Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi generali
L’insegnamento è finalizzato a fornire le basi conoscitive e metodologiche per definire un processo a basso impatto ambientale Il corso si focalizzerà quindi su alcuni processi chimici che attualmente possono definirsi a basso impatto ambientale.
Conoscenza e capacità
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una buona conoscenza:
- I parametri principali da valutare per definire un processo a basso impatto ambientale.
- Le corrette definizioni di green-chemistry e di economia circolare.
- Le problematiche scientifiche per passare dall’ economia basata sul petrolio alla green economy.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
- applicare i concetti di green-chemistry appresi nel corso che costituiscono la base dello sviluppo sostenibile secondo l’ agenda ONU 2030.
- giudicare se un processo qualifica come processo green e/o sostenibile.
Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
- applicare le conoscenze acquisite in vari contesti.
- trasferire concetti e approcci a nuovi campi.
- elaborare gli argomenti del corso.
Abilità comunicative
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
- analizzare un problema nell'ambito delle tematiche del corso in modo chiaro e conciso
- spiegare con un linguaggio adeguato gli obiettivi, le procedure e i risultati delle elaborazioni effettuate.
Capacità di apprendere
Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, ed approfondire gli argomenti trattati nel corso.
Contenuti sintetici
- Processi ambientalmente compatibili per la produzione di materiali.
- Processi ambientalmente compatibili per la produzione di fine chemicals.
- Processi ambientalmente compatibili per la produzione di energia.
- Il concetto di green chemistry.
- Il concetto di bioraffineria.
- Aspetti biotecnologici ed energetici nell'ambito dell bioraffineria.
- Concetti potenzialmente sostenibili per l'esecuzione di reazioni chimiche.
- Nanomateriali sostenibili.
Programma esteso
- Evoluzione delle sintesi industriali a basso impatto ambientale sulla base di esempi selezionati.
- Le dodici regole della green chemistry.
- Evoluzione del concetto di green chemistry.
- Concetto di carbon economy.
- Descrizione delle principali fonti rinnovabili con particolare riferimento alla struttura dei materiali lignocellulosici.
- Il concetto di bio-refinery con esempi e applicazioni in Italia ed in Europa.
- Industria cartaria da un punto di vista ambientale, guardando anche le possibilta' di usare i sottoprodotti.
- Descrizione dei problemi connessi con il riciclo ed il riuso dei materiali.
- Sintesi di nuovi materiali biodegradabili e no a partire da fonti rinnovabili con processi a basso impatto ambientale.
- Modificazioni di bulk e modificazioni superficiali dei materiali.
- Metodi per la valutazione dell' impatto ambientale in forma di carbon-footprint,
- Sintesi di chemicals a partire da fonti rinnovabili con processi a basso impatto ambientale.
- L' integrazione dei processi a basso impatto ambientale nell' economia circolare.
- Concetti vecchi e nuovi per l'esecuzione di reazioni chimiche, ad esempio chimica in flusso o meccanochimica.
- Sintesi e vantaggi dei nanomateriali sostenibili, aspetti normativi.
Prerequisiti
- Conoscenze di base di chimica organica ed inorganica e biologia.
- Nozioni di base della termodinamica.
Modalità didattica
- Lezioni teoriche in aula (6 cfu).
- In caso di emergenza COVID-19, il corso si svolgerà tramite lezioni a distanza che verranno inoltre registrate e caricate sul sito elearning del
corso.
Materiale didattico
-
P.T. Anastas
Green Chemistry - Theory and Practice PT Anastas
Oxfod University Press -
Bruno Rindone
Introduzione alla Chimica Ambientale B
Città Studi Edizioni -
M. Aresta, A. Dibenedetto, F. Dumeignil
Biorefineries - An introduction
De Gruyter -
diapositive, appunti mostrati durante le lezioni e materiale aggiuntivo su argomenti selezionati, i.e., articoli scientifici, disponibili sul sito elearning del
corso.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II semestre (marzo-giugno)
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame finale consiste in una prova orale alla fine del corso, con votazione tra 18-30/30, che consiste nella discussione di vari argomenti discussi durante le lezioni, collegando i concetti ad un processo industriale o ad un nuovo processo di bioraffineria o green chemistry presentato in una revista scientifica, per arrivare ad una critica valutazione del processo presentato dal punto di vista della sostenibilita' complessiva.
La discussione dell'esame si base su una breve presentazione powerpoint di durata 10 minuti che deve essere preparata dallo studente per l'esame; l'articolo e/o la documentazione del processo da valutare sara' inviato allo studente una settimana prima dell'esame.
In caso di emergenza pandemica l'esame sarà sempre come sopra elencato, ma sostenuto sulla piattaforma Webex.
Orario di ricevimento
Sempre, preferibilmente previo appuntamento per telefono o e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
General aims
The course aims to provide the knowledge and methodological basis to define a process with low environmental impact. The course will then focus on some chemical processes that can currently be defined as having a low environmental impact.
Knowledge and understanding
At the end of the course the student will have a fundamental understanding of:
- The main parameters to be evaluated to define a low environmental impact process.
- The correct definitions of green chemistry and circular economy.
- The scientific problems to move from the oil-based economy to the green economy.
Applying knowledge and understanding
At the end of the course the student will be able to:
- apply the concepts of green chemistry learned in the course that form the basis of sustainable development according to the UN 2030 agenda.
- judge whether a process qualifies as a green and/or sustainable process.
Making judgements
At the end of the course the student will be able to
- apply the acquired knowledge in various contexts.
- transfer concepts and approaches to new fields.
- elaborate the topics of the course.
Communication skills
At the end of the course the student should be able to
- analyse a problem related to the course topics in a clear and concise way.
- explain orally with a suitable language the objectives, the procedures and the results of the elaborations carried out.
Learning skills
At the end of the course the student should be able to apply the acquired knowledge to different contexts than those discussed during the course.
Contents
- Environmentally compatible processes for the production of materials.
- Environmentally compatible processes for the production of fine chemicals.
- Environmentally compatible processes for energy production.
- The concept of green chemistry.
- The concept of biorefinery.
- Biotechnology and energy aspects in the biorefinery context.
- Potentially sustainable concepts for performing chemical reactions.
- Sustainable nanomaterials.
Detailed program
- Evolution of industrial syntheses with low environmental impact on the basis of selected examples.
- The twelve rules of green chemistry.
- Evolution of the concept of green chemistry.
- Carbon economy concept.
- Description of the main renewable sources with particular reference to the structure of lignocellulosic materials.
- The concept of bio-refinery with examples and applications in Italy and Europe.
- Evolution of the paper industry from an environmental point of view, also looking at the possibilities of using by-products.
- Description of the problems associated with the recycling and reuse of materials.
- Synthesis of new biodegradable and non-biodegradable materials starting from renewable sources with low environmental impact processes.
- Bulk modifications and surface modifications of materials.
- Methods for assessing the environmental impact in the form of carbon-footprint.
- Synthesis of chemicals from renewable sources with low environmental impact processes.
- The integration of low environmental impact processes in the circular economy.
- Older and newer concepts for performing chemical reactions, e.g., flow chemistry or mechanochemistry.
- Synthesis and advantages of sustainable nanomaterials, regulatory aspects.
Prerequisites
- Basic knowledge of organic and inorganic chemistry, and biology
- Basic concepts of thermodynamics.
Teaching form
- Theoretical lessons in the classroom (6 credits).
- In the event of a COVID-19 emergency, the course will be held through remote lessons that will be additionally recorded and uploaded to the elearning
web-site of the course.
Textbook and teaching resource
-
P.T. Anastas
Green Chemistry - Theory and Practice PT Anastas
Oxfod University Press -
Bruno Rindone
Introduzione alla Chimica Ambientale B
Città Studi Edizioni -
M. Aresta, A. Dibenedetto, F. Dumeignil
Biorefineries - An introduction
De Gruyter -
Slides shown during the lectures and notes as well as additional material on selected topics, i.e., scientific articles, that will be available on the elearning
web-site of the course.
Semester
II semester (march - june)
Assessment method
The final exam consists of an oral exam at the end of the course, with a score between 18-30/30, which consists of the discussion of various topics discussed during the lessons, linking the concepts to an industrial process or to a new biorefinery or green chemistry process presented in a scientific article, to arrive at a critical evaluation of the presented process from the point of view of overall sustainability.
The discussion of the exam is based on a short 10-minute powerpoint presentation that must be prepared by the student for the exam; the article and / or documentation of the process to be evaluated will be sent to the student one week before the exam.
In the event of a pandemic emergency, the exam will always be as described above, but held on the Webex platform.
Office hours
Always, after scheduling an appointment via phone or e-mail.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Heiko Lange
