innovation development in agri-food systems (ideas)

Il corso intende fornire conoscenza e comprensione in relazione:

• ai principi alla base della pianificazione di disegni sperimentali tradizionali ed innovativi in ambito agronomico e ambientale e all’analisi statistica dei dati raccolti;
• all’interpretazione dei risultati di metodologie avanzate di analisi dei dati quali l’analisi della covarianza, l’analisi delle misure ripetute nello spazio e nel tempo, la stima di variabili del suolo e delle colture attraverso metodi avanzati di analisi dei dati (analisi multivariata e metodi di machine learning), al fine di acquisire la capacità di gestire in modo sostenibile le tecniche agronomiche e l’agroecosistema.

I risultati di apprendimento previsti in termini di conoscenze, competenze e abilità, sono indicati per ciascun Descrittore di Dublino (DD) in accordo a quanto indicato nel Regolamento didattico del corso di studi.

• Descrittore di Dublino 1: conoscenza e capacità di comprensione
  o Conoscenza dei principi alla base: dell’impostazione di disegni sperimentali tradizionali ed innovativi e dell’analisi della varianza ad essi relativa; di metodologie avanzate quali l’analisi della covarianza e l’analisi dei dati degli esperimenti con misure ripetute nel tempo e nello spazio.
  o Capacità di interpretare correttamente e capire i risultati delle metodologie di analisi dei dati studiate. Attraverso l’analisi di casi studio, capacità di comprendere il significato e l’importanza di metodi complessi di analisi di dati per migliorare la gestione delle tecniche agronomiche e la sostenibilità ambientale.
• Descrittore di Dublino 2: conoscenza e capacità di comprensione applicate
  o Capacità di impostare disegni sperimentali idonei ai fini della ricerca e sperimentazione in ambito agronomico; capacità di applicare le metodologie studiate; capacità di comprendere i risultati di metodologie più complesse di analisi dei dati.
• Descrittore di Dublino 3: capacità critiche e di giudizio
• Autonomia di giudizio
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
  o Selezionare le metodologie più appropriate per impostare correttamente un disegno sperimentale, analizzare i dati raccolti e interpretare correttamente i risultati ottenuti;
• Abilità comunicative
  o presentare i dati e discutere i risultati delle proprie attività sperimentali;
  o trasferire le conoscenze teoriche ed applicative apprese dall’ambito scientifico al settore produttivo.
• Capacità di apprendere
  o effettuare ulteriori approfondimenti su tecniche avanzate di analisi dei dati (analisi di dati derivanti da misure ripetute nel tempo e nello spazio; analisi multivariata; pianificazione di disegni gerarchici più complessi).
• Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso
• Abilità comunicative
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
  o presentare i dati e discutere i risultati delle proprie attività sperimentali;
  o trasferire le conoscenze teoriche ed applicative apprese dall’ambito scientifico al settore produttivo.
• Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel
  corso della vita
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di
  o effettuare ulteriori approfondimenti su tecniche avanzate di analisi dei dati (analisi di dati ripetuti nel tempo e nello spazio; analisi multivariata e metodi di machine learning; pianificazione di disegni gerarchici più complessi).

Gli studenti acquisiranno conoscenze di base teoriche ed applicative in relazione a:
•pianificazione ed analisi di disegni sperimentali tradizionali ed innovativi in ambito agronomico e ambientale; •principali tecniche di analisi parametrica univariata e bivariata; •analisi della covarianza e potenzialità nella ricerca agronomica e ambientale; •elementi di base della caratterizzazione della dipendenza temporale e spaziale delle osservazioni e dei residui.
Inoltre, attraverso la presentazione di casi studio, gli studenti comprenderanno il significato e l’importanza di metodi complessi di analisi dei dati per migliorare la gestione delle tecniche agronomiche, i disegni sperimentali e la sostenibilità ambientale.
Contenuti:
Aspetti teorici
•Richiamo di conoscenze teoriche di base (test of hypothesis; test of the assumptions for the application of parametric data analysis methods; basic concepts of main parametric methods for univariate and bivariate analysis);

• pianificazione e analisi statistica dei dati derivanti da disegni sperimentali tradizionali ed innovativi in ambito agronomico e ambientale per lo studio di esperimenti ad un fattore di classificazione o fattoriali e impostati in disegni sperimentali gerarchici o non gerarchici;
  •analisi della covarianza e impiego di informazione ausiliaria, derivante anche da sensori prossimali, per migliorare la stima delle variabili del suolo e della vegetazione;
• conoscenze di base relative ai metodi di analisi per gli esperimenti con misure ripetute nel tempo e nello spazio (differenti approcci; modellizzazione della struttura di covarianza dei residui);
• cenni ai modelli lineari ad effetti misti che consentono di incorporare l’informazione relativa alla correlazione temporale e spaziale di osservazioni e residui.
  Analisi e discussione di casi studio in ambito agronomico e ambientale:
  •analisi dei dati di esperimenti di lungo periodo (LTEs);
  •individuazione di aree omogenee (MZ) per applicazioni agronomiche ed ambientali (applicazione di precisione di input idrici e nutrizionali);
• stima di variabili del suolo (contenuto di carbonio organico, contenuto idrico) e della vegetazione a partire da dati derivanti da sensori prossimali.

Modalità di verifica dell’apprendimento
L’esame prevede lo svolgimento di una prova scritta e di una prova orale come riportato nel Regolamento Didattico del CdLM in Innovation Development in Agrifood Systems.
La prova scritta potrà essere divisa in due parti e riguarderà: i) l’analisi della varianza di dati derivanti da un esperimento fattoriale (di tipo gerarchico o non gerarchico); ii) l’analisi della covarianza. Inoltre saranno presenti domande relative alla randomizzazione e layout dei principali disegni sperimentali studiati.
Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale è svolto l’insegnamento, la prima prova scritta prova potrà essere svolta come prova di valutazione intermedia (esonero).
La prova orale sarà incentrata sulle tematiche sviluppate durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica.
La valutazione della preparazione dello studente avviene sulla base di criteri prestabiliti, come dettagliato nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale in Innovation Development in Agrifood Systems.
Criteri di valutazione
La prova d’esame mira a verificare il livello di padronanza dei contenuti proposti tenendo in considerazione: i riferimenti alla teoria; l’uso appropriato della terminologia tecnica; la capacità di operare collegamenti tra i diversi aspetti teorici e tra le diverse discipline e di elaborare strategie di azione pertinenti; la capacità di rielaborazione personale in ottica critica e riflessiva.
Per ogni risultato di apprendimento atteso su indicato, di seguito è dettagliato cosa ci si aspetta lo/la studente/studentessa conosca o sia in grado di fare e a quale livello al fine di dimostrare che un risultato di apprendimento è stato raggiunto e a quale livello.

• Conoscenza e capacità di comprensione:
  o Conoscenza dei principi alla base: dell’impostazione di disegni sperimentali tradizionali ed innovativi e dell’analisi della varianza ad essi relativa; di metodologie avanzate quali l’analisi della covarianza e l’analisi dei dati degli esperimenti con misure ripetute nel tempo e nello spazio.
  o Capacità di interpretare correttamente e capire i risultati delle metodologie di analisi dei dati studiate. Attraverso l’analisi di casi studio, capacità di comprendere il significato e l’importanza di metodi complessi di analisi di dati per migliorare la gestione delle tecniche agronomiche e la sostenibilità ambientale.
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
  o impostare un disegno sperimentale ai fini della ricerca e sperimentazione in ambito agronomico; capacità di applicare le metodologie studiate; capacità di comprendere i risultati di metodologie più complesse di analisi dei dati.
• Autonomia di giudizio:
  o Mostrare autonomia nell’interpretazione, con livello di approfondimento elevato, dei risultati di test statistici relativi ai principali metodi di analisi parametrica univariata e bivariata dei dati;
  o Capacità di selezionare le metodologie più appropriate per impostare correttamente un disegno sperimentale, analizzare i dati raccolti e interpretare correttamente i risultati ottenuti.
• Abilità comunicative:
  o Saper presentare i risultati dell’attività di ricerca e sperimentazione.
  o Capacità di presentare i dati e discutere i risultati delle proprie attività sperimentali;
  o Capacità di trasferire le conoscenze teoriche ed applicative apprese dall’ambito scientifico al settore produttivo.
• Capacità di apprendere:
  o Capacità di effettuare ulteriori approfondimenti su tecniche avanzate di analisi dei dati (analisi di dati ripetuti nel tempo e nello spazio; analisi multivariata e applicazione di metodi di machine learning; pianificazione di disegni gerarchici complessi.
  Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale
  La valutazione della preparazione dello studente avviene sulla base di criteri prestabiliti, come dettagliato nel Regolamento Didattico del CdLM IDEAS. Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18.

Testi di riferimento
Materiale di studio

• Appunti dalle lezioni e materiale didattico distribuito durante le lezioni.
• Littell R.C., Milliken G.A., Stroup W.W., Wolfinger R.D., Schabenberger O., 2006. SAS for Mixed Models, Second Edition. Cary, NC: SAS Institute Inc.
• Gomez K.A., Gomez A.A., 1984. Statistical procedures in agricultural research. New York, Chichester, etc.: Wiley, 2nd edition.
• Quinn G.P., Keough M.J., 2002. Experimental Design and Data Analysis for Biologists. Cambridge.
• France J., Thornley J.H.M., 1984 - Mathematical Models in agriculture. Butterworths, London.
• Camussi et al., 1995. Metodi Statistici per la Sperimentazione Biologica. Zanichelli Bologna.
  Capitoli specifici oggetto di approfondimento saranno indicati dal docente.
  Note ai testi di riferimento
  Materiale bibliografico di approfondimento
• Pubblicazioni scientifiche fornite dal docente.
  Altro materiale di approfondimento potrà essere fornito su richiesta da parte degli studenti.
  Materiali didattici
  Il materiale didattico presentato durante le lezioni (power point delle lezioni, testi di dispense, capitoli di libri, pubblicazioni) verrà reso disponibile sulla piattaforma Teams. I powerpoint delle lezioni non sono utilizzabili quale materiale di studio ma sono di supporto all’utilizzo dei libri di testo indicati e dell’altro materiale didattico fornito.

L’insegnamento intende fornire conoscenze e competenze concernenti il paradigma dell'Economia Circolare (CE) applicato al sistema agroalimentare.

o Conoscenza dei sistemi economici circolari e dei percorsi innovativi.

o Capacità di riconoscere i processi produttivi, i percorsi di innovazione, l’organizzazione e i modelli di business aziendale.

o Capacità di identificare, analizzare e progettare strategie in grado di aumentare la competitività delle imprese in una prospettiva di green economy.
o Capacità di descrivere fenomeni economici ed i meccanismi alla base delle scelte imprenditoriali e dei processi di innovazione utilizzando un linguaggio tecnico appropriato.
o Capacità di approfondire, aggiornare le proprie conoscenze, acquisire dati e informazioni relative all’economia circolare, all’innovazione e alle politiche di settore.

Il corso fornirà conoscenze sui principali metodi di valutazione degli impatti dei diversi percorsi di transizione, l'analisi dei processi di innovazione e la progettazione di modelli di business circolari nelle filiere agro-alimentari. Sarà esaminato il ruolo delle politiche e delle norme nel favorire la transizione da un sistema agroalimentare lineare a un sistema agroalimentare circolare.

Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale è svolto l’insegnamento è prevista una prova di esonero. Tale prova è svolta in forma orale/scritta sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica in aula.
L’esame finale consiste nell’analisi dei processi di innovazione e la progettazione di modelli di business circolari nelle filiere agro-alimentari attraverso la discussione di un caso studio.
L’esame di profitto sarà svolto in lingua inglese.

Ellen MacArthur Foundation (2019), Completing the Picture: How the Circular Economy Tackles Climate Change.
EMF (Ellen MacArthur Foundation) (2012). Towards The Circular Economy, Report Vol. 1 - Economic and business rationale for an accelerated transition.
Viaggi D. (2018), The Bioeconomy: Delivering Sustainable Green Growth, Cabi Publishing.

L’insegnamento intende fornire conoscenze approfondite circa:

• l’eco-fisiologia delle piante arboree da frutto ed in particolar modo gli effetti del cambiamento climatico (e.g. restrizione idrica, onde di calore, eccessi luminosi, mancato soddisfacimento del fabbisogno in freddo, ritorni di freddo, perdita di fertilità del suolo) sulla funzionalità degli alberi (funzionalità fogliare; relazioni idriche all’interno della pianta; modalità di accrescimento dei frutti; fenologia; etc.) sulla produttività e sulla qualità delle produzioni.
• i modelli previsionali del comportamento vegeto produttivo delle colture arboree da frutto ed i metodi di monitoraggio dello stato funzionale di un frutteto (e.g. Plant Sensing and sensors; multi layer approach; agricultural Decision Support Systems, Internet of Things, etc).
• strategie di adattamento e mitigazione al cambiamento climatico attraverso tecniche colturali innovative e a basso impatto (gestione del suolo e mitigazione dei processi di desertificazione e dei consumi idrici di lusso; modulazione del microclima del frutteto; gestione razionale della risorsa irrigua; relazione source/sink nelle piante da frutto; criteri di scelta di specie, cultivar e portinnesto in funzione del cambiamento climatico).

o Le relazioni esistenti tra le principali variabili pedoclimatiche e la fisiologia egli alberi da frutto ed il loro funzionamento.
o Le agro-pratiche a basso impatto ed alta efficienza e come queste possano modificare il comportamento dell’albero.
o Conoscenze di base per il monitoraggio corretto del frutteto.
o Conoscenza dei sensori di monitoraggio del frutteto più utilizzati in campo, analizzando punti di forza e di debolezza.

Conoscenze teoriche su:
o La misura dei principali processi fisiologici che determinano la formazione e composizione del prodotto finale.
o L’implementazione delle agro-pratiche a basso impatto ed alta efficienza applicabili in campo.
o L’uso dei più comuni sistemi di monitoraggio del frutteto.
o L’interpretazione corretta degli output di Sistemi di Supporto alle Decisioni

Descrittore di Dublino 3: capacità critiche e di giudizio

• Autonomia di giudizio
  o Capacità di scegliere e combinare le agropratiche a basso impatto ed alta efficienza, in base alle condizioni pedo-climatiche, ai fattori della produzione disponibili, e gli obiettivi produttivi da raggiungere.
  o Abilità di scelta dei sensori di monitoraggio in campo e dei DSS più appropriati, considerando i loro punti di forza e debolezza, così come le condizioni reali dell’azienda da gestire.
  Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso
  o Capacità di comunicare e discutere gli argomenti affrontati in aula con una terminologia appropriata.
  Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  o Abilità di approfondire ed aggiornare la conoscenza in merito agli argomenti affrontati in aula e durante il corso di studi.
  I risultati di apprendimento previsti, in termini di conoscenze e competenze, sono riportate nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale.

• Informazioni generali sul corso e patto educativo
• Ecofisiologia dei fruttiferi in un clima che cambia
  o Funzionalità fogliare: fisiologia, metodi di misura, effetti ambientali e strategie di adattamento.
• Fotosintesi, termoregolazione, fotoperiodo e fotomorfogenesi.
• Come li misuriamo?
• Effetti ambientali e strategie di adattamento (stress luminoso, stress da calore, carenza idrica, condizioni del suolo sub-ottimali).
  o Relazioni idriche nel continuum Suol-Pianta-Atmosfera (SPAC): fisiologia, metodi di misura, effetti ambientali e strategie di adattamento.
• Il viaggio della goccia: il movimento dell’acqua dal suolo all’atmosfera (potenziale idrico, conduttanza stomatica e deficit di vapore di pressione).
• Come li misuriamo?
• Effetti ambientali e strategie di adattamento (limitazioni idriche, eccesso idrico, meccanismi di sfuggenza, tolleranza e resistenza alla siccità).
  o Crescita del frutto e qualità: fisiologia, metodologie di misura, effetti ambientali e strategie di adattamento.
• Modelli di accrescimento dei frutti delle specie più rappresentative; relazioni souce/sink all’interno dell’albero.
• Come li misuriamo?
• Effetti ambientali e strategie di adattamento.
  o Fabbisogni termici delle specie da frutto dei climi temperati: fisiologia, metodologie di misura effetti ambientali e strategie di adattamento.
• Endo-dormienza, eco-dormienza, fabbisogni in freddo ed in caldo.
• Come li misuriamo e stimiamo?
• Strategie di adattamento.
• Agro-pratiche innovative a basso impatto ed alta efficienza
  o Sostenibilità dei processi produttivi: definizione e conseguenze.
  o Densità di impianto.
  o Gestione della chioma.
  o Modulazione del microclima.
  o Gestione del suolo “Carbon and water friendly”.
  o Gestione idrica a basso impatto ed alta efficienza.
• Monitoraggio del frutteto
  o Dall’agricoltura 1.0 all’agricoltura x.0.
  o Conoscere le caratteristiche del frutteto per un monitoraggio adeguato.
  o Monitoraggio del micro-clima e relativi sensori.
  o Monitoraggio del suolo e relativi sensori.
  o Monitoraggio degli alberi e sensori a base pianta (Plant-Based Indicators and Sensors).
  o Approccio multi-livello
  o Monitorare per gestire: i sistemi di supporto alle decisioni in agricoltura (aDSS) e l’Intenret delle cose (IoT).

La valutazione della preparazione dello studente avviene sulla base di criteri prestabiliti, come dettagliato nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale.
Per gli studenti che hanno sostenuto la prova in itinere detta di esonero, la valutazione dell’esame di profitto viene espressa tenuto conto della votazione acquisita con la prova di esonero non come media aritmetica ma come peso ponderato rispetto al programma oggetto della prova di esonero. Nell'attribuzione del voto finale si terrà conto delle conoscenze teoriche e pratiche acquisite, della capacità di applicare le suddette conoscenze, dell'autonomia di giudizio, delle abilità comunicative e della capacità di integrare le conoscenze acquisite in un progetto di lavoro.
Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18/30

• Appunti delle lezioni, presentazioni, articoli scientifici, e altro materiale didattico fornito dal docente.
• Capitoli selezionati del libro: Arboricoltura Generale. Sansavini et al (ed). 2019. Pàtron editore Bologna
  Articoli scientifici, App, etc., forniti dal docente.

Il corso si propone di fornire conoscenze su diversi metodi di miglioramento genetico delle colture mediante strumenti molecolari e genetici, con particolare attenzione alle ultime biotecnologie avanzate disponibili.

DD1 - Conoscenza e capacità di comprensione:
Gli studenti acquisiranno la capacità di descrive le basi teorico-pratiche delle nuove strategie di miglioramento genetico delle colture.

DD2 - Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
Gli studenti acquisiranno la capacità di descrive le applicazioni delle nuove tecniche di miglioramento genetico delle colture al fine di ottenere nuovi genotipi resilienti e adattati a sistemi di coltivazione a basso input.

DD3 - Autonomia di giudizio:
Gli studenti acquisiranno la capacità di interpretare criticamente i vantaggi e gli svantaggi delle diverse metodologie illustrate di orientare correttamente l’utilizzo degli strumenti genetici ai sistemi colturali per l’ottenimento di piante più performanti.
DD4 - Abilità comunicative:
Gli studenti acquisiranno la capacità di esprimere in forma orale e scritta i concetti teorici acquisiti, utilizzando in modo appropriato il linguaggio scientifico ed il lessico specifico della genetica e ingegneria genetica. Inoltre, acquisiranno la
capacità di descrivere, anche attraverso esempi applicativi, gli aspetti pratici e le potenziali ricadute di questa disciplina sulle attività di ricerca finalizzate al miglioramento genetico delle piante.
DD5 - Capacità di apprendere:
Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado di approfondire e aggiornare le proprie conoscenze riguardanti l’applicazione delle moderne strategie di breeding delle piante e delle nuove biotecnologie vegetali, i diversi campi di applicazione e il loro impiego nel contesto produttivo internazionale.

•Utilizzo e conservazione delle risorse genetiche
Sfide dell’agricoltura moderna. Risorse genetiche vegetali.

• Strategie di miglioramento genetico e molecular breeding.
  Richiami di genetica mendeliana e molecolare. Principi di miglioramento genetico tradizionale. Mutagenesi sperimentale: principi, metodi, applicazioni e risultati attesi. Genotyping by sequencing: tecnologia e applicazioni. MAS: selezione assistita da marcatori: tecnologia e applicazioni. Nuovi sistemi di genotipizzazione.
• Nuove tecniche di miglioramento delle piante
  OGM: sintesi e ottenimento dei costrutti. Metodi di trasformazione genetica nelle piante. Cisgenesi, intragenesi e transgenesi. Tipi di geni marcatori selezionabili. Piante prive di marcatori (ricombinazione sito-specifica, trasposizione, ricombinazione omologa, gene pulito).
  Genome editing: tecnologie basate su nucleasi sequenza-specifica. Zinc Finger Nucleases (ZFNs), Meganucleases, Talens e CRISPR/Cas9.
  Esempi di applicazione potenziale di nuove tecniche di miglioramento delle piante.
  Tecniche di coltura in vitro.
• Pratiche di laboratorio riguardanti gli argomenti sopra riportati.

L'esame consiste in un colloquio orale relativo agli argomenti sviluppati durante le ore di didattica frontale e le attività pratiche in aula ed in laboratorio.
Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale è svolto l’insegnamento è prevista una prova di valutazione intermedia (c.d. esonero), che consiste in una prova scritta a risposte chiuse e aperte su argomenti sviluppati entro la data della prova di valutazione intermedia (Art. 4 del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale Internazionale in INNOVATION DEVELOPMENT IN AGRI-FOOD SYSTEMS (IDEAS). La prova intermedia è valutata in trentesimi ed in caso di esito positivo, nella prova orale finale il colloquio verterà sulla restante parte dei contenuti di insegnamento. L’esito della prova intermedia è comunicato mediante pubblicazione sul registro elettronico dello studente e concorre alla valutazione dell’esame di profitto mediante calcolo della media ponderata ed è valido per un anno accademico.

-Appunti dalle lezioni e materiale didattico distribuito durante il corso

• Genetics and Plant Breeding, Roderick Wiley & Aiden Deleon, Scientific e-Resources, 2019, 1839472715, 9781839472718.
• Advanced Molecular Plant Breeding: Meeting the Challenge of Food Security, D.N. Bharadwaj, CRC Press, 2018, ISBN: 1351358472, 9781351358477.

• Fornire conoscenza e competenza sull’origine e composizione dei sottoprodotti e scarti dell’industria alimentare
• Fornire conoscenza e competenza tecniche per la loro valorizzazione ai fini alimentari

o Conoscenza dei diagrammi di flusso degli alimenti trasformati maggiormente commercializzati
o Conoscenza dell’origine tecnologica e delle caratteristiche compositive di scarti e sottoprodotti alimentari
o Conoscenza delle principali opportunità per la valorizzazione di scarti e sottoprodotti alimentari

Conoscenza e capacità di comprensione applicate su:
Strategie per ridurre gli scarti in processo, tecniche di reimpiego dei sottoprodotti in processo

Descrittore di Dublino 3: capacità critiche e di giudizio

• Autonomia di giudizio
  o Capacità di effettuare corrette valutazioni sulle caratteristiche qualitative di sottoprodotti e scarti dell’industria alimentare
  o Abilità nell’indirizzare le scelte tecnologiche ai fini della loro valorizzazione
  Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso
  o Capacità di comunicare e discutere l’importanza della corretta gestione di scarti ed effluenti ai fini della sostenibilità ambientale ed economica
  Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  o Abilità di approfondire ed aggiornare la conoscenza in merito agli argomenti affrontati in aula e durante il corso di studi.
  I risultati di apprendimento previsti, in termini di conoscenze e competenze, sono riportate nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale.

Il corso si compone di due moduli. I contenuti del modulo di Technology management of by-products for food production sono:
Aspetti generali sulla gestione di scarti e sottoprodotti. Diagrammi di flusso dei seguenti prodotti alimentari trasformati: prodotti a base di cereali, olio di oliva e oli vegetali raffinati, prodotti lattiero-caseari. Origine tecnologica e composizione dei relativi scarti e sottoprodotti. Principali componenti bioattivi o di interesse nutrizionale presenti nei sottoprodotti; strategie e tecnologie per la valorizzazione.

L’esame consiste in una verifica orale sugli argomenti trattati. Gli studenti sono incoraggiati a sostenere una prova in itinere (esonero) consistente in un test scritto sulla prima parte del programma, che concorre alla valutazione finale ed è valida per un anno accademico. La valutazione della preparazione dello studente avviene sulla base di criteri prestabiliti, come dettagliato nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale.
Criteri di valutazione:

• Conoscenza e capacità di comprensione
  o Capacità di redigere i diagrammi di flusso dei prodotti alimentari trasformati
  o Conoscere il significato delle operazioni nei processi delle tecnologie alimentari con riferimento all’economia circolare
• Conoscenza e capacità di comprensione applicate
  o Acquisire le abilità per la misura del funzionamento dell’albero e delle sue performance produttive.
  o Acquisire il know-how necessario per applicare le strategie di gestione del frutteto a basso impatto ed alta efficienza.
  o Comprendere in maniera adeguata il significato dei dati forniti dai sensori e dai sistemi di supporto alle decisioni usati nel frutteto.
• Autonomia di giudizio
  o Capacità di scegliere e combinare le strategie a basso impatto ed alta efficienza in modo appropriato.
  o Capacità di scegliere sensori e sistem1 di supporto alle decisioni in maniera appropriate.
• Abilità comunicative
  o Capacità di comprendere la domanda e rispondere in modo corretto e critico. Corretta esposizione e proprietà di linguaggio sono molto apprezzati.
• Capacità di apprendere
  Capacità di reperire informazioni da fonti scientifiche attendibili, valutandone l’utilità e l’applicabilità, anche in relazione alla propria esperienza personale.
  Il punteggio finale può variare tra 18/30 a 30/30. L’esame è considerato superato con un punteggio minimo di 18/30.

Il corso si compone di due moduli. I materiali didattici del modulo di "Technology management of by-products for food production" sono:

• Appunti delle lezioni, presentazioni, articoli scientifici, e altro materiale didattico fornito dal docente.
  -Testo: M. Chandrasekaran, “Valorization of food processing by-products”, CRC Press, 2016.
  Per approfondimento:
  Charis M. Galanakis, “Environmental Impact of Agri-Food Industry and Food Consumption” Academic Press/Elsevier, 2021

L’insegnamento ha lo scopo di fornire allo studente le conoscenze teoriche ed applicative, nonché gli approfondimenti essenziali, per un corretto uso, riciclo e valorizzazione di biomasse di origine principalmente agro-alimentare attraverso opportuni processi e tecnologie innovativi. Le conoscenze acquisite dallo studente consentiranno di effettuare scelte ed operare nell’ottica della sostenibilità e dell’economia circolare dei sistemi agro-alimentari, attraverso il miglioramento della qualità e fertilità dei suoli, il sequestro del carbonio e il contrasto ai cambiamenti climatici. L’esame di casi-studio consentirà di approfondire le conoscenze degli effetti agronomici ed ambientali dell’adozione di determinati processi e prodotti riguardanti le biomasse. Saranno inoltre acquisite conoscenze necessarie per la scelta dei suoli destinati a ricevere le diverse tipologie di biomasse in modo da realizzare vantaggi economici ed anche la conservazione e protezione del suolo stesso inteso come risorsa.
Lo scopo del corso integrato è anche quello di fornire una panoramica dei metodi analitici per la caratterizzazione delle biomasse e dei materiali di scarto. Dopo un’introduzione dei metodi analitici più comuni e maggiormente disponibili sul mercato, le metodologie e tecnologie maggiormente innovative verranno presentate e confrontate. Inoltre, verranno discusse applicazioni specifiche e casi-studio, con una particolare attenzione rivolta allo studio dei processi di riciclo, alla sicurezza dei prodotti e alle problematiche ambientali.

• Conoscere i flussi di biomasse residue nei differenti cicli produttivi in agricoltura, nell’industria agroalimentare e della frazione organica dei residui solidi urbani.
• Conoscere l'evoluzione dei processi di trattamento delle biomasse per la produzione di energia. Bioraffinerie per la produzione di biogas, biometano, syngas, bioetanolo, biodiesel.
• Conoscere le tecnologie innovative per la produzione di ammendanti: compost, vermicompost, compost tea, digestati, biochar, hydrochar.
• Gestione degli scarti industriali ottenuti lungo le fasi del processo tecnologico di produzione, composizione in macro e micro-nutrienti e soluzioni tecnologiche per consentirne il reimpiego nella catena alimentare.
• Capacità di gestire le tecnologie per l’uso e riciclo delle biomasse nell’ottica di un’economia circolare al fine di produrre nuovi alimenti, ammendanti alternativi, biocombustibili e sostanze a valore aggiunto.
• Capacità di valorizzare gli scarti e i sotto-prodotti per consentirne il reimpiego nella catena alimentare.
• Autonomia di giudizio -
  Il/la laureato/a magistrale è in grado di analizzare comprendere e valutare gli scenari produttivi attuali e futuri, in un contesto di riduzione della disponibilità e qualità delle risorse, dei cambiamenti climatici in atto e della rapida evoluzione tecnologica nel comparto agro-alimentare ed agro-industriale, e trasferire le tecnologie e le pratiche innovative al fine di ridurre gli input produttivi, massimizzare la efficienza di uso delle risorse, valorizzare gli scarti e produrre alimenti da fonti alternative.
• Abilità comunicative -
  Il/la laureato/a magistrale sviluppa attitudini personali alla comunicazione, anche in contesti internazionali, al lavoro di gruppo multidisciplinare e capacità di giudizio sia sul piano tecnico ed economico sia su quello umano ed etico (sviluppo di social skills). Inoltre, il/la laureato/a magistrale è in grado di utilizzare, in forma scritta e orale, la lingua inglese, considerando la lingua di erogazione del corso.
• Capacità di apprendimento -
  Il/la laureato/a magistrale possiede gli strumenti cognitivi, gli elementi logici e la familiarità con gli strumenti che gli garantiscono un aggiornamento continuo delle conoscenze nello specifico settore professionale e nell'ambito della ricerca scientifica.

Modulo di Sustainable Biomass Management:
Introduzione al corso. Classificazione e proprietà delle biomasse. Residui e scarti delle produzioni agrarie, degli allevamenti e dell’industria agro-alimentare. Frazione organica dei rifiuti solidi urbani e fanghi di depurazione civili ed industriali. Produzione di biomasse per la bioenergia.
Destino delle biomasse nel suolo. Sequestro del carbonio nel suolo ed azione di contrasto all’effetto serra ed al riscaldamento globale.
Produzione e riciclo di biomasse non trattate per il miglioramento della qualità e fertilità del suolo.
Decomposizione bio-ossidativa delle biomasse di scarto in condizioni controllate. Proprietà della biomassa da compostare. Processo di compostaggio e modalità di gestione degli aspetti fisici, chimici e biologici del processo. Valutazione del grado di maturazione del compost con metodi chimco-fisici e biologici. Proprietà e qualità dell’ammendante compostato verde e misto. Processo di vermicompostaggio.
Processo di digestione anaerobica. Proprietà e trattamenti dei digestati. Usi delle frazioni solida e liquida derivanti dalla produzione di biogas.
Impiego di fanghi di depurazione agro-industriali e civili. Processo di produzione di biosolfato da fanghi civili e suo impiego come ammendante e correttivo del suolo.
Processo di carbonizzazione idrotermale. Proprietà del feedstock. Parametri del processo. Proprietà fisiche, chimiche e biologiche dell’hydrochar. Potenzialità di impiego dell’hydrochar.
Processo di pirolisi. Criteri di scelta del feedstock. Parametri del processo e produzione di syngas, oli combustibili e biochar. Caratteristiche e potenzialità d’impiego del biochar.
Innovazione nella produzione di biofuel da biomasse di scarto. Produzione di bioidrogeno e bioetanolo.
Biostimolanti innovativi: produzione e uso nei sistemi agrari.
Principali contaminanti delle biomasse: xenobiotici organici e metalli pesanti. Processi di interazione dei contaminanti organici ed inorganici delle biomasse con il suolo.
Valutazione delle proprietà del suolo idoneo a ricevere la biomassa trattata. Aspetti chimici, biologici ed ambientali derivanti dall’introduzione nel suolo dei vari tipi di ammendanti. Uso delle biomasse per l’immobilizzazione dei contaminanti. Uso di biomasse processate per processi di decontaminazione di suolo ed acque. Competizione/sinergia delle biomasse nella biodecontaminazione e fitodecontaminazione.
Presentazione di casi studio: visite ad impianti di produzione di ammendanti e biocombustibili.
Modulo di Biomass and Wastes Characterization:
Concetti base di chimica analitica: la Chimica Analitica per il “problem solving”, principi di Chimica Analitica, il processo analitico, principi di analisi chimica qualitativa, principi di analisi chimica quantitativa: qualità dei dati, standards e certificati di analisi
Analisi prossimale ed elementare
Metodi di caratterizzazione chimico-fisica
Metodi di caratterizzazione microscopica e strutturale
Determinazione della granulometria, area superficiale e porosità
Analisi termiche
Casi studio e applicazioni pratiche

L’esame consiste in una prova orale sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica in aula, in laboratorio e presso le aziende.
Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale è svolto l’insegnamento, è prevista una prova di esonero. Tale prova si svolgerà attraverso un colloquio orale o una prova scritta e sarà valutata in trentesimi. L’esito di tale prova concorre alla valutazione dell’esame di profitto e vale per un anno accademico.
La valutazione della preparazione dello studente avviene sulla base di criteri prestabiliti, come dettagliato nell’allegato A del Regolamento Didattico del Corso di Laurea Magistrale in Innovation Development in Agrifood Systems.
La valutazione dell’esame di profitto viene espressa in trentesimi.
Criteri di misurazione di 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. Durante il corso, gli studenti potranno essere invitati a preparare dei lavori sia individuali che collettivi che riguarderanno gli argomenti trattati a lezione e presentare tali lavori mediante diapositive di Power Point.
  Il voto finale terrà conto dell’eventuale prova in itinere sostenuta, delle eventuali presentazioni effettuate e dell’esame finale.

• Waste Biomass Management – A Holistic Approach. Editors: Singh, Lakhveer, Kalia, Vipin Chandra (Eds.) Springer 2017 (suggested)
• Miguel Valcarcel Cases, Angela I. Lopez- Jimenez, Foundations of Analytical Chemistry, 2018, Springer
• Ange Nzihou Ed., Handbook on Characterization of biomass, biowaste and related by-products, 2020, Springer
  Sitografia
• https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2013/10/ExCo68-Workshop- Environmental-Sustainability-of-Biomass.pdf
• WBA, 2020. WBA Global bioenergy statistics 2020, Summary Report. World Bioenergy Association. www.worldenergy.org. https://worldbioenergy.org/uploads/201210%20WBA%20GBS%202020.pdf

Il corso fornisce conoscenze avanzate sui mezzi di controllo innovativi da impiegare nella difesa integrata e biologica delle colture, al fine di ridurre i prodotti chimici di sintesi. Verranno approfondite le relazioni ecologiche tra i microrganismi—focalizzandosi sui loro modi di azione come agenti di controllo biologico e promotori della crescita delle piante—e impiego di organismi utili per mitigare la pressione dei fitofagi. Il corso tratterà inoltre applicazione di modelli previsionali, mezzi fisici ed agronomici, nonché di sostanze naturali impiegate anche come induttori di resistenza. Infine, il modulo fornirà competenze sulle diverse tecniche di monitoraggio dei fitofagi, fondamentali per pianificazione e attuazione di strategie IPM sostenibili.

1) Capacità di descrivere tecnologie innovative e sostenibili per la protezione delle piante da fitofagi e malattie
2) Capacità di descrivere le più innovative tecniche per individuazione di fitofagi e la diagnosi delle malattie delle piante e per la prevenzione e il controllo delle emergenze fitosanitarie
3) Capacità di descrivere i modelli previsionali e i sistemi di supporto delle decisioni (DSS) per la gestione razionale dei pests
3) Capacità di descrivere le tecnologie disponibili per il monitoraggio di fitofagi e malattie delle piante e dei loro agenti causali

1) Capacità di proporre strategie di gestione fitosanitaria innovative, sostenibili e adeguate ai diversi contesti, attuali e futuri, spiegandone modalità applicative, vantaggi e rischi associati, anche in relazione a fattori ambientali e ad altre attività gestionali
2) Capacità di individuare e proporre tecniche e metodologie idonee per la valutazione del rischio e la gestione di fitofagi e patogeni di rilevanza e di guidare la ricerca di soluzioni innovative alle problematiche emergenti nella protezione delle colture

Autonomia di giudizio
Capacità di analisi, comprensione e valutazione di contesti produttivi e sociali diversificati e dinamici e di trasferimento delle tecnologie più innovative per il controllo di fitofagi e patogeni delle piante al fine di massimizzare i benefici e limitare i rischi ed effetti collaterali negativi
Abilità comunicative
Essere in grado di comunicare in modo appropriato le esigenze del mondo produttivo e le potenzialità offerte dalle tecnologie innovative per la gestione delle malattie delle piante e di sapersi confrontare con le diverse figure coinvolte
Capacità di apprendere
Essere in grado di applicare le conoscenze e capacità acquisite per la ricerca delle soluzioni più idonee a problemi pratici e potenziali casi studio.

Unità didattica: Smant technologies to manage plant pathogens
1) Sfide per la gestione delle malattie delle piante considerando il quadro normativo europeo
2) Potenzialità di microrganismi come agenti di biocontrollo e promotori di crescita delle piante
3) Mezzi fisici innovativi per il controllo delle malattie (ad es. microonde, luce UV e pulsata, acqua elettrolizzata e plasma gassoso non termico)
4) Sviluppo, introduzione e adozione di prodotti fitosanitari innovativi, quali composti naturali o di sintesi, agenti di biocontrollo e induttori di resistenza
5) Modelli previsionali e sistemi di supporto delle decisioni (DSS) per la gestione delle malattie
7) Biotecnologie e nanotecnologie applicate alla protezione delle colture
8) Tecniche avanzate per l'identificazione dei patogeni e la diagnosi delle malattie delle piante
Unità didattica: Strategie innovative e avanzate per il controllo di organismi fitofagi
Nuove sfide per la gestione dei fitofagi nella produzione agroalimentare: ridurre gli impatti della produzione agricola sull’ambiente, gestire la resistenza dei fitofagi ai prodotti fitosanitari, limitare le invasioni di fitofagi alieni e gli impatti dei cambiamenti climatici.
Interazioni tra fitofagi e i principali fattori abiotici e biotici degli agroecosistemi.
Accenni su nuove disposizioni normative UE su prodotti fitosanitari.
Strategie innovative di gestione colturale per la protezione delle piante e dei prodotti agroalimentari e metodi alter-nativi all'uso di sostanze chimiche di sintesi: generalità e metodologie della gestione integrata dei fitofagi (IPM), si-stemi di coltivazione diversificati per il mantenimento del-la biodiversità (ICM), controllo biologico e microbiologico (evoluzioni tecniche e legislative della lotta biologica classica, lotta biologica aumentativa e conservativa, uso di vi-rus, funghi e batteri entomopatogeni), biopesticidi.
Innovazioni tecnologiche per la protezione delle piante: Agricoltura 4.0, Sistemi di supporto decisionali, modelli previsionali, mezzi biotecnici e biotecnologici per il con-trollo dei fitofagi (metodo di interferenza basata su RNA, utilizzo dei semiochimici, simbionti microbici, radiazioni UV, prospettive sulla produzione ed utilizzo di piante geneticamente modificate, tecnica del maschio sterile, cenno su tecniche minori).

Per gli studenti iscritti all’anno di corso nel quale è svolto l’insegnamento è prevista una prova di esonero orale valutata con votazione in trentesimi sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica, sino alla sospensione delle attività didattiche. L’esito di tale prova concorre alla valutazione dell’esame di profitto e vale per un anno accademico.
L’esame consiste in una prova orale in lingua inglese sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teorico-pratica in aula e in laboratorio.
Allo studente è data facoltà di presentare, durante l’esame, un caso studio concordato con il docente differente da quelli già trattati durante le ore di lezione.
Per gli studenti che hanno sostenuto la prova di esonero, la valutazione dell’esame di profitto viene espressa come media tra la votazione riportata all’esonero ed all’esame di profitto.

Unità didattica: Smant technologies to manage plant pathogens
1) Ul Haq I., Ijaz S. (2020) Plant Disease Management Strategies
for Sustainable Agriculture through Traditional and Modern
Approaches. Sustainability in Plant and Crop Protection, vol
13. Springer, Cham
2) Oerke EC., Gerhards R., Menz G., Sikora R. (2010) Precision
Crop Protection - the Challenge and Use of Heterogeneity.
Springer, Dordrecht
3) Capri E., Alix A. (2018) Sustainable Use of Chemicals in
Agriculture. Academic Press
4) Reddy, P.P. (2013) Recent advances in crop protection.
Springer
Appunti dalle lezioni e materiale didattico distribuito durante il
corso.
Unità didattica su organismi fitofagi: Appunti dalle lezioni; Presentazioni e altro materiale didattico distribuito durante il corso.