Introduzione sulla chimica di alcuni composti chimici, la loro classificazione e potenziale impatto sull'ambiente. Metodi per il biorisanamento delle aree inquinate, biomolecole e biopolimeri, caratterizzazione dei principali inquinanti in matrici complesse, i processi chimici basati su combustibili fossili, l'economia circolare, i biocombustibili e le bioraffinerie.
Diapositive presentate a lezione, articoli scientifici dalla letteratura messi a disposizione dai docenti e scaricati dalle banche dati UNIFI. A titolo di esempio: (1) Advances in Biorefineries Biomass and Waste Supply Chain Exploitation (Editor: Keith W. Waldron) (2) C. Baird and M. Cann “Environmental chemistry” (Editor: W.h.freeman & Co Ltd)
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di fornire allo studente le basi teoriche e pratiche per comprendere le molecole più importanti nelle aree ambiente, energia e salute, dal punto di vista dell'economia circolare e dello sviluppo sostenibile. Inoltre, il corso si propone di spiegare i principali processi per l'ottenimento di carburanti e di alcuni dei principali materiali grezzi e specialty chemicals. In particolare, saranno introdotti i concetti di bioraffineria e di chimica verde, con focus sulle piattaforme per la sintesi di prodotti chimici a partire da lignocellulosa.
Parte del Corso si inquadra nel progetto di formazione TTPep - Technology Transfer of Peptides for the Well-being Economy - Peptides for Well-being, dell'Università europea EuniWell in collaborazione con le Università di Colonia, Semmelweis e Birmingham. In particolare saranno mostrate le enormi potenzialità delle molecole peptidiche per la valorizzazione dei risultati delle ricerche ai fini del trasferimento tecnologico per la creazione di nuove imprese (startup e spinoff accademici).
Prerequisiti
Conoscenze di base della scuola secondaria in termini di educazione ambientale
Metodi Didattici
Le lezioni si terranno in slots di quattro ore due volte alla settimana. Si terranno lezioni frontali, laboratori virtuali e tutorials. Visite a impianti industriali.
Altre Informazioni
Il Corso prevederà forme di didattica interattiva. Il livello di partecipazione degli studenti (partecipazione in aula, partecipazioni a forum e attività didattiche in modalità asincrona, reports e esercizi) sarà tenuto in considerazione per la valutazione finale e conterà per 15/30 del voto.
Nel caso di pandemie, il corso sarà erogato via una piattaforma di didattica online.
Modalità di verifica apprendimento
Esame scritto a scelta multipla basato sugli argomenti sviluppati durante il Corso, seguito da una presentazione orale supportata da diapositive in formato elettronico che approfondisce uno degli argomenti affrontati nell’ambito del Corso.
Il voto finale sarà calcolato come segue:
esame scritto: 5/30
partecipazione (class and asynchronous participation, reports and exercises): 15/30
final presentation: 10/30
Programma del corso
Introduzione alla chimica generale e organica. I composti organici e la relazione fra struttura e proprietà chimico-fisiche. I principali inquinanti organici e loro origine: caratteristiche che rendono inquinante un composto organico. Tecnologie di biodegradazione basate su enzimi e microorganismi per il trattamento delle aree inquinate. Introduzione ai biocarburanti.
Laboratorio virtuale: Descrizione e interpretazione in un MSDS.
Laboratorio virtuale: Molecole organiche e sostenibilità.
Laboratorio Virtuale: Integrazione di biorisanamento e produzione di biocarburanti.
Biomolecole e biopolimeri. Caratterizzazione dei principali inquinanti ambientali in matrici alimentari, biologiche e ambientali.
Laboratorio virtuale: case study: eco-design di una biomolecola.
Laboratorio virtuale: biopolimeri e applicazioni innovative.
Laboratorio virtuale: Introduzione alla Good Manufacturing Practices (GMP) di ingredienti attivi.
Laboratorio virtuale: case-study: sostituire i plastificanti non eco-sostenibili.
Richiami di processi chimici basati su fonti fossili: petrolio e prodotti petrolchimici. Complexity index di una raffineria. Introduzione ai concetti relativi all'economia circolare. Introduzione ai concetti di bioraffineria e di Chimica Verde. Materiali di scarto e sottoprodotti come materia prima per bioraffinerie di seconda generazione. Valutazione tecnico-economica di una bioraffineria.
Tipologie di bioraffinerie. Processi ed impianti di bioraffinazione (principali).
Bioraffinerie incentrate sul bioetanolo.
Biocarburanti e altri prodotti a valore aggiunto dalle bioraffinerie.
Chemicals da Biomasse: piattaforme per la produzione da biomasse lignocellulosiche di bioprodotti chimici e biopolimeri.