BIOREMEDIATION E BIOCOMBUSTIBILI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2020/2021
- Docente
- IRENE RUGIERO
- Crediti formativi
- 6
- Percorso
- BIOTECNOLOGIE PER L'AMBIENTE
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/11
Obiettivi formativi
- L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti la conoscenza delle principali tecniche di bioremediation in situ ed ex situ utilizzate per il recupero ambientale. Un secondo obiettivo, sempre legato alla salvaguardia dell’ambiente, sarà la conoscenza delle metodologie che permettono la produzione di biocarburanti quali bioetanolo e biodiesl e bioidrogeno.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
•bioremediation in situ;
•bioremediation ex situ;
•processi fermentativi per la produzione di bioetanolo da diverse biomasse;
•produzione di biodiesel da varie matrici oleose,
•tecnologie per la produzione di bioidrogeno;
•produzione di biogas a partire da rifiuti organici.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
•essere in grado di impostare una fermentazione ad etanolo da zuccheri, amido e cellulosa.
•utilizzo di metodi chimici ed enzimatici per la transesterficazione di un trigliceride;
•essere in grado di impostare una fermentazione a partire da rifiuti organici per la produzione di biogas;
•essere in grado di capire quali siano gli interventi necessari per bonificare un sito inquinato. Prerequisiti
- Non sono previste propedeuticità.
E’ necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi “Chimica organica”, “Biochimica” e “Chimica delle Fermentazioni” :
•concetti di base di chimica organica;
•conoscenza dell’anabolismo e catabolismo cellulare;
•conoscenza della stechiometria della crescita cellulare;
•conoscenze di base dei vari processi fermentativi;
•conoscenza degli enzimi e dei concetti di catalisi enzimatica. Contenuti del corso
- Il corso prevede 48 ore di lezione a distanza.
Bioremediation (9 ore)
Processi di bioremediation: necessità e limitazioni. Tecnologie di bioremediation in situ ed in fase solida. Bioremediation nel suolo: influenza delle proprietà del suolo sui contaminanti organici e sui batteri. Bioremediation ex situ e bioreattori. Bioremediation di metalli e di altri inquinanti inorganici. Bioremediation di contaminazione da petrolio, policiclici aromatici e PCB.Fitodepurazione. Illustrazione ed analisi di casi studio di bioremediation.
Bioetanolo (12 ore)
Bioetanolo: mercato e processi. La fermentazione. Bioetanolo da amido e zucchero con Saccharomyces cerevisiae e Zimomonas mobilis: i processi. Impianti di macinatura a secco e di macinatura ad umido. Bioetanolo da materiali lignocellulosici: tecniche di pretrattamento, idrolisi enzimatica e fermentazione. Bioetanolo da materiali lignocellulosici: processi integrati. Bioetanolo da piattaforma syngas. Bioetanolo da micro e macroalghe.
Biodiesel (10 ore)
Biodiesel: caratteristiche e proprietà. Reazioni coinvolte nella produzione di biodiesel: approccio chimico ed enzimatico. Le materie prime. Transesterificazione di oli vegetali. Biodiesel con enzimi, da oli acidi, da oli di scarto e da oli di raffinazione di oli vegetali. Applicazioni transesterifcazione. Biodiesel con catalizzatori a base di stagno. Alcolisi senza catalizzatori. Glicerolo: utilizzo come materia prima nella sintesi di poli(idrossialcanoati), soforolipidi e come intermedio per prodotti chimici. Biodiesel da microalghe. Produzione di microalghe. Illustrazione ed analisi di esperienze di laboratorio.
Bioidrogeno (6 ore)
Bioidrogeno: produzione fotobiologica. Bioidrogeno per fermentazione.
Biogas (11 ore)
Digestione anaerobica dei rifiuti; Tecniche di digestione anaerobica; Integrazione tra digestione anaerobica e compostaggio, Biodegradabilità e BMP, trattamento dei liquidi, Upgrading e digestato, analisi NIR e applicazioni. Metodi didattici
- Esposizione degli argomenti mediante presentazioni Powerpoint e risorse multimediali.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame consisterà in una prova scritta o orale.
Qualora l’esame sia scritto consisterà in una prova scritta (31 domande a risposta multipla – ogni risposta corretta + 1 punto, ogni risposta errata o non data 0 punti) nella quale verrà valutata la capacità di riportare gli argomenti trattati a lezione e dar prova di averli assimilati in maniera critica. Le domande saranno relative agli aspetti affrontati durante il corso e potranno includere alcuni esercizi semplici di deduzione critica rispetto alla conoscenza della teoria.
Se l’esame è una prova orale il candidato dovrà rispondere a 3-5 domande sull’intero programma.
Tale prova verrà valutata fino a 30 punti e la lode.
Qualora il punteggio totale sia inferiore a 18 sarà necessario ripetere la prova.
Gli appelli (5 per ogni anno solare) saranno comunicati agli studenti in tempo utile per provvedere all'iscrizione e nel rispetto dell’organizzazione generale del corso. Testi di riferimento
- Appunti forniti dal docente.
Argomenti specifici possono essere studiati sui seguenti testi:
R. L. Crawford, D.L. Crawford, Ed. “ Bioremediation- Priciples and applications” Cambridge University Press 1996
M. Alexander “Biodegradation and Bioremediation” Academic Press 1999
C. Drapcho, N. Phu Nhuan, T. H. Walker “Biofuels Engineering Process Technology” McGraw Hill 2008
A. Nag “Biofuels Refining And Performance” McGraw Hill 2008
