior che si occupano di assistere e guidare l’attività dei mentori più giovani. Nella presentazione il progetto sarà illustrato con particolare riferimento ai risultati ottenuti negli anni. Inoltre, saranno presentate altre iniziative future dell’Ateneo di Palermo sul miglioramento della qualità della didattica inclusi dei percorsi di formazione per i neoassunti e per i coordinatori dei CdS e la creazione di un apposita struttura che si occuperà di implementare e coordinare le riflessioni sulle innovazioni metodologiche e tecnologiche e di organizzare i cicli di seminari sopra citati
Free-surface shape in unbaffled stirred vessels: Experimental study via digital image analysis
No full textThere is a growing interest in using unbaffled stirred tanks for addressing a number of processing needs such as low shear damage (sensitive biocultures), low attrition (solid–liquid applications), deep-cleaning/ sterilization (pharmaceutical applications). The main feature of uncovered, unbaffled stirred tanks is highly swirling motion of the fluid that results in a deformation of the free liquid surface. At sufficiently high agitation speeds the resulting whirlpool reaches the impeller and gives rise to a gas–liquid dispersion, so leading to the formation of a dispersion without the use of gas-sparger; the so-called self-inducing operation of the vessel. In this work, digital image analysis coupled with a suitable shadowgraphy-based technique is used to investigate the shape of the free-surface that forms in uncovered unbaffled stirred tanks, when different stirrer geometries are considered. The technique is based on back-lighting the vessel and suitably averaging over time the recorded free surface shape. For each investigated geometry, the deformed free-surface was analyzed at different impeller speeds. Different geometries of the vessel were analyzed, by varying impeller distance from vessel bottom as well as agitator type (Rushton turbine, Lightnin A310, Pitched Blade Turbine). It is shown that impeller design strongly affects the free surface profile, and in turn the impeller speed at which the free surface reaches the impeller. A model was developed to fully describe free-surface profile at all agitation speeds and for all investigated geometries, suitable for being adapted to experiments by means of physically consistent parameters adjustment
Bubble formation at variously inclined nozzles
No full textBubble formation at variously inclined submerged nozzles, fed with a continuous gas flow rate, is investigated. The average liquid velocity induced by bubble motion is determined, leading to a simple correlation for estimation of the liquid velocities induced by the repeated passage of bubbles. An effective model for the prediction of bubble sizes at their detachment from vertical nozzle orifices is presented which encompasses a bound expansion stage, followed by an accelerated expansion phase, and ends by an original bubble detachment criterion. The existence of a liquid-phase effective entrainment velocity, generated by the continuous passage of the bubble stream, is quantified and included in the model. Model predictions are found to correlate well with experimental and literature data
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