SUSTAINABLE TECHNOLOGY AND ALTERNATIVE SOURCES
cod. 1008517

Anno accademico 2020/21
2° anno di corso - Primo semestre
Docente
- Roberta PINALLI
Settore scientifico disciplinare
Chimica industriale (CHIM/04)
Field
Discipline chimiche ambientali, biotecnologiche, industriali, tecniche ed economiche
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
55 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in INGLESE

Obiettivi formativi

Il corso si propone di insegnare le seguenti nozioni:
Conoscenze e capacità di comprensione: lo studente riceverà nozioni sull'utilizzo di fonti alternative, sostenibili e rinnovabili e una conoscenza approfondita dei principali processi chimici per la produzione di fuels, energia elettrica e termica. In particolare il corso
affronterà le seguenti tematiche:
Problematiche ambientali; Processi chimici per la: produzione di biodiesel e bioetanolo da biomasse di prima, seconda e terza generazione: la produzione del gas di sintesi per gassificazione di biomasse di seconda generazione (uso di catalizzatori e tecnologie sostenibili); produzione e upgrading di bio-olio
Per quanto riguarda fonti energetiche alternative verranno spiegate le celle combustibili, a cui seguirà la tematica di produzione e stoccaggio di idrogeno.
Come fonte rinnovabile di energia, si vedrà l'utilizzo dell'energia solare per la produzione di energia elettrica attraverso l'utilizzo di pannelli fotovoltaici.
Nell'ambito della protezione dell'ambiente, allo studente verranno presentati diversi metodi per valorizzare e riciclare i polimeri, in particolare:
Processi di trasformazione chimica di materiali polimerici di scarto; Reazioni di depolimerizzazione termica, degradazione ossidativa, depolimerizzazione chimica. Processi di degradazione naturale. Termovalorizzazione
Verranno presentati i polimeri biodegradabili, e si studierà la loro sintesi, le proprietà e il loro smaltimento.
Sempre in ambito di protezione dell'ambiente, si affronterà infine il trattamento degli effluenti liquidi e gassosi da impianti industriali, con particolare enfasi ai trattamenti biologici delle acque.
Conoscenza e comprensione applicate: un credito del corso è interamente dedicato ad esercitazioni pratiche di laboratorio, dove lo studente potrà sperimentare: (i) la sintesi e la caratterizzazione del biodiesel; (ii) la sintesi e la caratterizzazione dell'acido polilattico (polimero biodegradabile); (iii) la depolimerizzazione del polietilentereftalato: riciclo chimico di una bottiglietta d'acqua. Inoltre durante l'anno verranno organizzate due visite didattiche, una ai laboratori IMEM dove si studiano le celle fotovoltaiche, ed una dedicata alternativamente a: (i) trattamento delle acque reflue (o emissioni gassose); (ii) termovalorizzazione dei rifiuti urbani con relativo controllo delle emissioni gassose; (iii) produzione biopolimeri. Queste attività consentiranno allo studente di poter applicare le conoscenze rinforzando e accelerando la loro acquisizione, in particolare per quanto riguarda la gestione dei processi e la sostenibilità degli stessi.
Autonomia di giudizio: lo studente dovrà acquisire una completa autonomia nel classificare le diverse fonti energetiche alternative, valutandone in maniera critica i pro e i contro. Lo studente saprà valutare autonomamente il trattamento reflui più adatto al tipo di impianto e/o processo, proponendo le caratterizzazioni necessarie per l’identificazione della composizione del refluo. Lo studente inoltre sarà in grado di valutare il tipo di trattamento più adatto allo smaltimento/riciclo di materiali polimerici, in base alle caratteristiche del materiale stesso.
Capacità comunicative e di apprendimento: lo studente dovrà saper comunicare utilizzando la terminologia scientifica e tecnica appropriata e consona. A tal scopo alla fine del corso lo studente dovrà presentare in inglese al docente e ai compagni, che parteciperanno in maniera attiva, un articolo o una review inerente ai temi del corso che lo ha particolarmente interessato. La presentazione sarà svolta da un gruppo di lavoro (massimo 4 persone) che dovrà reperire autonomamente dalla letteratura l’articolo/review di interesse. Questa attività introdurrà lo studente al team working e al confronto costruttivo. Gli studenti dovranno saper presentare in modo chiaro e saper discutere in maniera critica l’articolo/review scelto.

Prerequisiti

Per poter seguire le lezioni proficuamente e
superare l'esame, sono fondamentali le conoscenze
e i concetti acquisiti nel corso di Chimica Generale,
Chimica Organica, Chimica e Tecnologia dei
Polimeri.

Contenuti dell'insegnamento

Biocombustibili di prima, seconda e terza generazione.
Utilizzo delle biomasse in processi di bioraffineria
Polimeri biodegradabili
Riciclo dei polimeri
Trattamento acque reflue
Trattamento effluenti gassosi
Celle a combustibile
Celle fotovoltaiche

Programma esteso

Produzione di biodiesel e bioetanolo da biomasse di prima, seconda e terza generazione
Produzione del gas di sintesi per gassificazione di biomasse di seconda generazione
Produzione e upgrading di bio-olio
Il syngas come platform per chemicals: vie termochimiche
Processo MTG (Methanol to Gasoline)
Processo MTO (Methanol to Olefins)
Celle fotovoltaiche: radiazione solare; principio di funzionamento e caratterizzazione delle celle; tipi di celle (Si, CIS, CIGS, DSSC, film sottile nanocristallino, Grätzel)
Celle a combustibile: principio di funzionamento; applicazioni; tipi di celle a combustibile (alta T e bassa T); produzione e stoccaggio idrogeno
Riciclaggio delle materie plastiche: riciclo meccanico, chimico e termovalorizzazione
Processi di trasformazione chimica di materiali polimerici di scarto
Reazioni di depolimerizzazione termica
Reazioni di degradazione ossidativa dei polimeri
Reazioni di depolimerizzazione chimica
Processi di degradazione naturale
I polimeri biodegradabili: definizione, produzione e fonti. Tipi di polimeri biodegradabili e principali applicazioni. Smaltimento polimeri biodegradabili; il compostaggio
Trattamento acque reflue urbane e industriali. pretrattamenti; trattamento primario, secondario (biologico) e terziario. Smaltimento fanghi. Abbattimento P e N. Definizioni principali: BOD, COD, TOC, TIC, età del fango, carico del fango.
Trattamento effluenti gassosi da impianti industriali.

Bibliografia

Dispense delle lezioni e riferimenti citati

Metodi didattici

Durante l'emergenza COVID le lezioni saranno in presenza con la possibilità di fruire le lezioni anche a distanza in modalità sincrona (via Teams). Le esercitazioni di laboratorio previste si faranno in presenza nei laboratori didattici del plesso polifunzionale seguendo le norme anti-covid. E' una esercitazione di gruppo che prevede la preparazione di una presentazione in inglese da esporre ai compagni del corso inerente ad un argomento trattato. I gruppi saranno formati da massimo 4 studenti. Gli studenti si organizzeranno per la preparazione nel rispetto delle norme Anticovid.
Il corso si avvale anche di almeno un seminario tenuto da esperti per approfondire eventuali argomenti e possibilmente di una visita didattica a stabilimenti chimici che operano nei settori trattati dal corso.

Modalità verifica apprendimento

Esame orale in presenza o via Teams durante l'emergenza COVID. Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso i contenuti argomentandoli in maniera critica e con un linguaggio tecnico corretto, consono e appropriato. Lo studente dovrà essere in grado di collegare tra loro i vari argomenti trattati durante il corso.
La padronanza del lessico disciplinare verrà valutata positivamente.
Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa.
L'iscrizione all'appello è OBBLIGATORIA

Altre informazioni

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