Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento del primo modulo di 6 CFU è finalizzato a fornire le conoscenze e le basi metodologiche per conoscere e comprendere i principi che definiscono la chimica sostenibile e/o verde. Il corso si concentrerà su alcuni processi e pratiche attualmente riconducibili al concetto di sostenibilità e rispetto dell'ambiente in diversi settori della società, come esempi per specifici approfondimenti sui temi affrontati durante il corso.
Le tematiche di questo modulo sono strettamente correlato ad alcuni aspetti del secondo modulo e l'insegnamento, in quanto necessario e vantaggioso per la comprensione generale delle interconnettività degli aspetti insegnati, vedrà l'incorporazione di parti del secondo modulo.
Gli studenti sono invitati a consultare il syllabus dell'intero corso per i dettagli relativi agli obiettivi in merito alla conoscenza e capacità di comprensione applicate, ecc.
Contenuti sintetici
• I concetti di chimica verde e chimica sostenibile, i loro punti in comune e le loro differenze.
• Il concetto di bioraffineria per la produzione di materie prime sostenibili.
• Uso responsabile e sostenibile di risorse non rinnovabili come i metalli, aspetti del riciclo nell'ambito di un'economia circolare.
• Processi sostenibili per la produzione di materiali standard, prodotti chimici per piattaforme e materiali performanti.
• Processi sostenibili nel campo della chimica per la produzione di prodotti chimici raffinati.
• Sostenibilità nel campo dei nanomateriali.
• Aspetti sull'energia sostenibile.
• Indicatori di sostenibilità, strumenti per misurare la sostenibilità.
Programma esteso
• Evoluzione della sostenibilità nelle sintesi industriali sulla base di esempi selezionati.
• Evoluzione dei concetti di chimica verde e chimica sostenibile.
• Punti comuni e differenze tra chimica verde e chimica sostenibile.
• Descrizione delle principali risorse rinnovabili idonee a sostituire il petrolio come principale fonte di materia prima per l'industria chimica con particolare riferimento alla struttura dei materiali lignocellulosici.
• Il concetto di bioraffineria con esempi e applicazioni in Italia e in Europa, anche alla luce della economia circolare.
• Sintesi di prodotti chimici da fonti rinnovabili con processi sostenibili.
• Concetti sostenibili e/o ‘verdi’ per l'esecuzione di reazioni chimiche, ad esempio la chimica a flusso.
• Processi sostenibili nei campi correlati alla chimica: dispositivi point-of-care, organ-on-a-chip, organismi modello.
• Sintesi e vantaggi di nanomateriali sostenibili e aspetti normativi associati.
• Sintesi di nuovi materiali biodegradabili e non biodegradabili a partire da fonti rinnovabili con processi sostenibili.
• Riciclo, downcycling e upcycling come strumenti per l'economia circolare.
• L'integrazione dei processi sostenibili all'interno dell'economia circolare e la loro costruzione.
• Descrizione delle sfide legate al riciclo e al riutilizzo di vari materiali, anche metalli preziosi, concetto di urban mining.
• Attività minerarie sostenibili.
• Distribuzione di elementi in vari ambienti utilizzando cicli (antro)biogeochimici.
• Casi studio.
Prerequisiti
• Conoscenze di base di chimica organica ed inorganica.
• Nozioni di base di termodinamica.
Modalità didattica
• 6 CFU di lezioni teoriche in aula (48 ore).
• Casi di studio, da preparare durante le lezioni dagli studenti in gruppi secondo vari schemi, con discussioni finali insieme.
• In caso di emergenza COVID-19, il corso si svolgerà tramite lezioni a distanza che saranno anche registrate e caricate sulla pagina web e-learning collegata al corso.
Materiale didattico
• M. Aresta, A. Dibenedetto, F. Dumeignil
Biorefineries – An introduction
De Gruyter
• P.T. Anastas
Green Chemistry - Theory and Practice
Oxfod University Press
• copia delle slide
• appunti mostrati durante le lezioni e materiale aggiuntivo su argomenti selezionati, ovvero articoli scientifici, resi disponibili sul sito e-learning del corso.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
I semestre (ottobre - novembre/decembre)
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame finale consiste in un'unica prova orale al termine del corso, con votazione compresa tra 18-30/30, che prevede la discussione di vari argomenti trattati nel corso, con enfasi anche sulle connessioni tra concetti e processi, tale da giungere ad una valutazione critica del lavoro dal punto di vista della sostenibilità nella chimica nel suo complesso.
La valutazione si baserà sui seguenti criteri: (1) conoscenza e comprensione; (2) capacità di collegare concetti diversi; (3) autonomia di analisi e giudizio; (4) capacità di usare correttamente il linguaggio scientifico.
Orario di ricevimento
Sempre, preferibilmente previo appuntamento per telefono o e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
The teaching of the first module of 6 CFUs is aimed at providing the knowledge and the methodological basis to know and understand the principles that define sustainable and / or green chemistry. The course will focus on some processes and practices currently attributable to the concept of sustainability and respect for the environment in various sectors of society, as examples for specific in-depth discussions on the issues addressed during the course.
The topics of this module are closely related to some aspects of the second module, and teaching will, as necessary and beneficial for genral understanding of interconnectivities of taught aspects, see incorporation of parts of the second module.
The students are invited to consult the syllabus of the entire course for details regarding learning- and skill-related objectives, etc.
Contents
• The concepts of green chemistry and sustainable chemistry, their commonalities and their differences.
• The concept of biorefinery for the production of sustainable raw materials.
• Responsible and sustainable use of non-renewable resources such as metals, aspects of recycling within a circular economy.
• The reactivity of chemical compounds in the environment.
• Sustainable processes for the production of standard materials, platform chemicals and performance materials.
• Sustainable processes in the field of chemistry for the production of fine chemicals.
• Sustainability in the field of nanomaterials.
• Aspects on sustainable energy.
Detailed program
• Evolution of sustainability in industrial syntheses on the basis of selected examples.
• Evolution of the concepts of green chemistry and sustainable chemistry.
• Common points and differences between green chemistry and sustainable chemistry.
• Description of the main renewable resources suitable for substituting oil as main raw material source for the chemical industry with particular reference to the structure of lignocellulosic materials.
• The concept of bio-refinery with examples and applications in Italy and Europe, also in view of the circular
economy.
• Synthesis of chemicals from renewable sources with sustainable processes.
• Sustainable and / or green concepts for performing chemical reactions, for example flow chemistry.
• Sustainable processes in chemistry-related fields: point-of-care-devices, organ-on-a-chip, model organisms.
• Synthesis and advantages of sustainable nanomaterials, and associated regulatory aspects.
• Synthesis of new biodegradable and non-biodegradable materials starting from renewable sources with
sustainable processes.
• Recycling, downcycling and upcycling as tools for the circular economy.
• The integration of sustainable processes within the circular economy and their construction.
• Description of the challenges associated with the recycling and reuse of various materials, including precious
metals, concept of urban mining.
• Sustainable mining activities.
• Distribution of elements across various environments using (anthro)biogeochemical cycles.
• Case studies.
Prerequisites
• Basic knowledge of organic and inorganic chemistry and biology.
• Basic notions of thermodynamics.
Teaching form
• 6 CFUs of theoretical lessons in the classroom (48 hours).
• Case studies, to be prepared during the lessons by the students in groups according to various schemes, with final discussions together.
• In the event of a COVID-19 emergency, the course will take place via remote lessons which will also be recorded and uploaded to the e-learning webpage connected to the course.
Textbook and teaching resource
• M. Aresta, A. Dibenedetto, F. Dumeignil
Biorefineries – An introduction
De Gruyter
• P.T. Anastas
Green Chemistry - Theory and Practice
Oxfod University Press
• slides
• notes shown during lectures and additional material on selected topics, i.e., scientific articles, made available on the e-learning website of the course.
Semester
I semester (October - November/December)
Assessment method
The final exam consists of a single oral exam at the end of the course, with a score between 18-30 / 30, which comprises the discussion of various topics covered in the course, with an emphasis also on the connections between concepts and processes, such as to arrive at a critical evaluation of work from the point of view of sustainability in chemistry as a whole.
Assesment will be based on the following criteria: (1) knowledge and understanding; (2) ability to connect different concepts; (3) autonomy of analysis and judgment; (4) ability to correctly use scientific language.
Office hours
Always, after scheduling an appointment via phone or e-mail.
