TECNOLOGIE SOSTENIBILI E FONTI ALTERNATIVE

Docenti: 
Codice dell'insegnamento: 
10280*15088*2016*2011*9999
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA INDUSTRIALE (CHIM/04)
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

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 e rinnovabili per la produzione di fuels, energia elettrica e termica. In particolare il corso
affronterà le seguenti tematiche:
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
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
riciclare i polimeri, in particolare:
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
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 al trattamento delle acque reflue (o emissioni gassose) o alla termovalorizzazione dei rifiuti urbani con relativo controllo delle emissioni gassose. Queste attività consentiranno allo studente di poter applicare le conoscenze rinforzando e accelerando la loro acquisizione.

Autonomia di giudizio: lo studente dovrà acquisire una completa autonomia nel classificare le diverse fonti energetiche alternative, valutandone 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 appropriata. 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. Lo studente dovrà 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.
Testi in inglese
Italian
Biofuels: first, second and third generation Biorafinery
processes and biomass uses Biodegradable polymers
Polymer recycle Wastewater treatment Exhaust gas
treatments Fuel cells Solar cells
Slides, handsout and references cited
This course content is: Bioethanol and biodiesel from
renewable sources Biomass gasification principles
Chemicals production from biomasses and their uses in
the biofuel production Bio-oil production and upgrading
Biodegradable polymers production and uses Problems in
the polymer recycle: Chemical recycle processes of
polymers; Thermal depolymerization reactions; Polymer
oxidative degradation; Chemical depolimerization
reactions Polymer natural degradation processes
Industrial wastewater and exhaust gases treatments
Wastewater biological treatments Fuel cells Solar cells
To successfully follow the course and pass the
examination it is fundamental to possess most of the
knowledge and concepts treated in the course of
"Chimica Generale", "Organic Chemistry I and II",
"Chimica e Tecnologia dei Polimeri"
Frontal lectures and lab practice
Oral examination
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

Lezioni Frontali ed esercitazioni di laboratorio

Modalità verifica apprendimento

Esame orale