Insegnamento PROCESSI CHIMICI E BIOLOGICI SOSTENIBILI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002454 |
| Curriculum | Processi sostenibili |
| Docente responsabile | Stefano Falcinelli |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2024/25 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 2 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
PROCESSI BIOLOGICI SOSTENIBILI
| Codice | A002456 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Giovanni Gigliotti |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | AGR/13 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
PROCESSI CHIMICI SOSTENIBILI
| Codice | A002455 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Stefano Falcinelli |
| Docenti |
|
| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Chimica e fisica della materia |
| Settore | CHIM/07 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | ELEMENTI di TERMODINAMICA. ELEMENTI di CINETICA CHIMICA. FONDAMENTI di CATALISI. MECCANISMI E CINETICA DELLE REAZIONI CATALITICHE. DIFFUSIONE E CINETICA DI REAZIONE. CHIMICA INDUSTRIALE, CATALISI E GREEN CHEMISTRY. REATTORI CHIMICI di LABORATORIO. REATTORI CHIMICI INDUSTRIALI. PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI. |
| Testi di riferimento | Materiale didattico e slide delle lezioni fornito dal docente. - G. Natta, I. Pasquon, Principi della Chimica Industriale, Vol. 1, Città Studi, Milano (1993). - G. Natta, I. Pasquon, P. Centola, Principi della Chimica Industriale, Vol. 2, Catalisi e cinetica applicata alle reazioni dell’industria chimica, CLUP, Milano (1978). - O. Levenspiel, Ingegneria delle reazioni chimiche, Casa Editrice Ambrosiana (1978). - H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Pearson International Edition (2014). |
| Obiettivi formativi | Lo scopo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze scientifiche ed ingegneristiche necessarie alla comprensione, analisi e progettazione dei processi chimici industriali in una logica sostenibile e di economia circolare. La prima parte del Corso è dedicata all’apprendimento ed all’applicazione delle leggi fondamentali della termodinamica e della cinetica chimica, per un’adeguata comprensione dei fenomeni catalitici eterogenei. La seconda parte è dedicata ai fenomeni di trasporto di materia ed energia, utili per la comprensione del funzionamento dei diversi tipi di reattori chimici industriali. Nella parte conclusiva, il corso fornisce una panoramica delle principali tipologie di processi chimici industriali sostenibili attraverso lo studio delle più recenti tecnologie innovative nella produzione di idrogeno, ammoniaca e nei processi di conversione dell’anidride carbonica a combustibili in una logica di economia circolare. |
| Prerequisiti | Conoscenze acquisite nel corso di Chimica. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso; - esercitazioni in aula volte alla corretta applicazione dei concetti studiati per la risoluzione di esercizi numerici e di problemi pratico-applicativi. Durante tutto il corso si cerca di abituare lo studente a ragionare non solo in maniera qualitativa sui fenomeni studiati, ma anche quantitativamente, valutando le grandezze fisiche e chimiche coinvolte. Questo viene fatto oltre che tramite le lezioni frontali teoriche anche attraverso dimostrazioni pratiche di laboratorio e visite guidate a reattori prototipo e industriali. |
| Altre informazioni | Lezioni frontali: tre/quattro ore settimanali, comprensive di tutorato con dimostrazioni anche sperimentali in laboratorio ed esercitazioni numeriche. Visite guidate presso industrie chimiche di interesse possono essere organizzate. L'orario delle lezioni frontali, e l'aula dove esse si svolgeranno, è reperibile collegandosi al seguente indirizzo http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/orario-delle-lezioni |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è costituita da 4-5 problemi a stimolo chiuso e risposta chiusa, e/o 1-2 problemi a stimolo chiuso e risposta aperta. Essa ha la durata di 1 ora e 30 minuti ed è finalizzata a verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso, ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. La prova orale consiste in un colloquio a stimolo aperto con risposta aperta della durata di circa 20-30 minuti tesa a verificare le competenze acquisite in autonomia di giudizio da parte dello studente. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | ELEMENTI di TERMODINAMICA: Fondamenti. Equilibrio Termodinamico e reazioni chimiche. Equilibri multipli. La regola delle fasi. Resa delle reazioni chimiche: influenza di T e P. Analisi termodinamica dei processi industriali. ELEMENTI di CINETICA CHIMICA: Cinetica delle reazioni chimiche. Cinetiche semplici. Molecolarità e ordini di reazione. Equazioni cinetiche differenziali e integrali. Energia di attivazione: legge di Arrhenius. Effetto compensazione. FONDAMENTI di CATALISI: Struttura e proprietà chimiche dei catalizzatori: catalisi omogenea, eterogenea ed enzimatica. Catalizzatori in bulk e supportati. Catalisi redox e acido-base. MECCANISMI e CINETICA delle REAZIONI CATALITICHE: Tempo di contatto e tempo di residenza. Velocità di Reazione. Cinetica in sistemi chiusi e stazionari. Reazioni consecutive e stadio cineticamente limitante. Reazioni catalitiche reversibili. Modellazione cinetica. Principio della microreversibilità. Grandezze tipiche dei processi catalitici eterogenei: conversione, selettività, resa, velocità di reazione. DIFFUSIONE E CINETICA DI REAZIONE: Deviazione dall’idealità dei reattori industriali. Principi teorici della diffusione di materia ed energia. Fenomeni di diffusione nei reattori chimici industriali. CHIMICA INDUSTRIALE, CATALISI E GREEN CHEMISTRY: Generalità. Il ruolo della Catalisi nella Chimica Industriale. L’industria dei catalizzatori. La Green Chemistry. REATTORI CHIMICI di LABORATORIO: Reattori Batch e Reattori Continui. REATTORI CHIMICI INDUSTRIALI: Generalità e classificazione. Reattori discontinui e continui. PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI per la produzione di idrogeno & syngas, per la sintesi dell’ammoniaca e per la conversione di anidride carbonica a sostanze combustibili mediante processi sostenibili e in una logica di economia circolare. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Salute e benessere. Istruzione di qualità. Energia pulita e accessibile. |