Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento si propone di fornire conoscenze e capacità in termini teorici e pratici riguardo alla potenzialità delle biomasse vegetali e degli scarti organici nel settore agricolo e industriale che possono essere impiegate come materie prime per la produzione di bioprodotti (inclusi quelli energetici)/biomateriali sostenibili mediante un approccio di economia circolare.
- Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito conoscenza e capacità di comprendere il potenziale utilizzo di biomasse l’ottenimento di materiali e per la produzione di bioenergie. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di problemi ambientali reali - Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso durante le lezioni in aula, per scegliere il miglior approccio da utilizzare per la valorizzazione biologica delle biomasse in un’ottica di economia circolare. - Abilità comunicative
Alla fine dell'insegnamento lo studente acquisirà oltre alla capacità di esprimersi con un linguaggio scientifico appropriato, anche la capacita di relazionarsi con gli operatori esterni del settore. - Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente avrà le competenze necessarie per affrontare in autonomia le scelte relative alla valorizzazione sostenibile delle biomasse
Contenuti sintetici
• potenzialità per la valorizzazione delle biomasse, in relazione ai processi tecnologici impiegati;
• principali strategie per la produzione di bioenergie e bioprodotti per l’agricoltura e il risanamento ambientale; in particolare verranno approfonditi:
- metabolismi microbici coinvolti nella valorizzazione degli scarti organici (e.g. metanogenesi, fermentazioni e vie biosintetiche);
- tecnologie per la produzione di biogas, idrogeno ed energia elettrica tramite processi microbici (e.g, digestione anaerobica, celle a combustibile microbiche) da scarti organici;
- tecnologie bioelettrochimiche per il power-to-gas;
- produzione di sostanze ad alto valore aggiunto tramite biosintesi microbiche (biotensioattivi).
Programma esteso
Argomenti delle lezioni frontali:
• Panoramica sulle tecnologie per la produzione di bioenergie: conversione termochimica, biologica e fisica;
• Definizione dei parametri essenziali da utilizzare per scegliere la tecnologia idonea alla produzione di bioenergia in funzione delle caratteristiche della biomassa disponibile;
• Processi microbici di metanogenesi e acetogenesi;
• Processi ed impianti per la produzione di idrogeno, biogas ed energia elettrica mediante lo sfruttamento di metabolismi microbici a partire da scarti organici;
• Processi e tecnologie tradizionali ed innovative per il “power-to-gas”;
• Processi e tecnologie per la biosintesi microbica di sostanza ad alto valore aggiunto a partire da biomasse di scarto.
Prerequisiti
Concetti di base di microbiologia e chimica organica
Modalità didattica
24h (12 lezioni da 2 ore) svolte in modalità erogativa in presenza (cfu 3)
Materiale didattico
Articoli scientifici e diapositive fornite attraverso la piattaforma elearning
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
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 e lode, che consiste nella discussione di vari argomenti discussi durante le lezioni, collegando i concetti.
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.
Il punteggio finale sarà compreso tra 18/30 e 30/30 e lode, sulla base della valutazione complessiva, tenendo conto dei seguenti criteri:
conoscenza concettuale e capacità di comprensione
capacità di applicare conoscenza e comprensione
capacità comunicative e argomentative
capacità di apprendimento, di autovalutazione e di autoregolazione
Votazione < 18
Conoscenza e Comprensione: Lo studente identifica solo parzialmente le caratteristiche dei concetti. Le connessioni tra i concetti risultano frammentarie e scarsamente supportate da conoscenze teoriche.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente individua solo alcuni elementi rilevanti in un fenomeno, senza riuscire a integrarli in un’analisi organica.
Capacità comunicative e argomentative: Nella prova orale lo studente elabora un’argomentazione essenziale, priva di articolazione logica e caratterizzata da numerose imprecisioni espositive.
Capacità di apprendimento, di autovalutazione e di autoregolazione: Lo studente riesce a ricostruire solo alcuni aspetti del proprio percorso di apprendimento e sviluppo professionale.
Votazione 18-22
Conoscenza e Comprensione: Lo studente riconosce e restituisce la maggior parte delle caratteristiche concettuali e riesce a fornirne una spiegazione relativamente coerente, sebbene con qualche imprecisione. I riferimenti teorici sono presenti ma non sempre in modo rigoroso.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente è in grado di riconoscere un numero significativo di elementi e di fornire una spiegazione parziale, pur evidenziando alcune lacune nell’analisi.
Capacità comunicative e argomentative: Nella prova orale lo studente costruisce un’argomentazione di base, dotata di una struttura minima ma con alcune imprecisioni.
Capacità di apprendimento, di autovalutazione e di autoregolazione: Lo studente dimostra una consapevolezza di base del proprio percorso di apprendimento, riuscendo a tracciare collegamenti essenziali tra le esperienze formative, sebbene con alcune imprecisioni.
Votazione 23-27
Conoscenza e Comprensione: Lo studente dimostra una comprensione approfondita delle caratteristiche concettuali. Nella prova orale le spiegazioni risultano ben articolate e supportate da un uso adeguato dei riferimenti teorici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente individua con precisione gli elementi essenziali di un fenomeno. L’applicazione delle conoscenze avviene con un rigore metodologico non sempre solido.
Capacità comunicative e argomentative: Nella prova orale lo studente sviluppa un’argomentazione coerente e ben organizzata, dimostrando una buona padronanza del linguaggio e una struttura logico-argomentativa solida. La comunicazione risulta chiara ed efficace.
Capacità di apprendimento, di autovalutazione e di autoregolazione: Lo studente analizza il proprio percorso di apprendimento in modo chiaro e strutturato, mettendo in evidenza relazioni significative tra le diverse tappe evolutive e dimostrando una buona capacità di riflessione critica.
Votazione 28-30
Conoscenza e Comprensione: Lo studente evidenzia una padronanza completa dei concetti, articolando connessioni complesse e fornendo spiegazioni esaustive. I riferimenti teorici sono utilizzati con pertinenza e rigore.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente evidenzia una capacità avanzata di analisi di un fenomeno, individuando e interpretando in modo esaustivo tutti gli elementi salienti. L’applicazione delle conoscenze avviene con rigore metodologico, supportato da un’argomentazione solida e articolata.
Capacità comunicative e argomentative: Nella prova orale lo studente elabora un’argomentazione solida e articolata, con un impianto logico rigoroso e un elevato livello di coerenza testuale. Il discorso è fluido e ben strutturato.
Capacità di apprendimento, di autovalutazione e di autoregolazione: Lo studente evidenzia una capacità avanzata di autoriflessione, elaborando un’analisi articolata e approfondita del proprio percorso di apprendimento e sviluppo professionale. Le connessioni tra esperienze formative e concetti teorici risultano chiare, coerenti e rigorose.
Orario di ricevimento
Su appuntamento tramite email
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide theoretical and practical knowledge and skills regarding the potential of plant biomasses and organic waste from the agricultural and industrial sectors that can be employed as raw materials for the production of bioproducts (including energy-related ones)/sustainable biomaterials through a circular economy approach
- Knowledge and understanding
At the end of the course the student will have acquired knowledge and ability to understand (a) the origin and the characteristics of the different types of biomass in relation to their potential use in the valorisation processes (3) the biochemical processes for the extraction and the quantification of functional compounds or bioproducts (eg bioinsecticides) (4) bioenergy production technologies. - Ability to apply knowledge and understanding
At the end of the course the student must be able to apply the knowledge acquired to the resolution of real environmental problems - Autonomy of judgment
The students must be able to process what they have learned during classroom, laboratory and field lessons in order to choose the best approach to use for the valorisation of biomass from a circular economy perspective. - Communication skills
At the end of the course the student will acquire not only the ability to express himself with an appropriate scientific language, but also the ability to relate to external operators in the sector. - Learning ability
By the end of the course, students will have acquired the necessary skills to make informed decisions about the sustainable utilisation of biomass.
Contents
• the potential for biomass utilisation in relation to the technological processes employed.
• main strategies for the production of bioenergy and bioproducts for agriculture and environmental remediation; in particular, the following will be studied in depth:
- microbial metabolisms involved in the valorisation of organic waste (e.g. methanogenesis, fermentation and biosynthetic pathways);
- technologies for the production of biogas, hydrogen and electricity through microbial processes (eg, anaerobic digestion, microbial fuel cells) from organic waste;
- bioelectrochemical technologies for power-to-gas;
- production of substances with high added value through microbial biosynthesis (biosurfactants).
Detailed program
Topics of the lectures:
• Overview of technologies for bioenergy production: thermochemical, biological and physical conversion
• Definition of the essential parameters to be used to choose the suitable technology for the production of bioenergy according to the characteristics of the biomass available
• Microbial processes of methanogenesis and acetogenesis
• Processes and plants for the production of hydrogen, biogas and electricity through the exploitation of microbial metabolisms starting from organic waste
• Traditional and innovative processes and technologies for "power-to-gas"
• Processes and technologies for microbial biosynthesis of high added value substances starting from waste biomass
Prerequisites
Basics of microbiology and organic chemistry
Teaching form
24 h (12 2h-lessons). Delivered Didactics in presence
Textbook and teaching resource
Scientific articles and slides provided through the e-learning platform
Semester
First semester
Assessment method
The final exam consists of an oral exam at the end of the course, with a score between 18-30/30 cum laude, which consists of the discussion of various topics discussed during the lessons, linking the concepts.
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.
The final score will range from 18/30 to 30/30 with honors, based on the overall assessment, taking into account the following criteria:
conceptual knowledge and understanding
ability to apply knowledge and understanding
communication and argumentation skills
learning, self-assessment, and self-regulation skills
Grade < 18
Knowledge and Understanding: The student only partially identifies the characteristics of the concepts. The connections between the concepts are fragmented and poorly supported by theoretical knowledge.
Ability to apply knowledge and understanding: The student identifies only a few relevant elements in a phenomenon, unable to integrate them into a coherent analysis.
Communication and Argumentation Skills: In the oral exam, the student develops a basic argument, lacking logical structure and characterized by numerous expository inaccuracies.
Learning, self-assessment, and self-regulation skills: The student is able to reconstruct only some aspects of their learning and professional development journey.
Grade 18-22
Knowledge and Understanding: The student recognizes and explains most of the conceptual features and is able to provide a relatively coherent explanation, albeit with some inaccuracies. Theoretical references are present but not always rigorously.
Ability to apply knowledge and understanding: The student is able to recognize a significant number of elements and provide a partial explanation, while highlighting some gaps in the analysis.
Communication and argumentation skills: In the oral exam, the student constructs a basic argument, with a minimal structure but with some inaccuracies.
Learning, self-assessment, and self-regulation skills: The student demonstrates a basic awareness of their learning path, managing to draw essential connections between learning experiences, albeit with some inaccuracies.
Grade 23-27
Knowledge and Understanding: The student demonstrates a thorough understanding of conceptual characteristics. In the oral exam, explanations are well-articulated and supported by an appropriate use of theoretical references.
Ability to apply knowledge and understanding: The student accurately identifies the essential elements of a phenomenon. The application of knowledge occurs with methodological rigor that is not always solid.
Communication and argumentation skills: In the oral exam, the student develops a coherent and well-organized argument, demonstrating good command of language and a solid logical-argumentative structure. Communication is clear and effective.
Learning, self-assessment, and self-regulation skills: The student analyzes his or her learning journey in a clear and structured manner, highlighting significant relationships between the various developmental stages and demonstrating a good capacity for critical reflection.
Grade 28-30
Knowledge and Understanding: The student demonstrates a thorough mastery of concepts, articulating complex connections and providing comprehensive explanations. Theoretical references are used with relevance and rigor.
Ability to apply knowledge and understanding: The student demonstrates an advanced ability to analyze a phenomenon, comprehensively identifying and interpreting all salient elements. Knowledge is applied with methodological rigor, supported by solid and detailed argumentation.
Communication and argumentation skills: In the oral exam, the student develops a solid and detailed argument, with a rigorous logical structure and a high level of textual coherence. The presentation is fluent and well-structured.
Learning, self-assessment, and self-regulation skills: The student demonstrates an advanced capacity for self-reflection, developing a detailed and in-depth analysis of their learning and professional development journey. The connections between learning experiences and theoretical concepts are clear, coherent, and rigorous.
Office hours
To be arranged by email
Sustainable Development Goals
Key information
Staff
-
Andrea Franzetti