Chimica Industriale

concetti fondamentali di
#tensione interfacciale, adesione, bagnabilità, fenomeni capillari, Ostwald's ripening
# solubilità (Hansen solubility parameters),
# stabilità colloidale (teoria DLVO)
#soluzioni polimeriche (teoria di Flory- Huggins, teoria della reptazione)
# sistemi tensioattivi (HLD-NAC).
# tecniche sperimentali: light scattering, reologia, misure elettrocinetiche, diffusion-NMR.

Conoscere e comprendere i concetti fondamentali di solubilità, stabilità colloidale e di termodinamica delle soluzioni polimeriche e di sistemi tensioattivi. Conoscere e comprendere le basi delle seguenti tecniche: light scattering, reologia e misure elettrocinetiche.

Valutare la stabilità di formulazioni, applicare i parametri di solubilità di Hansen alla progettazione di soluzioni e sospensioni, progettazione razionale di emulsioni e microemulsioni mediante il metodo HLD-NAC.

Acquisizione di consapevole autonomia nelle basilari misure di dynamic light scattering, viscosità e potenziale zeta e nel trattamento di tali dati per la progettazione di formulazioni.
capacità di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente le formulazioni.
Capacità di gestire i dati presenti in letteratura, banche dati ed internet. Capacità di risolvere problemi relativi alla stabilità di formulazioni anche usando software dedicati.

Richiami di termodinamica classica: gas reali e soluzioni regolari
Tensione superficiale e fenomeni di superfice: Condensazione capillare, Forze capillari, adesione e di coesione, Angolo di contatto: bagnabilità, detergenza, flottazione. Superfici curve -pressione di Laplace.
Parametri di solubilità di Hansen (HSP) e progettazione di soluzioni solventi e antisolventi.
diffusione dipendente dalla concentrazione, diffusione forzata e permeabilità.
Soluzioni polimeriche: regime diluito - modello di Flory-Huggins; regime semi-diluito e concentrato leggi di scala. Reptazione e reologia di soluzioni polimeriche.
Tensioattivi, Termodinamica dei processi di autoassociazione, fasi liquido cristalline liotropiche. Interfasi fluide: microemulsioni e emulsioni. Modelli semiempirici per la formulazione di tensioattivi (HLD-NAC).
Stabilità colloidale, modello DLVO, effetto di polymeri sulla stabilità colloidale.
Approcci sperimentali alla caratterizzazione di formulati: light scattering, determinazione del potenziale zeta, reologia.
esperienze hands-on degli approcci razionali utilizzati per la solubilizzazione di materiali in genere (polimeri, smalti, particelle etc.) e per la formulazione di emulsioni e microemulsioni. Verranno anche illustrate le risorse informatiche disponibili per la gestione di questo tipo di approcci, in particolare l’utilizzo dei data base di Hansen SolubilityParameters (HSP) e le app di supporto per il modello hydrophilic-lipophyilic-distance (HLD) e Net-Average-Curvature (NAC).

Valutazione delle relazioni scritte sulle attività laboratoriali e valutazione delle capacità di problem-solving applicate ad una problematica diversa industriale assegnata individualmente ad ogni studente

Surfactant Science e Solubility Science di S. Abbott ambedue scaricabili gratuitamente dal sito https://www.stevenabbott.co.uk/

Fornire la conoscenza dei principi fondamentali della Chimica Industriale, con particolare attenzione agli aspetti quantitativi, per sviluppare la capacità di
valutazione critica dei processi chimici industriali.

Conoscenza e capacità di comprensione;
a) dei concetti base di chimica industriale, catalisi, reattoristica
b) dei principali processi per produrre acido solforico, metanolo, ammoniaca e prodotti derivati
c) materie prime per la produzione di chemicals e fuel (raffineria e bioraffineria). Criticità nel reperimento delle materie prime ed importanza della loro scelta nell’ottimizzazione di un processo
d) conoscenza sulla sintesi e caratterizzazione di catalizzatori eterogenei
e) valutazione economica di un processo.

a) Saper utilizzare le conoscenze apprese per analizzare criticamente e risolvere problemi applicativi/tecnologici in maniera logica e deduttiva.
b) Saper presentare in modo chiaro, logico ed approfondito un argomento

Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare la capacità di:
Valutare e interpretare criticamente i dati sperimentali raccolti durante le attività di laboratorio, riconoscendo eventuali anomalie, fonti di errore o deviazioni dai modelli ideali.
Confrontare e selezionare autonomamente diverse opzioni di processo (es. scelta di catalizzatori, materie prime fossili vs. rinnovabili, tipologie di reattori) per l'ottimizzazione di una sintesi industriale, bilanciando resa chimica e sostenibilità.
Formulare giudizi autonomi sull'impatto economico (CAPEX/OPEX), ambientale (LCA, emissioni) e sulla sicurezza (hazard evaluation) di un impianto o di un processo chimico-industriale.
Consultare e analizzare criticamente la letteratura scientifica di riferimento e la documentazione brevettuale per verificare la fattibilità e l0nnovazione di una tecnologia chimica.

Principi della Chimica Industriale: Catalisi, Bilanci di Materia ed Energia, Cinetica, Elementi di Reattoristica Chimica. Il concetto di flow sheet come base per comprensione dei processi chimici.
Materie prime e processi Industria Chimica: Petrolio, Gas naturale, Carbone, Biomassa ligneo-cellulosiche.
Esempi di processi chimici nella sintesi dei prodotti di base: Ammoniaca, Sintesi del Metanolo, Formaldeide, Acido Acetico , Acido Solforico, Acido Nitrico Aspetti economici e brevettuali dei Processi Chimici: Tutela Brevettuale, Valutazione tecnico economica dei processi e loro alternative.
Esercitazioni numeriche: bilanci di massa ed energia.
Laboratorio: Esperienze relative alla preparazione e caratterizzazione di catalizzatori eterogenei e loro applicazioni in reazioni modello con studio cinetico

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale (in cui saranno proposti, anche, esercizi di bilancio di materia ed energia trasporto). Il giudizio finale terrà conto dei risultati conseguiti nella prova orale, della valutazione della relazione elaborata sula base delle esercitazioni di laboratorio (nel redigere le relazioni di laboratorio lo studente dovrà dimostrare un approccio critico. Ad esempio, non deve solo riportare il dato, ma giudicare se lo stesso, ad esempio produttività ottenuta nel caso di un processo catalizzato, è in linea con le aspettative industriali e perché). Durante la prova orale lo studente/la studentessa deve dimostrare di conoscere gli argomenti svolti durante il corso e di saperli esporre in modo formale e critico

Fabrizio Cavani, Gabrielle Centi, Martino Di Serio, Ilenia Rossetti, Antonella Salvini; Giorgio Strukul. Fondamenti di Chimica Industriale- Materie Prime, Prodotti, Processi, Sostenibilità - Zanichelli 2022
Bartholomew C. and Farrauto R. “Fundamentals of Industrial Catalytic Processes “Wiley 2006
Saranno forniti altre alle slides anche: Articoli scientifici, Report scientifici relativi a
“casi studio”

Approfondimento degli studi della Laurea di I° livello, sviluppo ed applicazione di idee originali nei vari contesti del mondo lavorativo in campo chimico, ivi compreso quello della ricerca. Sviluppo della capacità di progettare ed eseguire sintesi efficienti e sostenibili di diverso tipo per le più varie tipologie applicative.

Acquisizione di una solida e rigorosa conoscenza dei processi industriali inorganici e degli strumenti teorico-operativi per la comprensione dei vari fenomeni considerati. Al conseguimento di questi obiettivi concorreranno non solo lezioni teoriche, ma anche la visita agli impianti quando possibile. Il livello di conoscenze acquisito sarà verificato durante la prova di esame.

Capacità di applicare le conoscenze acquisite a fenomeni chimici, di interpretarli correttamente e sapere utilizzare i principi che li governano. Capacità di applicare le conoscenze acquisite al controllo e alla gestione dei processi nell’industria chimica. La verifica delle capacità acquisite sarà effettuata in sede di esame.

• Autonomia di giudizio
  Lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito attitudine al ragionamento scientifico e sviluppato capacità critiche nell’analisi dei processi. Il raggiungimento di questo obiettivo sarà verificato in sede di esame.
• Abilità comunicative
  Acquisizione della terminologia corretta in ambito scientifico e chimico, acquisizione di capacità espositive caratterizzate da chiarezza e proprietà di linguaggio. Lo studente dovrà essere in grado di esporre correttamente definizioni, concetti fondamentali, teorie riguardanti i contenuti del corso stesso e discutere con chiarezza i problemi che gli vengono sottoposti. Tali abilità saranno valutate in sede di esame
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Acquisizione della capacità di approfondire in maniera autonoma tematiche e argomenti relativi alla disciplina di insegnamento attraverso la consultazione di testi, banche dati e lavori scientifici disponibili in biblioteca o sul web e ad individuarne le connessioni con altre discipline del corso di studi. L’acquisizione di tale capacità sarà verificata tramite la discussione degli argomenti di esame

L’Industria chimica – Cenni storici sull’evoluzione dell’industria chimica. Le grandi svolte dell’industria chimica moderna. I fattori di produzione nell’industria chimica: risorse naturali, lavoro, capitale, mercato. L’industria chimica Italiana.
Principali problematiche dell’industria chimica moderna - Il problema energetico: fonti energetiche tradizionali ed alternative. Energia ed industria. Il problema ambientale. L’evoluzione della Chimica Industriale dalle “Commodities” alle “Specialties”
Il processo chimico – Sviluppo del processo e definizione del know-how. Diagrammi di flusso.
Il brevetto – Concetto di brevettabilità. Procedura della brevettazione e sua regolamentazione.
Catalisi e catalizzatori industriali – Caratteristiche e proprietà generali dei catalizzatori. Il fenomeno catalitico. Attività, resa e selettività. Catalizzatori omogenei (ruolo dei leganti). Catalizzatori eterogenei: adsorbimento fisico e chemi-adsorbimento. Durata ed avvelenamento dei catalizzatori. Metodi di preparazione di catalizzatori solidi. Misure di area superficiale e di porosità. Catalizzatori acidi e basici e loro applicazioni. Catalizzatori di ossido-riduzione, polifunzionali e loro applicazioni. Metallo dendrimeri. Leganti compartimentalizzati. Esempi di progettazione di catalizzatori industriali eterogenei. Catalisi enzimatica (cenni).

Colloquio orale

Materiale distribuito dal docente durante il corso

Processi di fermentazione di interesse industriale.

Mediante l’utilizzo di diverse fonti bibliografiche (testi scientifici, letteratura scientifica, attualità), lo studente sarà stimolato ad acquisire strumenti essenziali per la propria professione, con particolare riferimento ai seguenti obiettivi specifici:

• Conoscere le diverse tipologie di fermentazione microbica.
• Conoscere le diverse tipologie di processi di fermentazione
• Conoscere le diverse tipologie di impianti di fermentazione
• Conoscere le strategie di sviluppo di nuovi processi e/o nuovi prodotti.

Il corso si propone di fornire gli approcci metodologici e le tecniche di base da applicare alle esigenze della professione del chimico industriale, rimarcando con particolare enfasi gli aspetti più rilevanti ai fini dell’ingresso nel mercato del lavoro e del successo professionale. In dettaglio, sono previsti i seguenti obiettivi:

• Acquisire le competenze necessarie per muoversi in sicurezza in un laboratorio di fermentazioni e/o in un impianto di fermentazioni, le manualità richieste per le analisi microbiologiche e di processo e gli elementi necessari per l'interpretazione dei risultati.
• Applicare le conoscenze acquisite alla progettazione e validazione di nuovi processi e prodotti di interesse nell’industria chimica.

Descrittore di Dublino 3: Autonomia di giudizio

• Riconoscere e descrivere principi e limiti dei processi fermentativi, con particolare riferimento alla sostenibilità ambientale e ai temi etico-sociali.
• Dimostrare capacità di giudizio in situazioni specifiche di analisi delle strategie di sviluppo di processo.
  Descrittore di Dublino 4: Abilità comunicative.
  Essere in grado di descrivere i processi fermentativi in maniera comparativa e critica. Tale abilità deve essere acquisita sia in riferimento alla comunicazione verso soggetti professionali sia a fini divulgativi.
  Descrittore di Dublino 5: Capacità di apprendere
  Lo studente sarà stimolato a prendere contatto con le problematiche specifiche della professione, in modo da sviluppare strategie di problem solving. Lo studente sarà stimolato a partecipare attivamente alle azioni di apprendimento e aggiornamento programmate dal corso di studi.

• Parte I – Le fermentazioni microbiche.
  Pianificazione di una fermentazione.
  Resa, produzione, produttività.
  Strategie adottate nei processi fermentativi: batch, feedbatch, continuous.
  Trofofase e idiofase.
  Bioreattori stirred-tank, air-lift, a letto impaccato e a letto fluido.
  Analisi dei punti critici di un processo fermentativo industriale: scelta del bioreattore, formulazione del mezzo di coltura, agitazione, scambio gassoso, temperatura, produzione e dissipazione del calore di processo, densità del mezzo, produzione di schiuma, sterilità.
  Microrganismi di interesse industriale: batteri, lieviti e funghi filamentosi.
• Parte II – Processi di fermentazione
  Fermentazioni di tipo 1 (etanolo, biomassa, etc.)
  Fermentazioni di tipo II (acido citrico, aminoacidi es. lisina e acido glutammico).
  Fermentazioni di tipo III (antibiotici β-lattamici: penicilline e cefalosporine).
  Bioconversioni e Biocatalisi
• Parte III- Sviluppo di processo (immobilizzazione, DOE e scale-up)
• Parte IV-Classificazione delle bioraffinerie, SWOT Analysis, TRL, TEE

Orale con prova intermedia facoltativa

Donadio et al. Biotecnologie microbiche, CEA Edizioni.

Fornire le conoscenze di base relative alla sicurezza e alla valutazione del rischio in un impianto chimico, comprensione delle norme e dei regolamenti; concetti base per la valutazione dell’impatto ambientale di un processo; conoscenza e comprensione dei concetti fondamentali del trasferimento tecnologico (dalle licenze agli spin off), gestione della proprietà intellettuale. Nozioni relative al fund raising. Nozioni di base del disegno sperimentale per l’ottimizzazione di un processo chimico e del disegno di un flow scheet

Conoscenza e capacità di comprensione:
a) dei concetti base relativamente alla sicurezza in impianto, alle normative vigenti, alla valutazione del rischio
b) dei principi base del trasferimento tecnologico
c) valutazione economica di un processo. Principi basi legati alla proprietà intellettuale

a) Saper utilizzare le conoscenze apprese per analizzare criticamente e risolvere problemi applicativi/tecnologici in maniera logica e deduttiva.
b) Saper presentare in modo chiaro, logico ed approfondito un argomento
c) Applicare le conoscenze acquisiste per valutare in modo critico e appropriato i rischi connessi ad un processo chimico. Applicazione delle norme per la prevenzione dei rischi e degli incidenti in limpianto chimico

Sviluppare una preliminare capacità critica sull’efficacia e sicurezza di alcuni specifici processi e tecnologie

Principi fondamentali della sicurezza in impianto chimico per l’identificazione dei pericoli e la valutazione dei rischi, la prevenzione degli incidenti e la gestione delle emergenze
Norme e legislazione, nazionali ed internazionali, sulla sicurezza in impianto (OSHA, ATEX, REACH)
Gestione dei rischi (chimici, fisici e biologici) in impianto chimico
Norme per la prevenzione degli incidenti e la gestione delle emergenze
Sicurezza nell’impiego di sostanze chimiche
Conoscenza dei concetti fondamentali del trasferimento tecnologico
Tipologie di trasferimento tecnologico (licenze, joint venture, spin off)
Gestione della proprietà intellettuale (brevetti, marchi,..)
Linee guida per la ricerca brevettuale e d’anteriorità
Nozioni di negoziazione e contrattualistica
Metodologie per il monitoraggio e la valutazione del trasferimento tecnologico
Nozioni di base sul reperimento fondi
Principi di base e nozioni per la valutazione dell’impatto ambientale di un processo. Norme e legislazione per promuovere la sostenibilità nazionali, europee ed internazionali
Uso del Disegno Sperimentale per la progettazione di un processo e nel Flow Sheet industriale

La verifica dell'apprendimento sarà divisa in due parti. Una prima sezione in cui sarà somministrato agli studenti un test a risposta multipla principlamente focalizzato sulla parte del corso relativa alla Sicurezza in Impianto. Verrà, successivamente, proposto agli studenti un caso studio che dovranno analizzare alla luce degli argomenti affrontati durante il corso. I risultati dell’analisi dovranno essere organizzati e razionalizzati attraverso la modalità che lo studente riterrà più opportuna (presentazione, dissertazione orale, etc..) e saranno discussi nel corso della prova orale.
Durante la prova lo studente/la studentessa deve dimostrare di conoscere gli argomenti svolti durante il corso e di saperli esporre ed utilizzare; in modo formale e critico.

Fabrizio Cavani, Gabrielle Centi, Martino Di Serio, Ilenia Rossetti, Antonella Salvini; Giorgio Strukul. Fondamenti di Chimica Industriale- Materie Prime, Prodotti, Processi, Sostenibilità - Zanichelli 2022

Apprendimento delle principali strategie sintetiche basate sull’uso di derivati organometallici.
Apprendimento delle conoscenze basilari inerenti alla sintesi asimmetrica.
Apprendimento delle conoscenze basilari inerenti alla chimica dei polimeri.

. Al termine dell’insegnamento lo studente/studentessa deve:
o Conoscere le metodiche preparative e la reattività delle principali classi di composti organometallici.
o Conoscere le principali strategie di sintesi asimmetrica.
o Possedere conoscenze basilari di chimica dei polimeri.
o Conoscere i principali processi industriali per l’ottenimento di precursori polimerici.

Il corso è finalizzato alla sola acquisizione di conoscenze.

Descrittore di Dublino 3.

• Autonomia di giudizio
  Al termine del corso lo studente/studentessa dovrà dimostrare di aver acquisito una personale capacità argomentativa e critica.
  Descrittore di Dublino 4.
• Abilità comunicative
  Al termine dell’insegnamento lo studente/studentessa dovrà essere in grado di esprimere i concetti relativi ai diversi argomenti proposti nel corso usando un lessico chiaro ed appropriato nella comunicazione con interlocutori specialisti e non specialisti.
  Descrittore di Dublino 5.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Al termine dell’insegnamento lo studente/studentessa dovrà essere in grado di proseguire autonomamente, con le conoscenze di base maturate in questo corso, studi più approfonditi.

Chimica dei composti organometallici: preparazione e reattività delle principali classi di derivati organometallici (derivati del litio, magnesio, rame, zinco, boro e silicio).
Sintesi asimmetrica: tipologie di chiralità, determinazione della composizione enantiomerica, strategie generali per ottenere composti enantiopuri, esempi di sintesi asimmetriche (a-alchilazione di enolati chirali, addizioni a composti carbonilici, reazioni di riduzione e ossidazione).
Chimica dei polimeri: caratteristiche generali, reazioni di polimerizzazione per crescita a catena, reazioni di polimerizzazione per crescita a stadi, esempi di polimeri commerciali.

Colloquio orale con impiego di lavagna tradizionale.

Sintesi Asimmetrica, Garry Procter (EdiSES)
Polymer Chemistry, M. P. Stevens (Oxford University Press)
Industrial Organic Chemistry, K. Weissermel, H.-J. Arpe (VCH, Wiley)

Acquisire conoscenze di base di diffrazione X di materiali policristallini. Progettare e condurre un esperimento per la raccolta della figura di diffrazione di un materiale policristallino ed elaborarne i risultati in modo da derivare informazioni quali-, quantitative e strutturali. Caratterizzazione diffrattometrica di materiali policristallini di interesse industriale (es. materiali adsorbenti per il trattamento di reflui, catalizzatori solidi, macromolecole, materiali per l’edilizia, scorie industriali, etc.)

Conoscenza della definizione di materiale policristallino, degli aspetti di base della diffrazione X da polveri. Conoscenza sui parametri descrittivi di un diffrattogramma e delle informazioni derivabili da esso.

Capacità di effettuare autonomamente una determinazione strutturale su un materiale policristallino. Capacità di progettare e condurre una misura di diffrazione X su una polvere. Abilità informatiche in rapporto alla elaborazione di pattern di diffrazioni X da materiali policristallini

Autonomia di giudizio
Valutare criticamente le informazioni quali e quantitative derivabili da un diffrattogramma rX.
Abilità comunicative
Capacità di espressione nella presentazione e divulgazione delle proprie conoscenze con linguaggio scientifico appropriato in lingua italiana;
Presentazione dei risultati ottenuti dall’analisi di un diffrattogramma rX; capacità di inserirsi in modo rapido ed efficace negli ambienti di lavoro e in laboratori di ricerca scientifica.
Capacità di apprendere in modo autonomo
Apprendimento, trasferimento e adattamento di procedure sperimentali di diffrazione X da polveri e di elaborazioni digitali di pattern di diffrazione di materiali policristallini.

Fondamenti della diffrazione
Stato cristallino, simmetria cristallina e reticolo reciproco. Legge di Bragg. Sfera di Ewald. Fattore di struttura. Origine di un pattern di diffrazione di un materiale policristallino. Informazioni ricavabili da un diffrattogramma.
Tecniche sperimentali
Cenni storici. Diffrattometri automatici per polveri. Geometria Bragg-Brentano. Scansioni a riflessione e a trasmissione. Sorgenti di raggi X: tubo a raggi X e luce di sincrotrone. Sorgenti di neutroni: continue e a spallazione. Monocromatizzazione di un fascio X. Collimazione di un fascio X: slitte di Soller, divergenti e di antiscattering. Detectors di raggi X: puntuali, lineari e areali. Rivelatori di neutroni: a gas, a scintillazione, a semiconduttore. Preparazione del campione. Errori introdotti dal mal posizionamento del campione nel diffrattometro automatico. Errori strumentali. Strategia di raccolta dati.
Interpretazione di un pattern di diffrazioni da polveri
Riduzione dati: sottrazione del background, smoothing, stripping Ka2. Metodi di Peak search. Identificazione delle fasi cristalline presenti in un diffrattogramma. Metodo di Hanawalt. Metodi automatici. Database cristallografici. Indicizzazione di un difrattogramma e determinazione della cella unitaria. Determinazione del gruppo spaziale.
Analisi quantitativa sul pattern di diffrazione di una miscela polifasica
Intensità della diffrazione. Fattore di struttura. Metodo dell’addizione standard. Metodo dello standard interno. Metodo RIR (Reference Intensity Ratio). Raffinamento Rietveld. Quantificazione della componente amorfa in una miscela
policristallina. Metodo indiretti e diretti. Metodo del picco singolo. Metodo dello Standard interno. Metodo dello standard esterno. Metodo PONKCS. Grado di cristallinità.
Applicazione della diffrazione X
Caratterizzazione XRD di materiali di interesse industriale: materiali adsorbenti per il trattamento di reflui, catalizzatori, materiali per l’edilizia, scorie industriali, etc. Analisi dei pattern di diffrazione di macromolecole. Esercizi guidati in laboratorio: raccolta dati con miscela polifasica di materiali policristallini di interesse industriale, identificazioni delle fasi e analisi quantitativa col metodo RIR e di Rietveld.

Esame orale (100%)

V. K. Pecharsky and P.Z. Zavalij. Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials, 2nd Edition, Springer, New York, 2009.
Immirzi A e Tedesco C. LA diffrazione dei cristalli. Cooperativa Universitaria Athena 2nd Ed., 2017.

• Conoscenza e capacità di comprensione
  Conoscenza dei principi, concetti, strumenti e metodologie dell’Ecologia industriale e dell’analisi del ciclo di vita per la realizzazione di programmi e politiche di sviluppo sostenibile. Capacità di comprendere le strategie per individuare i punti critici di una produzione ad alto impatto ambientale, le strategie di recupero dei rifiuti, delle acque reflue, degli scarti industriali per reintrodurli nei cicli produttivi, mimando i cicli naturali. Il corso si articola in lezioni teoriche, che hanno lo scopo di accrescere la capacità dello studente di comprendere gli strumenti analitici utilizzati per valutare l’impatto ambientale dei processi produttivi, individuare le sorgenti di emissione, scegliere le strategie per la mitigazione degli impatti e per l’innovazione dei processi produttivi allo scopo di renderli più ecocompatibili.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione
  Capacità di applicare strategie e modelli di valutazione dell’impatto ambientale attraverso l’analisi del ciclo di vita, l’analisi dello stato dell’arte della tecnologia e realizzare diagrammi di flusso dei cicli produttivi. Tale capacità attesa sarà il risultato di applicazioni pratiche su piattaforme software dedicate cui lo studente sarà chiamato ad utilizzare e gestire in maniera autonoma.
• Autonomia di giudizio
  Lo studente dovrà acquisire una propria autonomia di giudizio nel valutare i diagrammi di flusso dei processi produttivi, i risultati delle modellizzazioni di ciclo di vita effettuate, i risultati delle ricerche dello stato dell’arte di una tecnologia di produzione, correggere individualmente o in gruppo i risultati ottenuti per il miglioramento dei risultati ottenuti.
• Abilità comunicative
  Lo studente dovrà acquisire la capacità di discutere e divulgare i concetti fondamentali delle tematiche di studio, nonché i risultati ottenuti in modo chiaro ed esauriente adeguando il livello tecnico a seconda degli utilizzatori finali, utilizzando però il corretto linguaggio scientifico. Al raggiungimento di questo obiettivo concorrono le discussioni dei casi di studio, durante le lezioni.
• Capacità di apprendimento
  I risultati attesi riguardano la capacità di integrare le conoscenze di base anche attraverso il reperimento di risorse web dei siti istituzionali relativi alla ricerca brevettuale e accademica, per valutare criticamente le tecnologie e proporre soluzioni che consentano l’abbattimento del carico ambientale di un prodotto o di un servizio.

Descrittore di Dublino 1: conoscenza e capacità di comprensione.
Conoscenza dei principi, concetti, strumenti e metodologie dell’analisi del ciclo di vita per la realizzazione di programmi e politiche di sviluppo sostenibile.
Capacità di comprendere le strategie per individuare i punti critici di una produzione ad alto impatto ambientale, le strategie di recupero dei rifiuti, delle acque reflue, degli scarti industriali per reintrodurli nei cicli produttivi, mimando i cicli naturali.

Descrittore di Dublino 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Capacità di applicare strategie e modelli di valutazione dell’impatto ambientale attraverso l’analisi del ciclo di vita, l’analisi dello stato dell’arte della tecnologia. Tale capacità attesa sarà il risultato di applicazioni pratiche su piattaforme software dedicate cui lo studente sarà chiamato ad utilizzare e gestire in maniera autonoma.

Descrittore di Dublino 3: capacità critiche e di giudizio.
Lo studente dovrà acquisire una propria autonomia di giudizio nel valutare i risultati delle modellizzazioni di ciclo di vita effettuate, i risultati delle ricerche dello stato dell’arte di una tecnologia di produzione, correggere individualmente o in gruppo i risultati ottenuti per il miglioramento dell’autonomia di giudizio dei risultati ottenuti.
Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso.
Lo studente dovrà acquisire la capacità di discutere e soprattutto divulgare i concetti fondamentali delle tematiche di studio, nonché i risultati ottenuti in modo chiaro ed esauriente adeguando il livello tecnico a seconda degli utilizzatori finali, utilizzando il corretto linguaggio scientifico. Al raggiungimento di questo obiettivo concorrono le discussioni dei casi di studio, durante le lezioni.
Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita.
I risultati attesi riguardano la capacità di integrare le conoscenze di base anche attraverso il reperimento di risorse web dei siti istituzionali relativi alla ricerca brevettuale e accademica, per valutare criticamente le tecnologie e proporre soluzioni che consentano l’abbattimento del carico ambientale di un prodotto o di un servizio.

Cicli produttivi industriali ad alto impatto ambientale: petrolio ed acciaio a ciclo integrale, processo Leblanc e Solvay, produzione della soda caustica. Concetto di produzione a merci congiunte e problemi di allocazione. Introduzione all’approccio olistico tipico della LCA.
Ricerca dello stato della tecnica di una innovazione tecnologica: metodi e strategie. Esercitazioni sull'uso delle piattaforme dell'European Patent Office: ricerca brevettuale su sistema Esp@cenet.
I problemi di tutela dell'ambiente nella logica dello sviluppo sostenibile. Indicatori ambientali e di sostenibilità. Categorie d’impatto: gas serra e cambiamento climatico, eutrofizzazione, ozone depletion potential, smog fotochimico, abiotic depletion, consumi di risorse fossili, potenziale di acidificazione, tossicità ed ecotossicità umana. La politica ambientale della UE.
Tutela dell'ambiente e innovazione di prodotto e di processo. Le politiche di prodotto (etichette ambientali e sistemi di gestione ambientale). PEF (Product Environmental Footprint). Il ciclo di vita di prodotti e servizi. Life Cycle Assessment (LCA). Norme ISO 14040-14044, fasi della valutazione, definizione di obiettivi e scopi. Funzione e unità funzionale del sistema. Flussi di riferimento e allocazione. Analisi di inventario. Valutazione degli impatti. Metodi mid-point ed end-point. Interpretazione dei dati, analisi dell’incertezza dei risultati, metodo Montecarlo. Carbon footprint e applicazioni pratiche di calcolo. Esercitazioni pratiche su piattaforma dedicata e database di LCA, sviluppo di progetti di studio (a gruppi) su tematiche LCA.
Casi pratici: packaging per alimenti e mascherine anti SARS-CoV-2.

La valutazione dello studente prevede:

• una prova orale che generalmente consiste in tre domande relative a differenti argomenti del corso.
  Il punteggio della prova d’esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi. Esso in genere tiene conto i) della partecipazione dello studente alle lezioni ii) della partecipazione dello studente alla discussione critica dei risultati ottenuti dall’applicazione degli strumenti di analisi del ciclo di vita. Una votazione eccellente è il risultato del soddisfacimento di gran parte dei criteri di valutazione.
  Criteri di valutazione
• Conoscenza e capacità di comprensione:
  o Livello minimo per il superamento dell’esame: Conoscenza di base dei principi, concetti, strumenti e metodologie dell’ecologia industriale e dell’analisi del ciclo di vita per la realizzazione di programmi e politiche di sviluppo sostenibile.
  o Capacità di comprendere le strategie di base per individuare le sorgenti di emissione di inquinanti ed i punti critici di una produzione ad alto impatto ambientale, le strategie di recupero dei rifiuti, delle acque reflue, degli scarti industriali per reintrodurli nei cicli produttivi, mimando i cicli naturali
  o Livello intermedio: Buona conoscenza dei principi dell’Ecologia Industriale, dei concetti, strumenti e metodologie dell’analisi del ciclo di vita per la realizzazione di programmi e politiche di sviluppo sostenibile.
  o Capacità di comprendere le strategie migliori per individuare le sorgenti di emissione di inquinanti ed i punti critici di una produzione ad alto impatto ambientale, le strategie migliori disponibili di recupero dei rifiuti, delle acque reflue, degli scarti industriali per reintrodurli nei cicli produttivi, mimando i cicli naturali.
  o Livello superiore: Conoscenza approfondita dei principi, concetti, strumenti e metodologie dell’ecologia industriale e dell’analisi del ciclo di vita per la realizzazione di programmi e politiche di sviluppo sostenibile.
  o Capacità di comprendere appieno le strategie per individuare le sorgenti di emissione di inquinanti ed i punti critici di una produzione ad alto impatto ambientale, le strategie di recupero dei rifiuti, delle acque reflue, degli scarti industriali per reintrodurli nei cicli produttivi, mimando i cicli naturali.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
  o Livello minimo per il superamento dell’esame: Capacità di base di applicare strategie e modelli di valutazione dell’impatto ambientale attraverso l’analisi del ciclo di vita, l’analisi dello stato dell’arte delle tecnologie green. Capacità minima di realizzare applicazioni pratiche su piattaforme software dedicate cui lo studente sarà chiamato ad utilizzare e gestire in maniera autonoma.
  o Livello intermedio: Capacità di applicare strategie e modelli di valutazione dell’impatto ambientale attraverso l’analisi del ciclo di vita in maniera approfondita, analizzare lo stato dell’arte delle tecnologie green. Capacità discreta di realizzare applicazioni pratiche su piattaforme software dedicate cui lo studente sarà chiamato ad utilizzare e gestire in maniera autonoma. Capacità di correlare i dati ottenuti con quelli di bibliografia per valutarne la coerenza.
  o Livello superiore: Capacità di applicare strategie e modelli di valutazione dell’impatto ambientale attraverso l’analisi del ciclo di vita in maniera approfondita, analizzare lo stato dell’arte delle tecnologie green. Piena capacità di realizzare applicazioni pratiche su piattaforme software dedicate cui lo studente sarà chiamato ad utilizzare e gestire in maniera autonoma. Capacità di individuare i punti critici nello studio degli impatti ambientali mediante LCA e proporre soluzioni. Capacità di sviluppare modelli con software dedicati e database, dati di letteratura e informazioni aziendali. Capacità di scalare i risultati ottenuti dal livello di impianti pilota a quelli industriali.
• Autonomia di giudizio:
  o Capacità di svolgere ricerche bibliografiche e di utilizzare basi di dati e capacità di realizzare diagrammi di flusso e modelli LCA di processi produttivi. Analizzare criticamente i dati ottenuti e confrontarli con i dati di letteratura.
• Abilità comunicative:
  o Per tutti i livelli: dimostrare la conoscenza della corretta terminologia scientifica, relativa alle conoscenze richieste per i tre livelli, ed esporre con proprietà di linguaggio gli argomenti delle domande di esame.
• Capacità di apprendere:
  Nello svolgimento dell’esame, gli argomenti proposti avranno un grado di approfondimento crescente al fine di stabilire a quale livello di conoscenze, fondamentale, intermedio e superiore, sia pervenuta la capacità di apprendimento dello studente.
  Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. La valutazione dello studente prevede:
• una prova orale che generalmente consiste in tre domande relative a differenti argomenti del corso.
  Il punteggio della prova d’esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi. Esso in genere tiene conto i) della partecipazione dello studente alle lezioni ii) della partecipazione dello studente alla discussione critica dei risultati ottenuti dall’applicazione degli strumenti di analisi del ciclo di vita. Una votazione eccellente è il risultato del soddisfacimento di gran parte dei criteri di valutazione.
  Accertamento dell’acquisizione delle nozioni teoriche (tramite esame orale), e della capacità di integrare le nozioni apprese rispetto al programma svolto.
  Voti:
  Da 1 a 17  Gli studenti non sono in grado di fornire una descrizione di base dei della metodologia LCA dei flussi di materia ed energia dei cicli produttivi studiati nel programma, dei criteri di brevettabilità di una invenzione.
  Da 18 a 24  Gli studenti sono in grado di fornire una descrizione di base della metodologia LCA, dei flussi di materia ed energia dei cicli produttivi studiati nel programma, dei criteri di brevettabilità di una invenzione.
  Da 25 a 27  Gli studenti sono in grado di fornire una buona descrizione della metodologia LCA, dei flussi di materia ed energia dei cicli produttivi studiati nel programma, dei criteri di brevettabilità di una invenzione.
  Da 28 a 30 cum laude  Gli studenti sono in grado di fornire una descrizione avanzata della metodologia LCA, dei flussi di materia ed energia dei cicli produttivi studiati nel programma, dei criteri di brevettabilità di una invenzione.

Appunti delle lezioni del Prof. Pasquale Giungato, distribuiti agli studenti in formato PDF prima di ogni lezione. Tutto il materiale didattico di supporto è disponibile sulla piattaforma TEAMS del corso.

Il corso fornisce le basi teoriche e applicative dell’elettrochimica necessarie per comprendere, progettare in via preliminare e valutare criticamente processi e dispositivi elettrochimici di interesse industriale.
Si parte da termodinamica e cinetica dei processi elettrodici e dal trasporto di materia. Si affrontano poi l’ingegneria dei reattori elettrochimici e le principali produzioni industriali: cloro-soda, idrogeno da elettrolisi dell’acqua, metallurgia elettrochimica, elettrosintesi ed elettrodeposizione. Seguono la corrosione e la protezione dei materiali, i sistemi di conversione e accumulo dell’energia e le tecnologie elettrochimiche per il trattamento delle acque.
Particolare attenzione è dedicata al ruolo dell’elettrochimica nella transizione energetica ed ecologica: elettrificazione dei processi chimici, idrogeno verde, accumulo da fonti rinnovabili, economia circolare.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare i principi elettrochimici a problemi di processo, scegliere materiali e condizioni operative e valutare efficienza energetica e sostenibilità delle diverse soluzioni tecnologiche.

• descrivere termodinamica e cinetica dei processi elettrodici, compresa la struttura del doppio strato elettrico e i fenomeni elettrocinetici (potenziale zeta, stabilità dei sistemi colloidali);
• spiegare trasporto di materia e distribuzione di corrente e il loro ruolo nel progetto dei reattori elettrochimici;
• illustrare configurazioni, componenti (elettrodi, elettrocatalizzatori, separatori, membrane) e figure di merito dei reattori elettrochimici industriali;
• riconoscere e classificare le forme di corrosione e i relativi meccanismi;
• descrivere principi, materiali e prestazioni dei sistemi elettrochimici per la conversione e l’accumulo di energia e per i trattamenti ambientali;
• conoscere i principi delle principali tecniche elettrochimiche di caratterizzazione (voltammetria, cronoamperometria, curve di polarizzazione, spettroscopia di impedenza).
• applicare le leggi di Faraday e i bilanci di materia ed energia per calcolare rendimento in corrente, resa, selettività, consumo specifico di energia e produttività di un processo;
• scomporre la tensione di cella nei suoi contributi (tensione reversibile, sovratensioni, cadute ohmiche) e individuare le leve per ridurre i consumi energetici;
• effettuare il dimensionamento di massima di un reattore elettrochimico operante in regime galvanostatico o potenziostatico;
• interpretare curve di polarizzazione e diagrammi di Tafel, Pourbaix ed Evans per stimare la velocità di corrosione e scegliere strategie di protezione;
• confrontare batterie, celle a combustibile ed elettrolizzatori sulla base di curve di scarica e di polarizzazione e di parametri quali energia e potenza specifiche, efficienza e vita ciclica;
• scegliere materiali elettrodici e condizioni operative adatti a un dato processo.

Autonomia di giudizio (D3)

• valutare criticamente dati sperimentali e di letteratura relativi a sistemi elettrochimici;
• confrontare processi elettrochimici e alternative convenzionali basate su fonti fossili in termini di efficienza energetica, impatto ambientale e sostenibilità, anche in relazione all’uso di energia e materie prime rinnovabili;
• proporre e motivare soluzioni tecniche alternative a problemi di processo, di corrosione o di accumulo energetico;
• operare con responsabilità professionale ed etica, nel rispetto delle norme di sicurezza e del codice deontologico.
  Abilità comunicative (D4)
• esporre i contenuti del corso con chiarezza e lessico tecnico appropriato, anche con supporti multimediali;
• presentare e discutere un approfondimento basato sulla letteratura scientifica, anche in lingua inglese, davanti a un pubblico di specialisti e non;
• sostenere un confronto argomentato su una problematica di elettrochimica industriale e redigere brevi relazioni tecniche.
  Capacità di apprendere (D5)
• reperire e consultare in autonomia banche dati bibliografiche (es. Scopus, Web of Science, SciFinder), letteratura scientifica e brevettuale e normativa tecnica;
• aggiornarsi in modo autonomo sugli sviluppi delle tecnologie elettrochimiche, in vista dell’attività professionale, della tesi di laurea o di studi di dottorato.

1. Richiami di elettrochimica e di interfasi elettrificate (6 h). Celle galvaniche ed elettrolitiche; reazioni elettrodiche e di cella; lavoro elettrico, energia libera e forza elettromotrice; equazione di Nernst; potenziali standard e serie elettrochimica; elettrodi di riferimento; conducibilità degli elettroliti. Doppio strato elettrico (modelli di Helmholtz, Gouy-Chapman, Stern); fenomeni elettrocinetici, potenziale zeta e stabilità dei sistemi colloidali.
2. Cinetica elettrodica, trasporto di materia e metodi di misura (10 h). Sistemi elettrochimici non all’equilibrio e curve corrente-potenziale; sovratensioni di attivazione, di concentrazione e ohmiche; equazione di Butler-Volmer, coefficiente di trasferimento, densità di corrente di scambio, diagrammi di Tafel. Elettrocatalisi: reazioni di sviluppo dell'idrogeno e dell'ossigeno (HER, OER). Trasporto di materia per diffusione, convezione e migrazione; strato di diffusione di Nernst, corrente limite, coefficiente di trasporto di materia e correlazioni adimensionali. Distribuzione della corrente primaria, secondaria e terziaria. Tecniche: voltammetria lineare e ciclica, cronoamperometria, elettrodo a disco rotante, spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e circuiti equivalenti.
3. Fondamenti di ingegneria dei processi elettrochimici (8 h). Leggi di Faraday; rendimento in corrente; conversione, resa e selettività; bilanci di materia e di energia; tensione di cella e consumo specifico di energia; produttività (space-time yield). Classificazione e configurazioni dei reattori: celle a piatti paralleli e filtro-pressa, connessioni monopolari e bipolari, elettrodi tridimensionali. Materiali elettrodici (anodi dimensionalmente stabili, diamante drogato con boro, elettrodi a diffusione di gas); separatori e membrane a scambio ionico. Regime galvanostatico e potenziostatico; reazioni secondarie; elementi di progetto, scale-up e costi. Esercitazioni numeriche di dimensionamento.
4. Processi elettrochimici industriali (8 h). Industria cloro-soda (celle a mercurio, a diaframma e a membrana). Elettrolisi dell’acqua per la produzione di idrogeno verde (alcalina, PEM, AEM, a ossidi solidi). Produzione elettrolitica dell’alluminio; elettroestrazione ed elettroraffinazione dei metalli (Cu, Zn). Elettrosintesi inorganica e organica (es.: clorati, perossido di idrogeno, adiponitrile); cenni all'elettroriduzione della CO₂. Elettrodeposizione di metalli, leghe e semiconduttori, anche in sistemi nanostrutturati; trattamenti superficiali (anodizzazione, elettrolucidatura).
5. Corrosione e protezione dei materiali (7 h). Termodinamica della corrosione e diagrammi di Pourbaix; cinetica della corrosione e diagrammi di Evans; potenziale e velocità di corrosione; comportamento attivo-passivo e passivazione. Forme di corrosione: generalizzata, galvanica, per vaiolatura, interstiziale, intergranulare, sotto sforzo, microbiologica. Misure di corrosione: resistenza di polarizzazione lineare, estrapolazione di Tafel, EIS. Protezione catodica (anodi sacrificali e corrente impressa) e anodica; inibitori e rivestimenti. Corrosione e conservazione dei beni culturali metallici.
6. Elettrochimica per l’energia (6 h). Grandezze caratteristiche dei generatori elettrochimici: tensione, capacità, energia e potenza specifiche, efficienza, vita ciclica e calendario; curve di scarica e di polarizzazione. Generatori primari; accumulatori secondari (piombo-acido, Ni-MH, litio-ione, sodio-ione e tecnologie emergenti); batterie a flusso redox; celle a combustibile (PEMFC, SOFC); supercondensatori; celle fotoelettrochimiche e a colorante (DSSC). Sicurezza, fine vita, raccolta e riciclo.
7. Elettrochimica ambientale (3 h). Tecnologie elettrochimiche per il trattamento di acque e reflui: elettrocoagulazione, ossidazione anodica e processi elettrochimici avanzati di ossidazione, come l'elettro-Fenton. Degradazione di inquinanti persistenti (es. PFAS); recupero di metalli da reflui e rifiuti; sensori elettrochimici per il monitoraggio ambientale.

Esame orale della durata indicativa di 30-40 minuti, articolato in tre parti.

• Approfondimento a scelta (circa 10 minuti). Presentazione con slide su un argomento del corso scelto dallo studente, basata sulla letteratura scientifica recente. L’argomento va concordato con il docente almeno una settimana prima dell’appello.
• Esercizio numerico. Risoluzione e discussione di un breve problema applicativo, ad esempio: rendimento in corrente, consumo specifico di energia, dimensionamento di una cella, velocità di corrosione, capacità ed energia di un accumulatore. È consentito l’uso della calcolatrice.
• Domanda sul programma. Verifica della conoscenza dei principi e della capacità di collegare tra loro gli argomenti del corso.

Testo di riferimento

• D. Pletcher, F.C. Walsh, Industrial Electrochemistry, 2ª ed., Springer, 1993.
  Testi consigliati per approfondimento
• A.J. Bard, L.R. Faulkner, H.S. White, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 3ª ed., Wiley, 2022 (cinetica e tecniche).
• C.H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, Electrochemistry, 2ª ed., Wiley-VCH, 2007.
• P. Pedeferri, Corrosion Science and Engineering, Springer, 2018 (corrosione e protezione).
• K.W. Beard (ed.), Linden’s Handbook of Batteries, 5ª ed., McGraw-Hill, 2019 (accumulatori).
• Dispense e slide delle lezioni.

Al termine del modulo lo studente dovrà essere in grado di:

• comprendere i principali comparti e processi chimici che caratterizzano l'ambiente;
• descrivere il comportamento e il destino degli inquinanti nelle diverse matrici ambientali;
• correlare le proprietà chimico-fisiche di una sostanza con la sua mobilità, persistenza, biodisponibilità e distribuzione nell'ambiente;
• interpretare i principali processi di trasformazione **abiotica e biotica** degli inquinanti;
• conoscere i principali contaminanti atmosferici, acquatici e del suolo e le loro fonti;
• comprendere i meccanismi chimici alla base dei principali fenomeni di inquinamento ambientale;
• conoscere i principali approcci analitici utilizzati per il monitoraggio delle matrici ambientali;
• interpretare dati chimico-ambientali e valutarne criticamente significato e limiti;
• comprendere i principi chimici alla base delle principali tecnologie di trattamento e risanamento ambientale;
• collegare le conoscenze di chimica ambientale ai principi della **sostenibilità e della prevenzione dell'inquinamento**;
• applicare un approccio quantitativo alla valutazione di problematiche ambientali di interesse industriale.

Al termine del modulo lo studente avrà acquisito conoscenze avanzate relative:

• ai principali processi chimici che avvengono nei comparti ambientali;
• alle proprietà chimico-fisiche che determinano il destino degli inquinanti;
• ai processi di trasformazione e trasporto delle sostanze chimiche nell'ambiente;
• alle principali problematiche di contaminazione di aria, acqua e suolo;
• ai principi chimici delle tecniche di monitoraggio, trattamento e risanamento;
• alle relazioni tra Chimica Ambientale, sostenibilità e attività industriali.

Lo studente sarà in grado di:

• applicare principi di chimica generale, fisica, organica e analitica allo studio di sistemi ambientali;
• interpretare il comportamento di un contaminante sulla base delle sue proprietà chimiche;
• effettuare semplici valutazioni quantitative relative a equilibrio, speciazione e ripartizione;
• interpretare dati analitici relativi a matrici ambientali;
• individuare strategie chimiche e tecnologiche per la prevenzione e la riduzione dell'impatto ambientale;
• utilizzare le conoscenze acquisite per affrontare problematiche ambientali connesse a processi industriali.

Lo studente sarà in grado di:

• valutare criticamente informazioni e dati relativi a problematiche di contaminazione ambientale;
• riconoscere limiti e incertezze associati a misure e interpretazioni di dati ambientali;
• confrontare differenti strategie di prevenzione, trattamento e risanamento sulla base di criteri chimici e ambientali;
• integrare informazioni provenienti da differenti discipline scientifiche;
• formulare valutazioni motivate sul comportamento ambientale delle sostanze chimiche, distinguendo dati sperimentali, ipotesi e interpretazioni.
• utilizzare correttamente la terminologia scientifica propria della Chimica Ambientale;
• descrivere e discutere fenomeni e processi chimico-ambientali in forma orale e scritta;
• rappresentare e interpretare dati mediante grafici, schemi e relazioni quantitative;
• presentare in modo chiaro e strutturato un problema ambientale di interesse chimico-industriale;
• comunicare risultati e conclusioni a interlocutori con differente livello di competenza tecnico-scientifica.

Introduzione alla Chimica Ambientale e alla sostenibilità

• Definizione e ambiti della Chimica Ambientale.
• Interazione tra sistemi naturali e attività antropiche.
• Compartimenti ambientali: atmosfera, idrosfera, pedosfera e biosfera.
• Cicli biogeochimici degli elementi.
• Concetto di contaminante e di inquinante.
• Sorgenti puntuali e diffuse.
• Concetti di esposizione, destino ambientale e rischio.
• Relazione tra chimica ambientale, sostenibilità e prevenzione dell'inquinamento.
  Chimica dell'atmosfera
• Struttura e composizione dell'atmosfera.
• Principali specie chimiche presenti in atmosfera.
• Chimica troposferica e stratosferica.
• Reazioni fotochimiche e radicaliche.
• Ozono troposferico e smog fotochimico.
• Ossidi di azoto, ossidi di zolfo, monossido di carbonio e composti organici volatili.
• Particolato atmosferico: caratteristiche chimiche e principali sorgenti.
• Aerosol e processi di trasformazione atmosferica.
• Deposizione secca e umida.
• Acidificazione atmosferica.
• Cambiamento climatico: ruolo dei gas a effetto serra e aspetti chimici del problema.
• Strategie chimiche e tecnologiche per la riduzione delle emissioni.
  Chimica delle acque
• Proprietà chimiche delle acque naturali.
• Equilibri acido-base e sistema carbonato.
• Alcalinità e capacità tamponante.
• Equilibri di complessazione.
• Solubilità e precipitazione.
• Potenziale redox e processi ossidoriduttivi nelle acque.
• Speciazione chimica.
• Interazioni tra contaminanti e sostanza organica naturale.
• Principali contaminanti inorganici:
• metalli;
• nutrienti;
• specie azotate e fosfatiche.
• Contaminanti organici:
• idrocarburi;
• solventi;
• pesticidi;
• tensioattivi;
• sostanze organiche persistenti.
• Eutrofizzazione.
• Processi di autodepurazione.
• Principi chimici dei processi di trattamento delle acque.
  Chimica del suolo e dei sedimenti
• Composizione e proprietà chimiche del suolo.
• Fasi minerali e sostanza organica.
• Capacità di scambio cationico.
• Adsorbimento e desorbimento.
• Mobilità e biodisponibilità degli inquinanti.
• Speciazione dei contaminanti nei suoli.
• Comportamento di metalli pesanti e contaminanti organici.
• Processi di degradazione e trasformazione.
• Trasferimento suolo-acqua e suolo-atmosfera.
• Sedimenti come serbatoi e sorgenti secondarie di contaminazione.
  Destino ambientale degli inquinanti
• Proprietà chimico-fisiche rilevanti per il destino ambientale.
• Coefficiente di ripartizione ottanolo/acqua.
• Volatilità e costante di Henry.
• Adsorbimento e mobilità.
• Persistenza ambientale.
• Bioaccumulo e biomagnificazione.
• Trasporto tra comparti ambientali.
• Processi di trasformazione:
• idrolisi;
• fotolisi;
• ossidazione;
• riduzione;
• biodegradazione.
  Contaminanti emergenti e problematiche attuali
• Farmaci e prodotti per la cura della persona.
• Microplastiche e nanomateriali.
• PFAS e sostanze persistenti.
• Interferenti endocrini.
• Contaminanti emergenti nelle acque.
• Persistenza, mobilità e difficoltà di rimozione.
• Approccio "emerging contaminants" e problematiche di monitoraggio.
  Monitoraggio, trattamento e risanamento ambientale
• Principi di campionamento ambientale.
• Rappresentatività del campione e controllo della qualità.
• Principali tecniche analitiche per il monitoraggio ambientale
  Chimica ambientale e sostenibilità industriale
• Prevenzione dell'inquinamento alla fonte.
• Relazione tra Chimica Ambientale e **Green Chemistry**.
• Efficienza nell'uso delle risorse.
• Riduzione della produzione di rifiuti.
• Sostituzione delle sostanze pericolose.
• Processi industriali a minore impatto ambientale.

La verifica dell'apprendimento potrà essere effettuata attraverso una **prova orale**, eventualmente integrata dall'analisi di un caso studio.

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici necessari per l'analisi, la progettazione e la valutazione critica dei processi chimici industriali innovativi orientati alla sostenibilità ambientale. Particolare attenzione è rivolta all'applicazione del metodo scientifico per l'interpretazione dei dati sperimentali, all'impiego di tecniche di elaborazione e validazione dei risultati e alla valutazione delle prestazioni dei processi in termini di efficienza, sicurezza e impatto ambientale.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
applicare il metodo scientifico all'analisi e all'interpretazione dei dati sperimentali relativi ai processi chimici industriali;
valutare criticamente le prestazioni di processi innovativi attraverso l'utilizzo di strumenti quantitativi e metodologie sperimentali;
correlare le caratteristiche dei processi con gli aspetti di sostenibilità, efficienza energetica, economia circolare e riduzione dell'impatto ambientale;
sviluppare un approccio critico alla chimica industriale, individuando le soluzioni tecnologiche più idonee per la progettazione di processi a basso impatto ambientale e conformi ai principi della Green Chemistry.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:
conoscere i principi della sostenibilità applicati ai processi e ai prodotti dell'industria chimica;
comprendere la metodologia della Life Cycle Assessment (LCA) e delle principali metodologie di valutazione della sostenibilità ambientale;
conoscere le procedure di Valutazione di Impatto Ambientale (VIA), le Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD) e gli strumenti di eco-design;
comprendere le relazioni tra progettazione di processo, consumo di risorse, emissioni, produzione di rifiuti e impatti ambientali;
conoscere le strategie di economia circolare applicabili ai processi chimici e ai sistemi produttivi sostenibili.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:
applicare la metodologia LCA per valutare le prestazioni ambientali di processi e prodotti chimici;
analizzare e interpretare indicatori ambientali quantitativi per confrontare differenti soluzioni tecnologiche;
sviluppare e interpretare flow sheet di processo, individuandone le criticità dal punto di vista ambientale;
proporre interventi di miglioramento finalizzati alla riduzione degli impatti ambientali attraverso eco-design, efficienza nell'uso delle risorse, recupero di materia ed energia, valorizzazione dei sottoprodotti e riciclo;
utilizzare criticamente dati tecnico-scientifici e risultati della letteratura internazionale per supportare decisioni progettuali e gestionali orientate alla sostenibilità.

DD3 – Autonomia di giudizio
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
valutare criticamente la sostenibilità ambientale di processi e prodotti chimici;
selezionare gli strumenti di valutazione più appropriati in funzione del contesto industriale;
integrare aspetti tecnici, ambientali, economici e normativi nella valutazione di soluzioni progettuali;
formulare giudizi autonomi basati su dati quantitativi e su evidenze scientifiche.
DD4 – Abilità comunicative
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
comunicare in modo efficace risultati tecnico-scientifici sia in forma scritta sia orale, in italiano e in inglese;
presentare e discutere casi studio e articoli scientifici, anche di recente pubblicazione, utilizzando strumenti multimediali;
argomentare e sostenere criticamente le proprie valutazioni nell'ambito della sostenibilità dei processi chimici, adattando il linguaggio a interlocutori specialisti e non specialisti.
DD5 – Capacità di apprendere
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
approfondire autonomamente tematiche avanzate mediante la consultazione della letteratura scientifica e della normativa di riferimento;
aggiornare le proprie competenze in un settore caratterizzato da una continua evoluzione tecnologica e normativa;
applicare gli strumenti metodologici acquisiti per affrontare problematiche complesse nell'ambito della sostenibilità dei processi chimici e della transizione verso modelli produttivi circolari;
interagire efficacemente con figure professionali operanti nei settori dell'ingegneria, dell'economia, della gestione ambientale e dell'innovazione industriale, contribuendo a gruppi di lavoro multidisciplinari.

Impatto ambientale dei processi chimici:
Valutazione dell’impatto ambientale: metodologia LCA e sue derivate,
Fasi della valutazione del ciclo di vita, realizzazione e interpretazione di una LCA, eco-indicatori ed eco-design, valutazione dell’impatto ambientale dei prodotti chimici, proprietà rilevanti e persistenti dei prodotti chimici in relazione all’impatto, sostituzione di prodotto e di processo, procedura di valutazione dell’impatto ambientale (VIA), dichiarazione ambientale di prodotto (EPD), Report di sostenibilità.
Minimizzazione dell’impatto ambientale: progettazione ecosostenibile dei processi chimici, riutilizzo dei sottoprodotti, riciclo dei rifiuti e dell’acqua, cenni sulla normativa, caso di studio produzione di idrogeno
Materie prime per l’industria chimica:
Biomasse Ligno-cellulosiche: cellulosa, emicellulosa, lignina, concetto di bioraffineria, idrolisi di biomasse lignocellulosiche a zuccheri, produzione di bioetanolo,idrolisi acida
Introduzione alle problematiche di energia e sostenibilità:
Fonti rinnovabili: energia idroelettrica, geotermica, eolica e marina
Biomasse, energia solare.
Hydrogen economy.
Scelte del processo industriale.
Sintesi della L-dopa come esempio di processo di chimica fine in piccola scala.
Biomasse e biocarburanti per una mobilità sostenibile.
Biocarburanti da processi biochimici: Bioetanolo 1G e avanzato, Oli microbici da scarti lignocellulosici, Produzione di oli algali da biomasse acquatiche, Biocarburanti da processi termochimici :Pirolisi, Liquefazione idrotermale, Gassificazione
Biocarburanti da processi catalitici: Conversione di oli (trigliceridi), Raffinazione di bio-oli da processi termochimici, Liquefazione del syngas.
Produzione di oligomeri e polimeri:
Introduzione alla chimica dei polimeri, produzione del polietilentereftalato: acido tereftalico e PET, oligomerizzazione dell’etilene.

La verifica dell'apprendimento consiste in un colloquio orale basato su una presentazione (PowerPoint) preparata dallo studente su un argomento concordato con il docente, preferibilmente supportato dall'analisi della letteratura scientifica più recente. La presentazione rappresenta il punto di partenza per una discussione critica finalizzata a valutare la capacità dello studente di integrare conoscenze teoriche e applicarle a casi di studio reali.
Durante il colloquio il docente verifica l'acquisizione e l'utilizzo consapevole di tutti gli strumenti metodologici trattati nel corso, tra cui: Life Cycle Assessment (LCA) e relative metodologie, valutazione dell'impatto ambientale dei processi e dei prodotti, interpretazione degli indicatori ambientali, elaborazione e analisi di flow sheet di processo, applicazione dei principi della chimica sostenibile e dell'eco-design, nonché la capacità di proporre soluzioni orientate alla minimizzazione dell'impatto ambientale.
Qualora opportuno, il colloquio prevede anche l'utilizzo della lavagna tradizionale per la risoluzione di esercizi, la rappresentazione di schemi di processo, bilanci di materia ed energia e l'analisi critica di problematiche ingegneristiche, al fine di verificare la padronanza operativa degli strumenti appresi durante il corso.

Fondamenti di chimica industriale Zanichelli editore, Fundamentals of Industrial Chemistry: Pharmaceuticals, Polymers, and Business, First Edition. John A. Tyrell.
© 2014 John Wiley & Sons, Inc. Published 2014 by John Wiley & Sons, Inc.

Attraverso esempi pratici, lo studente potrà integrare, approfondire e consolidare le proprie conoscenze di chimica di base, in particolare per quanto riguarda gli aspetti termodinamici applicativi, il controllo di qualità di materie prime e prodotti finiti, e le informazioni che si possono ricavare. Le lezioni frontali costituiranno per lo studente occasione di interagire in modo diretto ed immediato con il docente e con gli altri studenti, dando l’opportunità di esprimere giudizi autonomi e riflessioni personali, offrendo, quindi, un’occasione per sviluppare capacità di comunicazione e senso critico.

Acquisire familiarità con protocolli ed approcci per testare la stabilità chimico-fisica di prodotti cosmetici finiti; acquisizione di conoscenze sulle procedure metodologiche e strumentali ad ampio spettro per condurre analisi volte al controllo di qualità e stabilità di materie prime e prodotti finiti. Gli studenti dovranno dimostrare conoscenze e capacità di comprensione che estendono e/o rafforzano quelle già in loro possesso che consentiranno di elaborare e/o applicare idee originali, nel nuovo contesto di studio.

Sviluppare capacità di lavoro autonomo e di gruppo; imparare a presentare un caso di studio in modo chiaro, conciso e consistente. Gli studenti dovranno mostrare abilità nel risolvere i problemi affrontati, inseriti in contesti anche interdisciplinari connessi al proprio settore di studio.

•Autonomia di giudizio
Saper scegliere la strategia ritenuta più adatta tra quelle proposte, per uno specifico caso di studio, argomentando la scelta e dimostrandone la validità.

• Abilità comunicative
  Saper esporre le particolarità di casi di studio e proporre tecniche di soluzione; la discussione in aula, nel corso della lezione, è anche a questo scopo incoraggiata.
  Gli studenti dovranno mostrare l’abilità di saper comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità.
  •Capacità di apprendere in modo autonomo
  Saper cercare le informazioni di impiego operativo per casi di studio da testi e siti in modo autonomo.

Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze teoriche generali preliminari sulle tipologie di prodotti cosmetici in commercio, i canali di vendita, l’iter procedurale per l’immissione in commercio di un prodotto cosmetico, informazioni sulla classificazione degli ingredienti di base e funzionali per la formulazione dei prodotti cosmetici, necessarie alla comprensione degli esempi pratici che saranno mostrati.
Saranno, inoltre, esaminati:
-la filiera cosmetica a partire dalla fornitura di materie prime e packaging primario e secondario;
-lo step di validazione dei fornitori, ed i controlli in ingresso delle materie prime cosmetiche;
-lo scale-up dalla formulazione in laboratorio al prototipo industriale;
-le procedure GMP da adottare in stabilimento di produzione;
-i controlli di processo;
-la valutazione della stabilità chimico-fisica dei prodotti cosmetici finiti, e cenni sulla valutazione della stabilità microbiologica;
-la valutazione della sicurezza;
-la valutazione dell’efficacia dei prodotti cosmetici.
Saranno forniti cenni di cosmetovigilanza post-marketing e sulle certificazioni di prodotto.

La verifica della preparazione raggiunta dallo studente viene effettuata attraverso la discussione di un caso di studio a scelta dello studente. La valutazione finale sarà data in occasione dell’esame orale, nell’ambito del quale è prevista una discussione sul lavoro svolto. La prova orale consiste in una discussione finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunta dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dello studente con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione degli argomenti.

Dispense, articoli scientifici, normative di riferimento per il controllo di qualità, e materiale didattico integrativo.
Manuale del cosmetologo, III edizione, Tecniche Nuove, via Eritrea 21, 20157 Milano, Italy; ISBN 978-88-481-4371-4

Il corso ha come obiettivo quello di fornire le competenze necessarie per comprendere e muoversi all'interno del settore dell'industria dei materiali plastici: comprendere le principali tecniche di sintesi per il controllo della struttura macromolecolare. Analizzare e comprendere la relazione tra le strutture molecolari del polimero e le sue proprietà macroscopiche, meccaniche e termiche. Valutare l'impatto e la sostenibilità dei processi di produzione dei polimeri su larga scala.

Comprensione dei meccanismi di reazione: Conoscenza approfondita delle differenze cinetiche e termodinamiche tra le reazioni di polimerizzazione per crescita a stadi e a catena. Padronanza delle architetture molecolari: Comprensione dell'effetto dei catalizzatori (es. Ziegler-Natta e metalloceni) della stereoregolarità (tatticità) delle catene polimeriche. Conoscenza dei parametri fisici fondamentali: Comprensione rigorosa dei concetti di peso molecolare medio (numerico e ponderale), dell'indice di polidispersità e delle transizioni termiche principali (temperatura di transizione vetrosa Tg e di fusione Tm). Comprensione delle tecnologie di impianto: Conoscenza dei principali processi industriali di produzione in reattore (in massa, soluzione, sospensione ed emulsione) e delle relative problematiche di trasferimento di massa e calore. Principi delle tecniche analitiche: Conoscenza dei fondamenti teorici alla base delle tecniche strumentali di caratterizzazione, come la cromatografia ad esclusione dimensionale (GPC/SEC) e l'analisi termica (DSC, TGA).

1. Progettare e selezionare i processi di sintesi: Saper individuare la tecnica di polimerizzazione più idonea (in massa, soluzione, sospensione o emulsione) in base al tipo di polimero (es. polietilene, PVC o polistirene) e alle specifiche di purezza o morfologia richieste dal mercato.
2. Controllare le proprietà molecolari: Applicare i modelli cinetici appresi per prevedere e calcolare i pesi molecolari medi e per modulare il grado di polimerizzazione o l'indice di polidispersità agendo sulle variabili operative (concentrazione degli iniziatori, agenti di trasferimento, temperatura).
3. Interpretare dati analitici complessi: Saper analizzare e interpretare i tracciati e i risultati sperimentali provenienti dalle tecniche di caratterizzazione, come i grafici di calorimetria (DSC) per determinare la cristalliinità e la Tg, i profili di termogravimetria (TGA) per la stabilità termica e i cromatogrammi d'esclusione dimensionale (GPC/SEC).
4. Prevedere il comportamento applicativo: Correlare la struttura chimica e la stereoregolarità del polimero (es. polimeri isotattici ottenuti via Ziegler-Natta) con le sue performance tecnologiche finali, individuando se il materiale è adatto a essere impiegato come fibra, elastomero, resina termoplastica o termoindurente.
5. Risolvere problemi di formulazione (Copolimeri): Utilizzare l'equazione di composizione dei copolimeri e i rapporti di reattività (es. diagramma Q-e) per prevedere la composizione di un materiale polimerico a partire da una miscela iniziale di monomeri diversi.

Descrittore 3: Autonomia di giudizio (Making judgements)
Questo punto riguarda la capacità di valutare criticamente dati e scenari industriali complessi in modo indipendente:
Scelte di processo: Saper valutare in autonomia i vantaggi e gli svantaggi di un metodo di polimerizzazione rispetto a un altro sotto il profilo dell'efficienza e della sicurezza d'impianto.
Sostenibilità e impatto: Sviluppare una coscienza critica nella scelta dei materiali macromolecolari, considerando non solo le performance tecniche ma anche la degradabilità, il riciclo e l'impatto ambientale delle plastiche.
Valutazione della qualità: Interpretare con obiettività i risultati analitici di laboratorio (es. tracciati DSC o GPC), distinguendo i dati sperimentali attendibili dalle possibili anomalie strumentali.
Descrittore 4: Abilità comunicative (Communication skills)
Questo descrittore riguarda la capacità di trasmettere le competenze tecniche a interlocutori diversi:
Linguaggio tecnico-scientifico: Esprimersi con proprietà di linguaggio utilizzando la terminologia IUPAC e i termini corretti della scienza dei polimeri durante l'esame orale e in contesti professionali.
Dialogo interdisciplinare: Capacità di saper dialogare e tradurre le proprietà chimico-fisiche di una macromolecola in specifiche tecniche utili per ingegneri di processo, progettisti o decisori aziendali nel settore manifatturiero.
Descrittore 5: Capacità di apprendimento (Learning skills)
L'ultimo descrittore si concentra sugli strumenti metodologici per l'auto-aggiornamento continuo:
Studio autonomo della letteratura: Saper reperire, comprendere e utilizzare fonti bibliografiche, brevetti o schede tecniche industriali, spesso in lingua inglese, per restare aggiornati sulle evoluzioni dei catalizzatori o sui nuovi tecnopolimeri.
Basi per l'alta formazione: Sviluppare un metodo di studio flessibile e rigoroso, idoneo per intraprendere con successo percorsi di livello superiore come Master di II livello, Dottorati di ricerca o percorsi di R&D in azienda.

Il programma si struttura in tre macro aree:
1. Chimica e meccanismi di polimerizzazione
-Introduzione di macromolecole: classificazione, nomenclatura, pesi molecolari medi e indice di polidispersività
-Polimerizzazione per crescita a stadi (Condensazione): Meccanismi, cinetica ed esempi industriali (es. poliesteri, poliammidi, poliuretani).
-Polimerizzazione per crescita a catena (Addizione):
Polimerizzazione radicalica (iniziazione, propagazione, terminazione, trasferimenti di catena); Polimerizzazione ionica (anionica e cationica); Polimerizzazione di coordinazione: catalizzatori di Ziegler Natta e metalloceni per il controllo della stereoregolarità (polimeri isotattici e sindiotattici).
2. Tecnologie e processi industriali
-Metodi di polimerizzazione in reattore: analisi dei processi in massa, in soluzione, in sospensione e in emulsione.
-Polimeri di grande consumo (commodities): Focus sui cicli produttivi e varianti commerciali di polietilene (HDPE, LDPE, LLDPE), polipropilene (PP), polivinilcloruro (PVC) e polistirene (PS).
-Polimeir speciali e tecnopolimeri: Introduzione ai materiali avanzati ad alte prestazioni per settori ingegneristici e biomedici.
3. Caratterizzazione e Proprietà dei materiali
-Stato solido dei polimeri: transizione vetrosa (Tg), temperatura di fusione (Tm), concetto di cristallinità e fattori strutturali che le influenzano.
-Tecniche di caratterizzazione chimico-fisica: Determinazione dei pesi molecolari (es. cromatografia di esclusione dimensionale, SEC-GPC); analisi termiche (calorimetria a scansione differenziale -DSC, analisi termogravimetrica-TGA); cenni sule proprietà meccaniche e viscoelastiche dei materiali plastici.

Il modulo prevede una prova orale finale basata sugli argomenti trattati a lezione.

Verranno fornite dispense relative agli argomenti trattati durante il corso. Tuttavia, per integrare le lezioni e approfondire la materia si consigliano i seguenti testi: Fondamenti di Scienza dei Polimeri (A.I.M. - Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole, edito da Pacini Editore). È il testo di riferimento per i meccanismi di sintesi e la determinazione dei pesi molecolari.
Scienza e tecnologia dei materiali polimerici (S. Brückner, G. Allegra, et al., Edizioni EdiSES). Un testo molto completo per comprendere la transizione vetrosa, la cristallinità e le proprietà macroscopiche dei polimeri industriali.
Principles of Polymerization (George Odian, ed. Wiley). Testo di riferimento per la cinetica e la chimica delle polimerizzazioni a stadi e a catena.

Il corso ha lo scopo di fornire la conoscenza di base della produzione industriale delle forme farmaceutiche negli aspetti tecnologici ed impiantistici.

Lo studente al termine del corso dovrà aver acquisito conoscenze e competenze sulle tecnologie della produzione industriale ai fini dello sviluppo, produzione e controllo in ambito industriale di forme farmaceutiche. Dovrà, inoltre, conoscere le principali norme che regolamentano la produzione e la commercializzazione dei medicinali industriali.

• Abilità nell’esprimere le nozioni acquisite con padronanza del linguaggio scientifico, dimostrando capacità logiche e consequenziali nel raccordo degli argomenti proposti.
• Attitudine alla sintesi mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma di formule, schemi, equazioni.
• Capacità di applicare autonomamente i concetti teorici acquisiti per risolvere alcune problematiche legate alle forme farmaceutiche studiate.

Autonomia di giudizio
o Spirito critico nell’analisi degli argomenti proposti
o capacità di suggerire In autonomia le risoluzioni alle problematiche presentate

• Abilità comunicative
  o Capacità espressive
  o Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina
  o Capacità logiche e consequenzialità nel raccordo dei contenuti
  o Capacità di collegare differenti argomenti studiati trovando i punti comuni
  o Organizzazione e connessioni logiche del discorso espositivo
  o Capacità di sintesi anche mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma di formule, schemi, equazioni.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  o Capacità di utilizzare le conoscenze e le informazioni basilari
  o Capacità di aggiornamento, con la consultazione delle pubblicazioni scientifiche nell’ambito delle discipline farmaceutico-tecnologico-applicative.

Nozioni generali inerenti l'Industria Farmaceutica: struttura ed organizzazione di uno stabilimento farmaceutico, organigrammi, personale qualificato, e assicurazione della qualità. Costi di produzione e budget aziendali. L’industria 4.0 e i sistemi informatici aziendali.
Il brevetto industriale e nel settore farmaceutico, la domanda di brevetto nazionale, europeo e internazionale. I certificato di protezione supplementare (SPC). Norme di Buona Fabbricazione nella produzione dei Medicinali per uso umano (GMP): linee guida comunitarie. Procedure di Convalida e qualificazione. Piano generale di convalida (VMP). Convalida delle attività di pulizia. L'acqua per uso farmaceutico: monografie della FU, EuPh e confronto con le monografie USP per la produzione dell’acqua per preparazioni iniettabili. Tecnologie di produzione: le resine a scambio ionico, elettro-deionizzazione, distillazione, osmosi inversa e ultrafiltrazione.
I servizi tecnici centralizzati (utilities). Produzione del vapore industriale e alimentare e gli aspetti normativi. Gli impianti termici e le caldaie. Scambio termico, evaporatori e scambiatori di calore. Mezzi di trasporto e stoccaggio dei fluidi. Le macchine pneumofore. Trasporto di liquidi e le macchine idrovore.
I locali di lavoro nell'industria farmaceutica. Aree sterili e filtri assoluti.
Igrometria dell'aria. Metodi per rendere l'aria essiccativa o umida.
Flow-chart, schemi di processo ed a blocchi.
La preparazione di forme farmaceutiche liquide: Dissolutori, agitatori, omogenizzatori, glove box, procedure di lavaggio e sterilizzazione. I filtri.
La ripartizione di forme farmaceutiche liquide: apparecchiature per lavaggio, essiccamento, sterilizzazione e depirogenazione dei contenitori. Principi di riempimento, infilatrici e siringhe preriempite.
La liofilizzazione.
La sterilizzazione. Parametri e cinetiche di sterilizzazione. Sterilizzazione con vapore saturo in pressione e con calore umido in contropressione. Trattamenti di sterilizzazione e depirogenazione a calore secco. Sterilizzazione con ossido di etilene e con radiazioni ionizzanti.
La preparazione di forme farmaceutiche solide: macinazione, frantumatori, molini, e micronizzazione. Setacciatura. Miscelazione, miscelatori a corpo fisso, a corpo rotante, ad alta velocità e in continuo. Granulazione di polveri, granulazione a umido, impasto e granulazione in apparecchia a bassa e elevata forza di taglio, in letto fluido, miscelatori-granulatori-essiccatori a bassa e elevata forza di taglio. Granulazione per spray-drying. Granulazione in continuo, per fusione e pellettizzazione. Granulazione a secco: “slugging” e compattazione mediante rulli.
Essiccamento di materiali solidi. Sistemi a letto statico continui e discontinui. Essiccatori a letto fluido ed essiccatori pneumatici (Spray-drying).
La ripartizione di forme farmaceutiche solide. Compressione, le comprimitrici alternative (ad eccentrico) e rotative. Comprimitrice rotativa ad alimentazione centrifuga. Riempimento delle capsule. Metodi di riempimento diretto, indiretto e con altre forme farmaceutiche. Incapsulatrici per capsule molli.
Rivestimento delle forme farmaceutiche solide ad uso orale. Bassine a parete perforata e non perforata. Rivestimento a letto fluido. Rivestimento per fusione e per compressione.
Impianti pilota per la simulazione di alcuni processi di preparazione di forme farmaceutiche e per lo scale-up.

Per conseguire la votazione finale, espressa in trentesimi, lo studente dovrà dimostrare di aver compreso ed essere in grado di applicare i concetti fondamentali di ogni argomento trattato. La prova orale consisterà nella proposizione di tre domande su argomenti di produzione industriale in programma. Il voto finale terrà conto di vari fattori quali: appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze, abilità e competenze possedute e/o manifestate.

• Conoscenza e capacità di comprensione:
  o Abilità nell’esprimere le nozioni acquisite con padronanza del linguaggio scientifico, dimostrando capacità logiche e consequenziali nel raccordo degli argomenti proposti.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
  o Attitudine alla sintesi mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma di formule, schemi, equazioni.
  o Capacità di applicare autonomamente i concetti teorici acquisiti per risolvere alcune problematiche legate alla produzione delle forme farmaceutiche studiate.
• Autonomia di giudizio:
  o Spirito critico nell’analisi degli argomenti proposti
  o capacità di suggerire In autonomia le risoluzioni alle problematiche presentate.
• Abilità comunicative:
  o Capacità espressive
  o Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina
  o Capacità logiche e consequenzialità nel raccordo dei contenuti
  o Capacità di collegare differenti argomenti studiati trovando i punti comuni
  o Organizzazione e connessioni logiche del discorso espositivo
  o Capacità di sintesi anche mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma di formule, schemi, equazioni.
• Capacità di apprendere:
  o Capacità di utilizzare le conoscenze e le informazioni basilari per l’esercizio della professione nell’abito industriale.
  o Capacità di aggiornamento, con la consultazione dei codici e delle pubblicazioni scientifiche nell’ambito delle discipline farmaceutico-tecnologico-applicative.
• Conoscenza e capacità di comprensione: 20%
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate: 20%
• Autonomia di giudizio: 20%
• Abilità comunicative: 20%
• Capacità di apprendere: 20%
  Per conseguire la votazione finale, espressa in trentesimi, lo studente dovrà dimostrare di aver compreso ed essere in grado di applicare i concetti fondamentali di ogni argomento trattato. In particolare dovrà sostenere una prova orale consisterà nella proposizione di tre domande su argomenti di produzione industriale di forme farmaceutiche in programma. Il voto finale terrà conto di vari fattori quali: appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze, abilità e competenze possedute e/o manifestate.

• L. Fabris, A. Rigamonti “La fabbricazione industriale dei medicinali” Casa editrice Esculapio

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze di base della chimica degli alimenti: chimica dei principi nutritivi fondamentali e dei micronutrienti, la composizione ed i processi produttivi dei principali alimenti di origine animale e vegetale, e delle bevande fermentate. In particolare, fornire adeguate conoscenze di vari processi tecnologici per la trasformazione e conservazione industriali degli alimenti.

L'impostazione dell'insegnamento consente allo studente di conseguire conoscenze a livello specialistico relative alla complessità delle trasformazione e conservazione degli alimenti.
In particolare, l’insegnamento permette di acquisire adeguate conoscenze sia in generale, che per specifici alimenti, riguardanti: nozioni sulla qualità e la sicurezza e degli alimenti, la loro caratteristiche chimico-fisiche con particolare riferimento ai metodi di conservazione e di produzione

L'acquisizione della capacità di applicare conoscenze e comprensione sarà verificata mediante discussioni in aula, o in sede di esame, su problematiche del settore, dove allo studente sarà richiesta la formulazione di ipotesi risolutive, evidenziando le sue capacità di applicare i concetti appresi nella massima autonomia, con particolare riferimento alle seguenti tematiche: capacità interpretarne i risultati di indagini chimico-fisiche su alimenti e ottimizzarli modificando opportunamente le tecnologie di produzione e conservazionein grado di salvaguardare le componenti degli alimenti.

• Autonomia di giudizio
  Lo studente dovrà, con l'aiuto del docente, sviluppare una adeguata autonomia di giudizio attraverso un costante confronto con le problematiche esistenti nel settore delle trasformazioni e conservazione degli alimenti, proponendo interpretazioni personali e dimostrando buone capacità fattive nella soluzione di tali problematiche. La verifica dell'acquisizione dell'autonomia di giudizio si baserà sia sulle prove d'esami, sia durante lo svolgimento dell'insegnamento.
• Abilità comunicative
  La verifica dell'acquisizione di questa competenza verrà vagliata alla fine di ciascun modulo didattico nonché durante lo svolgimento dell'insegnamento, laddove gli studenti, sotto la guida dei docenti, potranno tenere seminari su argomenti concordati (discussione su articoli scientifici)
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Lo studente dovrà acquisire la capacità di studiare in modo autonomo e di acquisire informazioni consultando sia libri e riviste del settore, sia i più recenti mezzi informatici. Per sviluppare al meglio questa capacità, durante i corsi saranno assegnate delle attività di approfondimento di alcune tematiche per le quali lo studente dovrà dimostrare la capacità di elaborare lo stato dell'arte, partendo da più fonti. La capacità di apprendimento verrà valutata attraverso verifiche informali durante il corso

Principi nutritivi: lipidi, glucidi, protidi, acqua, Sali minerale, vitamine. Sostanze presenti negli alimenti diverse dai principi nutritivi: sostanze derivate dalle trasformazioni dei principi nutritivi, sostanze responsabili delle caratteristiche organolettiche, contaminanti, additivi. Conservazione degli Alimenti: alterazione degli alimenti, conservazione con il calore, conservazione con il freddo, conservazione per disidratazione, conservazione con radiazioni ionizzanti, mezzi chimici e chimico-fisici di conservazione. Alimenti e prodotti derivati da processi di trasformazione: latte e latticini; uova e prodotti d’uovo; carne e salumi; pesce e conserve ittiche; olio di oliva, oli di semi e margarina; cereali, sfarinati e prodotti da forno; ortaggi, legumi, frutta e conserve vegetali; vino, birra e aceto.

Modalità di verifica dell’apprendimento L’esame consiste in una prova orale sugli argomenti trattati nel corso
Criteri di valutazione

• Conoscenza e capacità di comprensione:
  completezza delle conoscenze acquisite sia in generale, che per specifici alimenti
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
  capacità dello studente di applicare i concetti appresi nella massima autonomia
• Autonomia di giudizio:
  capacità di ragionamento critico sullo studio effettuato
• Abilità comunicative:
  competenza nell’impiego del lessico specialistico;
  chiarezza dell’esposizione.
• Capacità di apprendere in modo autonomo:
  eventuale approfondimento personale degli argomenti trattati
  Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. Per conseguire una valutazione elevata lo studente deve avere sviluppato autonomia di giudizio e adeguata capacità di argomentazione ed esposizione.

Chimica degli alimenti. Conservazione e trasformazione. Autori: Patrizia Cappelli, Vanna Vannucchi. Editore: Zanichelli. ISBN-10: 8808075893, ISBN-13: 9788808075895
Trasformazioni e produzioni agroalimentari. Autori: Valerio Antolini, Patrizia Cappelli, Beatrice Fabbri, Vanna Vannucchi. Editore: Zanichelli
Dispense in formato pdf fornite a lezione, articoli scientifici

Il corso si prefigge come obiettivi formativi quelli di fornire approfondite conoscenze nell’ambito del riconoscimento, trattamento e gestione di reflui acquosi industriali. Saranno date nozioni tecniche sulle analisi chimiche da effettuare in laboratorio sui reflui in Input, su quelli post trattamento e durante le varie fasi di controllo, sulle procedure di omologa di un refluo e sulla gestione di impianti industriali (trattamenti primari, secondari e terziari). Recupero di acque per scopi irrigui. Recupero di fanghi di supero.

o Riconoscimento di un refluo industriale in base al suo codice EER
o Riconoscimento di un refluo industriale in base ai suoi parametri chimici
o Conoscenza della normativa vigente
o Conoscenza di tutte le sezioni di un impianto industriale di wastewater treatment

o Capacità di applicazione delle principali tecniche analitiche di laboratorio per la valutazione di un refluo
o Capacità di gestione del refluo all’interno di un impianto industriale

Il corso prevede insegnamenti teorici ed esercitazioni in aula
Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
Valutare la tipologia di refluo
Valutare la eventuale pericolosità del refluo
Valutare l’idoneo trattamento
Valutare l’eventuale immissione in corsi d’acqua superficiale, trincea o recupero
gli studenti devono saper comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti.

• Abilità comunicative
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
  o Discutere tutta la procedura di trattamento, dall’omologa allo scarico
  Gli/Le studenti/studentesse devono aver sviluppato quelle capacità di apprendimento che sono loro necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
• Approcciarsi autonomamente alle varie casistiche

Normativa vigente in termini di reflui industriali/urbani

• Codici EER a specchio e pericolosità di un rifiuto
• Omologa di un rifiuto e documentazione allegata al rifiuto
• Studio dei parametri chimici per la valutazione di un refluo
• Tecniche analitiche per la corretta valutazione di un refluo (pericolosità e lavorabilità)
• Tecniche preliminari di trattamento di un refluo in laboratorio
• Trattamenti del refluo su scala industriale (dai preliminari a quelli di affinamento)
• Analisi dell’acqua di scarico (scarico nei vari corpi ricettori)
• Linea fanghi (trattamenti dei fanghi di supero e dei fanghi primari)
• Recupero acque trattate

Le modalità di verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento saranno messe in atto attraverso un esame orale (o scritto a richiesta dello studente). Saranno valutate le capacità di riconoscimento chimico di un rifiuto e la sua gestione all’interno di un impianto di trattamento.

• la durata assegnata alla prova orale andrà da un minimo di 30 minuti ad un massimo di 60 minuti e composta da domande a risposta aperta.
  Il superamento dell’esame sarà deciso dal numero di risposte soddisfacenti. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18, conseguibile con almeno 2 risposte valutate sufficientemente.
  Il voto massimo sarà 30 con lode conseguibile attraverso risposte esatte e fortemente esaustive.

Depurazione delle acque-Tecniche ed impianti per il trattamento delle acque di rifiuto, Luigi Masotti, Ed. Calderini