Obiettivi formativi
La catalisi è la chiave per ottenere processi chimici efficienti. La catalisi è un
insieme di conoscenze interdisciplinari coerenti. Essa trova i suoi elementi
unificatori nei concetti di struttura chimica, reattività, cinetica e fenomeni di
trasporto. L’obbiettivo del corso è quello di fornire una comprensione unitaria del
fenomeno catalitico.
Il corso si propone di prendere in esame le applicazioni della catalisi nell'ambito dei processi finalizzati alla riduzione delle
emissioni e all'abbattimento degli inquinanti gassosi, nonchè in generale alla
realizzazione di processi più compatibili con la tutela dell'ambiente.
Prerequisiti
NO
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione, definizione della catalisi e richiami di cinetica chimica, TON e TOF.
Economia atomica e green chemistry (esempi).
Catalisi omogenea con metalli di transizione. Esempio di reazione di coupling
selettivo (Suzuki, Heck) catalizzate da metalli di transizione.
Biocatalisi. Processi industriali di biocatalisi.Processi di riduzione e ossidazione
catalizzati da enzimi. Sintesi asimettriche.
Catalisi eterogenea: fondamenti e tecniche di caratterizzazione di catalizzatori.
Importanza dell’adsorbimento nella catalisieterogenea; isoterme di adsorbimento.
Meccanismi di reazioni in fase gas in catalisi eterogenea.
Aspetti energetici nella catalisi eterogenea.
Prestazioni dei catalizzatori. Promotori, disattivazione dei catalizzatori,
rigenerazione.
Avvelenamento dei catalizzatori, avvelenamento dei metalli, semiconduttori e solidi
acidi.
Shape-selective catalysis: zeoliti.
Processi industriali di catalisi eterogenea.
Importanza economica dei catalizzatori.
Solventi alternativi: liquidi ionici, fase supercritica e processi bifasici. Uso di biossido
di carbonio per la produzione di chemicals.
Applicazioni della catalisi alla riduzione dell'inquinamento atmosferico da COx,
NOx, CFC, ozono.
Processi catalitici per la produzione di combustibili di alta qualità. Trattamenti di
idrodesolforazione.
Controllo delle emissioni da sorgenti in movimento: motori Otto e motori Diesel.
Catalizzatori a tre vie. Catalizzatori per l'accumulo e la riduzione degli NOx.
Catalizzatori per l'abbattimento del particolato nelle emissioni da motori Diesel.
Controllo delle emissioni da sorgenti stazionarie. Decomposizione NO. Riduzione
catalitica selettiva (SCR) degli ossidi di azoto con ammoniaca, CO, idrogeno,
metano e altri idrocarburi. SCR con Urea. Abbattimento catalitico di SOx e NOx.
Eliminazione dell'ammoniaca.
Celle a combustibile. Produzione di idrogeno. Stoccaggio di idrogeno. Nanotubi.
Tecnologie catalitiche per la conversione di fonti rinnovabili. Catalisi nella
conversione termica delle biomasse. Biomasse come fonti di prodotti chimici.
Produzione del biodiesel. Produzione di polimeri biodegradabili da fonti rinnovabili
(PLA). Fotocatalisi.
Programma esteso
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Bibliografia
- Environmental Catalysis
Edited by G. Ertl, H. Knozinger, J. Weitkamp, Wiley 2009
-Industrial Catalysis, a Practical Approach
J. Hagen
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co
- Principle and Practice of Heterogeneous Catalysis
J. M. Thomas, W. J. Thomas
VCH Verlagsgesellshaft mbH
- Catalytic Chemistry
B. C. Gates
John Wiley & Sons, Inc.
- 'Environmental Catalysis', Ed. by F.J.J.G. Janssen e R.A. Van Santen, Catalytic
Science Series - vol. 1 - Imperial College Press 1999
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Esame Orale
Altre informazioni
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