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):
-> 20 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa;
-> 4 lezioni da 2 ore in presenza, lettura di articoli scientifici e/o casi di studio e discussione in aula, Didattica Interattiva / Mista / Seminar.
• Casi di studio, da preparare durante le lezioni dagli studenti in gruppi secondo vari schemi, con discussioni finali insieme.
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 e lode, 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.
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
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):
-> 20 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics;
-> 4 two-hour lectures, in person, reading and discsussing scientific articles and/or case studies in aula, Interactive / Mixed Didattics / Seminar.
• Case studies, to be prepared during the lessons by the students in groups according to various schemes, with final discussions together.
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 cum laude, 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.
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
Always, after scheduling an appointment via phone or e-mail.
