Thèses sur le sujet « Plasmi freddi »

This thesis is concerned with the production and characterization of PAW and its application to promote seeds germination. Two low temperature plasma devices operating at atmospheric pressure will be compared: an RF capacitively coupled source, COST Reference Microplasma Jet and another jet based on a DBD configuration, thus named DBD jet. After plasma treatments, variations of physicochemical properties induced in PAW, such as dissolved oxygen content, electrical conductivity, pH and concentrations of the main reactive species, were measured. Finally, the effects of the resulting solutions in enhancing germination were investigated, through the use of these liquids for the imbibition of two varieties of radish seeds (Raphanus sativus var. Sativus), chosen as model seeds.

È comunemente accettato che il cambiamento climatico sia dovuto ad un effetto antropico. Gli agenti inquinati sono sicuramente responsabili del peggioramento della qualità della vita umana ed è necessario trovare una soluzione. Una importante classe di inquinati è quella dei Composti Organici Volatili (VOC). Molti di questi composti sono classificati come cancerogeni o possibili cancerogeni per le persone, oltre al fatto che possono causare danni a lungo termine sull'ambiente. Nonostante questi problemi, i VOC sono necessari nelle vernici di pareti o arredi, nei trattamenti dei tessuti e sono largamente utilizzati nei processi industriali, per poi essere rilasciati nell'ambiente come prodotti di scarico. Al momento, però, non è possibile sostituirli con altri composti meno dannosi, pertanto è necessario concentrarsi sulla loro degradazione dopo la diffusione nell'aria. Il modo più facile è tramite i reattori di combustione, ma sono molto ingombranti, richiedono molta energia ed è necessario raggiungere temperature superiori ai 300°C per essere efficaci. I plasmi a pressione atmosferica, in particolare le Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD), possono essere di aiuto nel miglioramento dell'abbattimento dei VOC. Infatti le SDBD richiedono molta meno energia dei tipici reattori di combustione, occupano volumi molto minori (generalmente meno di un metro cubo) e la temperatura globale del gas è dell'ordine della temperatura ambiente. L'inquinamento da agenti chimici non è l'unico problema che dobbiamo affrontare per migliorare la qualità della vita. L'antibiotico resistenza è un problema crescente. I farmaci antibiotici hanno migliorato nettamente le condizioni di salute sin dal momento in cui sono stati scoperti, ma stanno diventando via via sempre meno efficienti a causa dell'uso improprio che è stato fatto negli ultimi decenni. Un modo per contrastare l'uso di antibiotici è quello di ridurre o eliminare le cariche batteriche presenti nell'aria, ad esempio usando filtri antiparticolato nei sistemi di ventilazione. In questo modo però gli agenti biologici sono raccolti nei filtri in modo passivo; vengono accumulati, possono proliferare sul lungo periodo specialmente in presenza di alta umidità (>80%), e venire successivamente ridiffusi. Parte di questa tesi si occupa di studiare una possibile soluzione a questo problema. Si fa uso di una SDBD in modo innovativo per ridurre la concentrazione di batteri nell'aria. Il volume ridotto delle SDBD permette di inserire questo sistema all'interno dei sistemi di ventilazione e di ridurre attivamente la carica microbica al loro interno. L'ultima parte della tesi si concentra sulla modifica di superfici polimeriche attraverso l'uso di un plasma freddo capacitivo a bassa pressione. Negli ultimi decenni si sta sviluppando un crescente interesse nei materiali nanostrutturati. Tramite il plasma è possibile creare una nanostrutturazione sulle superfici polimeriche per diverse applicazioni, come ad esempio superfici antifouling in acqua o antibatteriche in aria.
It is generally accepted that the reduction of life quality is largely due to anthropic effects, mainly due to pollutant agents, and possible solutions need to be addressed. An important class pollutants are the so-called Volatile Organic Compounds (VOCs). Many of these compounds are classified as carcinogenic, or possibly carcinogenic, for humans and, in addition, they can cause long term environmental damage. Despite these drawbacks, they are suitable for wall and/or furniture painting, for the textile treatments, and are widely used in a variety of industrial processes. Unfortunately, they are released into the environment as waste products. As of today, it is not possible to replace VOCs with other compounds, but one can attempt to modify them just before they get disseminated in the atmosphere. The easiest way to achieve that goal is by using combustion reactors. However, they are bulky, require a lot of energy and need to reach high temperatures up to 300°C, or more, to be effective. Atmospheric pressure cold plasmas, in particular Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD), can largely improve the abatement process of VOCs. Indeed, SDBD require much less energy than typical combustion reactors, they occupy much smaller volumes (less than a cubic meter) and the global gas temperature gets down to the order of room temperature. Chemical pollution is not the only problem affecting our living environment, for instance antimicrobial resistance is also becoming an important issue. The antimicrobial and antibacterial drugs have improved our health conditions since they were discovered, but they are becoming less and less effective as a result of their improper use during the last decades. A way to reduce the use of antibiotic can be obtained by eliminating or hindering microbial diffusion in air, such as using particulate filters in ventilation systems. However, the biological agents collected in the filters are not just passive, but get accumulated on the filter surface, thus proliferating during long periods of high relative humidity (>80\%), causing infections at distant places after dissemination. Part of this thesis is devoted to this problem. An innovative use of the SDBD was developed for the abatement of bacteria in air. Its limited volume permits to place the SDBD in contact with the air circulating system of a building, within which one can proceed to the denaturation of the diffusing bacteria by the reactive species produced in the plasma. Finally, the last part of this thesis is devoted to polymeric surfaces modifications through a capacitive coupled low pressure cold plasma. Surface modifications of materials by plasma treatments and depositions have attracted a great deal of interest in the last decades. We can create a nanostructurization over the polymeric treated surfaces that can have different applications, from antifouling in water to antibacterial in air.

Durante la mia attività di tesi mi sono focalizzata sulla caratterizzazione funzionale di una sorgente plasma surface Dielectric Barrier Discharge (sDBD) impiegata per l’inattivazione di spore batteriche di Geobacillus stearothermophilus, e per l’eradicazione di biofilm batterici di Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. Durante la prima attività è stata compiuta la caratterizzazione elettrica della sorgente sDBD e sono state condotte analisi di temperatura all’interno del volume di trattamento della sorgente. In seguito sono stati eseguiti test biologici per dimostrare l’efficacia del plasma nell’inattivazione di spore. I risultati ottenuti dimostrano come aumentando la potenza impiegata per generare la scarica di plasma aumenta anche il potere sterilizzante della sorgente e come il valore massimo di temperatura raggiunto sia rimasto al di sotto del valore di soglia. Nella seconda fase i biofilm di S. aureus e P. aeruginosa sono stati trattati tramite sorgente sDBD e l’efficacia del trattamento è stata valutata calcolando la Log Reduction. In seguito la morfologia dei biofilm è stata analizzata tramite il microscopio a scansione elettronica (SEM). I risultati mostrano come il trattamento di biofilm con sorgente plasma sDBD sia efficace sia per ceppi batterici gram positivi sia gram negativi. Le immagini al SEM hanno confermato l’effetto battericida dal plasma.

Il lavoro presentato riguarda la progettazione e messa a punto di un set up sperimentale assitito da plasmi atmosferici di non equilibrio per la sintesi in volo di nanoparticelle (NPs) di argento (Ag) e la simultanea codeposizione di coating polimerici nanostrutturati su substrati utilizzati per applicazioni biomedicali. Dapprima, le attività sperimentali hanno investigato la possibilità di sintetizzare in liquido NPs di Ag, sottoponendo una soluzione acquosa contenente il sale precursore al trattamento plasma effettuato mediante sorgente Corona Jet. Le analisi UV-VIS dei colloidi ottenuti hanno confermato la presenza di NPs di Ag nella soluzione, dimostrando la capacità del plasma di ridurre l’Ag del sale precursore portando alla formazione di NPs. Verificata la possibilità di sintetizzare NPs in liquido, la seconda fase di questo studio ha riguardato la messa a punto di un set up in grado di sostenere la sintesi in volo di NPs di Ag, introducendo nella regione di plasma la soluzione nebulizzata contenente il sale precursore. Le analisi condotte al microscopio elettronico a scansione (SEM) dotato di un sistema spettroscopia Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS) hanno evidenziato la sintesi di NPs di Ag con dimensioni comprese tra qualche nanometro e il micron. Dimostrata la fattibilità della sintesi in volo, si è proceduto alla fase di codeposizione plasma assistita di coating polimerici nanostrutturati. La produzione di tali rivestimenti è avvenuta mediante contestuale introduzione nella regione di plasma del precursore monomerico, per la realizzazione della matrice polimerica, e del precursore salino in soluzione acquosa, per la sintesi in volo di NPs di Ag. La composizione chimica dei coating codepositati è stata analizzata mediante spettroscopia ad infrarossi in trasformata di Fourier e la morfologia è stata investigata mediante SEM-EDS.

Da parte dei consumatori si sta assistendo ad un aumento della domanda relativa agli alimenti minimamente trasformati ed alla produzione di alimenti sicuri e di alta qualità. Di conseguenza, le tecnologie di trasformazione non termica possono essere dei metodi alternativi per la conservazione di alimenti e per ridurre gli aspetti negativi sul profilo nutrizionale. Tra queste, l’ozono e il plasma freddo sono classificate tecnologie non termiche in via di sviluppo. Essendo tecnologie non termiche non si basano sulle alte temperature, di conseguenza non portano alterazioni significative sulla qualità del prodotto e non portano alla creazione di sostanze dannose per la salute umana; si ottiene un giusto compromesso tra qualità e sicurezza microbica. Inoltre, rispetto agli altri metodi tradizionali non lasciano residui nell’ambiente e per tanto non causano inquinamento; per questo motivo possono andare a sostituire i normali disinfettanti. Secondo gli studi presenti in letteratura, la loro applicazione si può estendere su tutti i tipi di prodotti e le loro azioni antimicrobiche sono efficaci sulla maggior parte dei microrganismi patogeni dell’alimentazione. Il loro effetto antimicrobico si basa sull’ossidazione, quindi non hanno bisogno di reagenti specifici ma è bene ricordare che se il trattamento non viene eseguito in maniera adeguata, esso può portare danni al prodotto abbassando qualità. Entrambe sono classificate come tecnologie ad ostacoli, infatti sono numerosi gli studi in cui l’ozono e il plasma freddo vengono combinati con altre tecniche per aumentare l’efficacia antimicrobica mantenendo inalterata la qualità dell’alimento. Dall’esame della letteratura aggiornata possiamo affermare che entrambe le tecnologie si sono dimostrate ottime soluzioni alternative per la decontaminazione microbica e possono rappresentare una valida alternativa ai metodi tradizionali per soddisfare la domanda globale di apporto nutrizionale e della richiesta di alimenti di alta qualità.

Il plasma freddo, utilizzato in passato principalmente in campo medico, ha recentemente attirato una notevole attenzione come nuova tecnologia non termica per la decontaminazione dei prodotti alimentari. Si tratta di una tecnologia non termica, a secco, ecologica e, nella maggior parte dei casi, rappresenta una buona soluzione in termini di costo-efficacia che può integrare o sostituire altre tecnologie. Il plasma freddo ha mostrato risultati promettenti in termini di decontaminazione di vari microrganismi, muffe e micotossine e virus e di inattivazione enzimatica nei prodotti alimentari. Inoltre, l’utilizzo per il trattamento dei materiali di confezionamento è risultato interessante, non solo in termini di decontaminazione ma anche di strategia per la funzionalizzazione dei materiali. Tuttavia, ci sono ancora molti aspetti di tale tecnologia che sono poco conosciuti o che richiedono chiarimenti, in particolare per quanto riguarda la qualità degli alimenti, le caratteristiche funzionali e la potenziale tossicità dei prodotti trattati. Una valutazione scientifica è richiesta dall’EFSA prima dell'autorizzazione per garantire la sicurezza delle nuove tecnologie. L'obiettivo principale di questo elaborato è quello di fornire una sintesi dello stato dell’arte attuale relativamente all’utilizzo del plasma freddo in campo alimentare, valutando tutti gli aspetti relativi alla qualità microbiologica, nutrizionale e sensoriale delle diverse categorie di alimenti. Nelle conclusioni, gli aspetti meno conosciuti su cui sarebbe necessario approfondire lo studio sono stati sottolineati al fine di colmare le lacune identificate nella letteratura e quindi promuovere l’applicazione di questa nuova tecnologia emergente.

Il plasma freddo è una tecnologia non termica emergente che ha mostrato interessanti risultati nel settore alimentare riguardo all’inattivazione microbica, sia di specie degradative che di patogeni, di virus ed enzimi degradativi. La sua applicazione, tuttavia, non è stata ancora approvata in Europa per l’utilizzo sugli alimenti, mentre viene applicata a livello industriale sui materiali di imballaggio alimentare. Tra i vari aspetti che necessitano di ulteriori approfondimenti è importante considerare l’effetto sulle caratteristiche qualitative e nutrizionali dei prodotti alimentari. La presente sperimentazione, scaturita dalle attività del progetto europeo PASS, finanziato da EIT-Food, ha lo scopo di investigare l’utilizzo del plasma freddo come tecnologia per la decontaminazione di alimenti ed imballaggi alimentari da virus SARS-CoV-2. Due regimi di generazione del plasma, caratterizzati da diverse concentrazioni di ozono, sono stati utilizzati per trattare 4 tipologie di alimenti (foglie di rucola, mirtilli, fette di salmone e formaggio) per 5, 10 e 20 min di esposizione. Le principali caratteristiche qualitative sono state valutate in seguito al trattamento. Dai risultati ottenuti è emerso che l’effetto risultava variabile in base alle caratteristiche intrinseche del prodotto. Per rucola e mirtilli le variazioni sono risultate infatti minime, mentre per salmone e formaggio un aumento dell’ossidazione lipidica è stato riscontrato in relazione al tempo di esposizione. In conclusione, particolare attenzione deve essere rivolta ai prodotti contenenti lipidi, in quanto, come noto da letteratura, risultano articolamene suscettibili al potere ossidante delle specie reattive del plasma. Per tali prodotti, risulta ancora più importante la modulazione dei parametri di processo, al fine di espletare l’azione sanificante senza modificare la qualità chimico-fisica e sensoriale del prodotto.

Il plasma freddo è una tecnologia emergente di sanificazione, che negli ultimi anni è stata implementata per estendere la durata di conservazione degli alimenti. I prodotti ittici sono tra i principali costituenti delle diete alimentari, importanti per il loro contenuto in vitamine, proteine e altri costituenti essenziali come gli acidi grassi polinsaturi. La principale problematica legata a questa matrice è la rapida perdita di freschezza e di qualità. Lo scopo di questo studio è valutare l’applicazione del plasma freddo (CP) come tecnologia non termica di conservazione, per prolungare la shelf life di filetti orata confezionati in atmosfera modificata (80% N2 e 20% CO2). I campioni sono stati divisi in tre gruppi sperimentali, due dei quali rispettivamente trattati con aria (18 kV per 20 minuti), miscela di Argon (18 kV per 20 minuti) e un gruppo non trattato; per la generazione del plasma è stata utilizzata una sorgente con configurazione SDBD (Surface dielectric barrier discharge). In seguito al confezionamento sono stati sottoposti a conservazione refrigerata (4±1°C) per 14 giorni. Durante questo periodo sono state indagate le possibili differenze tra i tre gruppi sperimentali, in termini di caratteristiche qualitative (concentrazione % O2 e CO2, pH, contenuto in acqua, TBARs, texture, colore e variazione sensoriale). Dai risultati ottenuti è emerso un effetto protettivo del trattamento sulle caratteristiche chimico-fisiche, ad eccezione del mantenimento del colore ed un incremento dell’indice TBARs in quanto entrambi strettamente dipendenti dallo stato ossidativo dei campioni, che sembra essere accelerato dall’applicazione del trattamento con plasma freddo. Seppure l’accettabilità globale da parte del consumatore non abbia mostrato differenze significative, sono necessari ulteriori studi che possano indagare l’utilizzo del plasma freddo nell’applicazione della teoria ad ostacoli, al fine di minimizzare l’effetto negativo dell’ossidazione sui prodotti ittici.

The main goals of my thesis project were to study, characterize and optimize the interaction of different atmospheric plasmas with textile materials (wool and cotton), to determine the effects of such interactions on the treated materials and to correlate them with the specific experimental conditions used. This thesis deals with the application of non-thermal plasmas to textile fibers and materials to achieve desired effects and properties such as anti-shrinking, anti-felting, wetting and the activation for wet finishing. The analysis of the plasma processed gas was performed by FT-IR and APCI mass spectrometry. The results of this characterization allow us to understand the chemical oxidation phenomena. The plasma treatment on wool fibers produces wettability and anti-shrinking properties, this effects are due to the oxidation and to the roughness imparted to the treatment. The plasma treatment on the cotton fibers increases the hydrophilicity for the formation of new polar species and radicals on the surface: two wet finishing were applied to test the effects of plasma pre-treatment. Finally, using OES we succeeded in characterizing a few important systems related to the gas composition and the radiative active specie of plasma (including radicals, ions, atoms or excited molecules). In conclusion, the results of the research carried out for my doctoral thesis show that non-thermal plasma holds great promise for the treatment of fabrics: it offers the advantage of doing away with costly and environmentally impacting wet processes while at the same time producing similar or even better results in the treated materials.
Il mio progetto di tesi ha riguardato lo studio, la caratterizzazione e l’ottimizzazione delle interazioni di diversi plasmi atmosferici con il materiale tessile (in particolare lana e cotone), determinando gli effetti che tale interazione produce sul materiale trattato e correlandola alle specifiche condizioni utilizzate. Lo scopo fortemente applicativo era quello di ottenere particolari proprietà ed effetti come l’antirestringimento, la bagnabilità, l’attivazione per successivi finissaggi liquidi. La caratterizzazione del gas di processo mediante spettroscopia FTIR e spettrometria di massa APCI ha permesso di comprendere la chimica dei fenomeni di ossidazione alla base degli effetti del trattamento. Il trattamento sulla fibra di lana produce una forte bagnabilità ed effetti di anti-restringimento, correlabili all'ossidazione della superficie e all'aumentata rugosità. Il trattamento sulla fibra di cotone aumenta l'idrofilicità della fibra per la formazione di radicali e nuove specie polari sulla superficie: sono stati applicati due finissaggi liquidi per verificare gli effetti del pretrattamento al plasma. Infine utilizzando di una tecnica diagnostica come la spettroscopia ottica di emissione è stato possibile caratterizzare alcuni importanti sistemi di emissione dovuti alla presenza di specie eccitate di atomi, molecole, radicali e ioni presenti in un plasma atmosferico. I risultati della ricerca effettuata per il dottorato dimostrano che il plasma atmosferico non termico rappresenta una grande promessa per il trattamento dei tessuti: offre il vantaggio di sostituire o di migliorare i processi liquidi costosi e di forte impatto ambientale e al tempo stesso di ottenere risultati simili o anche migliori nei materiali trattati.

Negli ultimi anni la tecnologia dei plasmi di non equilibrio ha suscitato interesse in ambito industriale grazie alla sua economicità, eco-sostenibilità e scalabilità. Nel mondo del packaging questa tecnologia, ancora in via di sviluppo, ha un ruolo sempre di maggior importanza in quanto permette di depositare coating a bassa permeabilità sui substrati polimerici di interesse. Rispetto ad alcune tecniche tradizionali il plasma non richiede alte temperature di processo e permette di ridurre i tempi caratteristici di processo. Questo elaborato di tesi si focalizza sulla progettazione ed ottimizzazione di sorgenti di plasma freddo a pressione atmosferica per la deposizione di coating barriera sulla superficie di substrati polimerici. Durante l’attività di tesi sono state progettate due sorgenti DBD e due corona multipin. Con le prime è stata dimostrata la fattibilità del processo di deposizione su film piani e, mediante l’utilizzo di una seconda tipologia di sorgente DBD munita di controelettrodo movimentabile, è stato approfondita l’influenza del transitorio di accensione del plasma sulle caratteristiche del coating. Tramite le caratterizzazioni Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) e Scanning Electron Microscopy (SEM) si è notato che il plasma in condizione di regime risulta più efficace, rispetto al plasma in fase transitoria, in termini di composizione chimica e morfologia del coating depositato. La progettazione e realizzazione della sorgente corona multipin ha reso possibile la deposizione su substrati aventi geometria complessa. Le prove sperimentali hanno permesso di individuare le criticità della sorgente, la cui progettazione è stata migliorata con la realizzazione della sorgente corona multipin 2.0, che verrà utilizzata per futuri test di deposizione.

L’ingegneria delle superfici si occupa dello studio di processi finalizzati alla modifica superficiale dei materiali, al fine di conferire a questi ultimi nuove proprietà, lasciandone inalterate le caratteristiche di bulk. Tra i processi di modifica superficiale di materiali, la deposizione di coating (film sottili) risulta di particolare interesse, in quanto permette di migliorare le caratteristiche di materiali largamente impiegati in diversi settori. Tra le varie tecniche di deposizione di coating esistenti, i trattamenti di deposizione plasma assistiti spiccano poiché consentono di ottenere coating con caratteristiche (chimiche, morfologiche e strutturali) idonee per un vasto range di applicazioni, tali trattamenti godono anche di vantaggi peculiari, quali ad esempio basse temperature di processo, tempi di trattamento contenuti ed ecosostenibilità, poiché non richiedono l’utilizzo di solventi chimici. Il processo di deposizione plasma assistito prevede l’introduzione di un precursore, generalmente trascinato da un gas (carrier gas), all’interno della scarica plasma. Quest’ultima ha il compito di frammentare il precursore che, tramite reazioni in volo e in superficie, andrà a ricombinarsi portando alla formazione del coating solido desiderato sulla superficie del materiale. Questa tecnologia può essere implementata sia a pressione atmosferica sia a bassa pressione; benché la deposizione a bassa pressione sia una tecnica consolidata ed implementata industrialmente, recentemente la deposizione a pressione atmosferica sta emergendo come valida alternativa. Nonostante ottenere coating con caratteristiche adeguate sia più complicato a pressione atmosferica che a bassa pressione, la ricerca è fortemente motivata verso questo ambito.

La qualità dell’aria indoor ha suscitato un interesse particolare in riferimento all’attuale pandemia da SARS-CoV-2, soprattutto in relazione alla possibile trasmissione aerea del virus mediata da microgocce di aerosol che diffonderebbero l’infezione negli ambienti chiusi e scarsamente ventilati. Fra i dispositivi utilizzati per la purificazione dell’aria indoor, i plasmi freddi a pressione atmosferica rappresentano una delle tecnologie innovative più promettenti, considerata l’azione sinergia dei principi chimico-fisici generati dalla scarica plasma che hanno il potenziale di interferire con i meccanismi di vitalità dei microrganismi nocivi. Nel presente lavoro di tesi si è caratterizzata una sorgente plasma con scarica a barriera dielettrica finalizzata all’inattivazione di bioaerosol contenente Staphylococcus epidermidis. I test microbiologici condotti hanno fornito una logR media pari a 0,84. Considerato il regime di funzionamento a bassa densità di potenza, connesso alla produzione di ozono, la concentrazione di quest’ultimo è stata indagata mediante spettroscopia ottica di assorbimento. I valori di concentrazione ottenuti, al di sopra della soglia di ammissibilità per gli ambienti indoor, hanno suggerito di integrare un filtro ai carboni attivi per l’abbattimento dell’ozono in eccesso, di cui è stata valutata l’efficienza in varie configurazioni e condizioni di funzionamento, raggiungendo un valore massimo di rimozione del 66%.

Negli ultimi decenni, l’industria alimentare ha sviluppato soluzioni per il packaging prevalentemente costituite da materiali plastici, come PET e PP. Questi polimeri non offrono sufficienti proprietà barriera alla permeazione di gas e di conseguenza non garantiscono un’adeguata shelf-life dei prodotti confezionati. Per questa ragione è forte l’interesse dell’industria alimentare nel trovare soluzioni barriera nuove ed efficienti. Tra queste, i coating barriera di silice si rivelano promettenti perché sono trasparenti e compatibili con il riscaldamento al microonde ed il riciclo del polimero su cui sono stati depositati. Una tecnica particolarmente interessante per la produzione di questi film è la deposizione plasma assistita a pressione atmosferica, che si caratterizza per basse temperature di trattamento, tempi di processo contenuti e ridotti costi d’impianto. Ottenere coating a pressione atmosferica con caratteristiche barriera adeguate è una sfida complessa ma la tecnologia offre numerosi gradi di libertà (configurazioni plasma, precursori gassosi e altri parametri di processo) che motivano fortemente la ricerca in questo ambito. L’obiettivo principale di questo lavoro di tesi è stata la ricerca delle condizioni ottimali per la deposizione plasma assistita a pressione atmosferica su substrati di polipropilene di coating di silice per applicazioni barriera. Mediante l’utilizzo di una configurazione Corona-jet sono stati depositati coating a partire da HMDSO al variare di alcuni parametri di processo, in particolare è stato osservato l’effetto della portata di ossigeno, del duty cycle e del tempo di trattamento sui depositi mediante analisi ATR-FTIR e SEM. In parallelo, è stata effettuata la progettazione di una configurazione DBD, assistita da una fase di modelling, al fine di indagare l’uniformità del profilo di velocità del flusso di gas all’interno della sorgente, aspetto indispensabile per garantire l’uniformità del deposito.

Lo studio riguarda la campagna di prove preliminari per la scelta di un trattamento atto a preservare le pitture rupestri preistoriche in guano di pipistrello e le pareti di calcare carsico della grotta Magura (Bulgaria). L’intento è quello di effettuare una scelta informata, in termini di efficacia, compatibilità e durabilità, confrontando due consolidanti: un prodotto commerciale basato sul silicato di etile e una soluzione a base di idrogenofosfato di diammonio. Il lavoro di tesi è stato condotto nell'ambito di una collaborazione tra il DICAM, la NTConservation ltd e la Nadir srl Plasma & Polymers. I test sono stati condotti su due batterie di campioni (lastrine e cubi): una composta da provini di pietra lasciata tal quale al fine di simulare le pareti calcaree e una composta da provini di pietra sui quali è stato applicato uno strato pittorico (guano sterile + acqua in rapporto 1: 2) a simulazione delle pitture rupestri. Tra i principali problemi della grotta si annovera la colonizzazione biologica, comportante la comparsa di biofilm verde e macchie bianche e nere, acuita inoltre dalla presenza di colonie di chirotteri, responsabili dell’introduzione di un’enorme quantità di materiale organico (guano fresco, carcasse). Un’altra criticità è rappresentata dall'umidità di risalita continua proveniente dal terreno; questa comporta cicli di cristallizzazione salina con conseguente polverizzazione del substrato lapideo. Le particolari condizioni climatiche della grotta (temperatura 12-25°C; umidità relativa% 65-90%) hanno un effetto negativo in termini di degrado. Al trattamento vero e proprio è stato fatto anche precedere un trattamento attraverso plasma non termico, ritenuto un'ottima alternativa ai tradizionali biocidi e un aiuto alla penetrazione dei consolidanti (temporaneo aumento della bagnabilità della superficie).