PROCESSI BIOLOGICI E CHIMICI SOSTENIBILI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- PIER PAOLO GIOVANNINI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/11
Obiettivi formativi
- Il corso si propone di fornire una panoramica dei principali processi chimici e biotecnologici che attraverso la valorizzazione dei materiali di scarto contribuiscano ad aumentare la sostenibilità ambientale ed economica delle attività agricole, zootecniche e di acquacoltura.
Verranno illustrati processi nei quali i sottoprodotti e scarti delle attività di cui sopra vengono utilizzati come materie prime rinnovabili per la produzione di energia, bio-combustibili, prodotti chimici di base e specialità chimiche, nonché sostanze con reimpiegabili nei settori di provenienza delle materie prime stesse.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito nozioni utili per la pianificazione di una corretta gestione degli scarti attraverso l’identificazione dei processi chimici e biotecnologici più idonei per la loro valorizzazione. Prerequisiti
- Concetti di chimica generale e organica
Contenuti del corso
- Introduzione ai concetti fondamentali della biochimica dei processi fermentativi.
Produzione di bioetanolo:
Caratteristiche chimiche delle materie prime per la produzione Bio-etanolo di prima, seconda e terza generazione e pre-trattamenti volti ad aumentarne la fermentabilità. Aspetti biochimici del processo fermentativo: via metabolica principale e principali interventi biotecnologici per aumentare l’efficienza produttiva dei microorganismi fermentanti. Bioetanolo da processi non-fermentativi. Aspetti tecnologici del processo fermentativo (produzioni in batch e in continuo, con saccarificazione simultanea o separata, recupero e purificazione del bioetanolo prodotto).
Produzione di biodiesel:
Caratteristiche chimiche delle materie prime per la produzione di biodiesel di prima, seconda e terza generazione. Aspetti chimici e tecnologici del processo con cenni alle produzioni più moderne basate sulla riconversione di impianti di raffineria petrolifera o sull’uso di biocatalizzatori. Impieghi alternativi delle matrici ricche di grassi e oli in campo agronomico: produzione di tensioattivi e biocidi.
Produzione di metano:
Caratteristiche chimiche degli scarti agricoli e zootecnici impiegabili per la produzione di bio-gas. Aspetti biochimici della fermentazione anaerobica. Aspetti tecnologici del processo (digestori e apparati per la purificazione del metano).
Gassificazione
Aspetti fondamentali del processo di produzione del gas di sintesi e dei processi chimici e biotecnologici per la sua trasformazione su scala industriale.
Produzione di bio-idrogeno
Processi foto-fermentativi e fermentazioni al buio. Aspetti tecnologici dei relativi bioreattori.
Altre strategie di valorizzazione degli scarti agricoli e zootecnici
Uso diretto e di derivati come materiali adsorbenti nella depurazione dai metalli pesanti. Uso diretto e di derivati per la formulazione di fertilizzanti a cessione controllata. Metodi didattici
- Lezioni frontali con ausilio di presentazioni power point e approfondimenti alla lavagna
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame avrà lo scopo di verificare il raggiungimento degli obiettivi sopra riportati e consisterà in una prova orale. In particolare, lo studente sarà invitato a parlare di un argomento a sua scelta. Successivamente verranno rivolte allo studente tre o quattro domande aggiuntive al fine di verificarne la preparazione e l'attitudine a collegare concetti e nozioni evidenziati nelle diverse parti del programma del corso. L'esame sarà superato se verrà data risposta ad almeno un terzo delle domande.
Testi di riferimento
- Il materiale didattico necessario allo studio e indispensabile per il superamento dell'esame verrà fornito dal docente.
Per eventuali approfondimenti si segnalano i seguenti testi:
C. M. Drapcho, N. P. Nhuan, T. H. Walker
Biofuels Engineering Process TechnologyMcGraw-Hill Ed.2008
J. Clark, F. Deswarte
Introduction to chemicals from biomass
Wiley Ed. 2008
