Insegnamento RICICLO, PROCESSI BIOLOGICI E CHIMICI SOSTENIBILI

Nome del corso di laurea Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili
Codice insegnamento A006005
Curriculum Sustainable materials and processes
Docente responsabile Debora Puglia
CFU 15
Regolamento Coorte 2025
Erogato Erogato nel 2026/27
Erogato altro regolamento
Anno 2
Periodo Secondo Semestre
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

BIOMASSE DI SCARTO

Codice A006007
CFU 3
Docente responsabile Daniela Pezzolla
Docenti
  • Daniela Pezzolla
Ore
  • 24 Ore - Daniela Pezzolla
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore AGR/13
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti
Il programma del corso prevede lo studio approfondito delle caratteristiche chimiche e chimico-fisiche di differenti tipologie di biomasse, quali scarti agricoli e agroindustriali, rifiuti solidi urbani, fanghi di depurazione.
Testi di riferimento
Materiale didattico fornito dal docente.
Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze scientifiche ed ingegneristiche necessarie all'analisi delle criticità e potenzialità delle biomasse di scarto, al fine di valutare il trattamento più idoneo in una logica sostenibile e di economia circolare.
Prerequisiti
Conoscenze acquisite nel corso di Chimica.
Metodi didattici
L'insegnamento prevede:
- lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso;
- esercitazioni in aula volte alla corretta applicazione dei concetti studiati.
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.
Altre informazioni
Per ciascun modulo di cui è costituto l'insegnamento si avranno: lezioni frontali e possibili visite guidate presso impianti di trattamento delle biomasse. L'orario delle lezioni frontali e l'aula dove esse si svolgeranno sono reperibili collegandosi al seguente indirizzo: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/orario-delle-lezioni
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame prevede una prova orale 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, facendo la media dei voti ottenuti dal candidato in ciascuno dei moduli di cui è costituito l'insegnamento. 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
Il programma del corso prevede lo studio delle diverse tipologie di biomasse, con particolare riferimento a quelle di scarto, quali scarti agricoli e agroindustriali, rifiuti solidi urbani e fanghi di depurazione. Nello specifico, saranno esaminate le potenzialità e le criticità delle biomasse allo scopo di individuare il metodo migliore di trattamento in termini di sostenibilità ambientale ed economica. Nello specifico, saranno affrontate le seguenti tematiche:
- gestione sostenibile delle risorse;
- classificazione e caratteristiche delle biomasse;
- valorizzazione delle biomasse di scarto per la produzione di energia, fertilizzanti e molecole di alto valore.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Consumo e produzione responsabili.

Lotta contro il cambiamento climatico.

MISCELE E COMPATIBILIZZAZIONE, RICICLO (PRIMARIO, SECONDARIO, TERZIARIO E QUATERNARIO)

Codice A006009
CFU 3
Docente responsabile Debora Puglia
Docenti
  • Debora Puglia
Ore
  • 24 Ore - Debora Puglia
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria dei materiali
Settore ING-IND/22
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Il corso affronta lo studio delle miscele polimeriche, analizzando i problemi di termodinamica della miscibilità, la morfologia delle fasi e le strategie di compatibilizzazione per migliorare le proprietà meccaniche dei materiali finali. Nella seconda parte, il corso approfondisce le quattro strategie fondamentali di riciclo delle materie plastiche (primario, secondario, terziario e quaternario), valutandone la fattibilità tecnica, l'impatto energetico e l'inserimento nei modelli di economia circolare.
Testi di riferimento - La Mantia, F. P. (2020). Handbook of Plastics Recycling. Rapra Technology (Edizione aggiornata).
- Utracki, L. A. (2002). Commercial Polymer Blends. Springer.
- Articoli scientifici, report di settore (es. PlasticsEurope) e slide fornite dal docente sulla
Obiettivi formativi Comprendere i principi termodinamici che regolano la miscibilità dei polimeri e i meccanismi chimico-fisici alla base dei diversi processi di riciclo.
- Saper selezionare l'agente compatibilizzante o la strategia di riciclo più idonea a partire da un rifiuto plastico eterogeneo o da uno scarto industriale specifico.
- Valutare criticamente la sostenibilità economica e ambientale di un processo di riciclo (es. riciclo meccanico vs. riciclo chimico) su scala industriale.
Metodi didattici Il corso è articolato in lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Powerpoint
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame consiste in una prova orale suddivisa in due parti:
- Discussione di un breve approfondimento (tesina o presentazione) su un processo industriale di compatibilizzazione o riciclo scelto dallo studente.
- Domande teoriche sul programma del corso
Programma esteso - Termodinamica delle miscele polimeriche: energia libera di miscelamento, teoria di Flory-Huggins, diagrammi di fase (UCST e LCST).
- Morfologia delle miscele immiscibili ed evoluzione della fase durante la lavorazione.
- Compatibilizzazione fisica: copolimeri a blocchi e ad innesto come tensioattivi polimerici.
- Compatibilizzazione reattiva: reazioni in situ durante l'estrusione (estrusione reattiva).
- Riciclo Primario (In-plant recycling): Rilavorazione degli scarti industriali pre-consumo puliti.
- Riciclo Secondario (Meccanico): Gestione del post-consumo; fasi di selezione, lavaggio, macinazione ed estrusione. Il problema della degradazione termo-meccanica.
- Riciclo Terziario (Chimico): Depolimerizzazione (glicolisi, idrolisi, pirolisi, gassificazione) per il recupero di monomeri o frazioni idrocarburiche.
- Riciclo Quaternario (Recupero energetico): Incenerimento con recupero di calore/energia; analisi del potere calorifico dei diversi polimeri e abbattimento fumi.

OIL REFINERY, COAL AND BIOMASS:MASS AND ENERGY FLOWS AND MAIN PROCESSES

Codice A006006
CFU 3
Docente responsabile Alberto Maria Gambelli
Docenti
  • Alberto Maria Gambelli
Ore
  • 24 Ore - Alberto Maria Gambelli
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ICHI-02/B
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento INGLESE/ITALIANO se richiesto
Contenuti Contesto energetico e ruolo attualmente ricoperto dalle fonti energetiche
convenzionali; Raffineria: descrizione dei flussi di materia in ingresso ed
in uscita; Principali processi di raffineria per la trasformazione del
greggio; Processi di raffineria per l'abbattimento degli inquinanti;
Principali chemicals ottenuti da processi di raffineria; Raffineria da
carbone; Bioraffineria; Confronto tra le differenti tipologie di raffineria, in
termini di processi, impatti ed opportunità.
Testi di riferimento Jacob A. Moulijn, Michiel Makkee, Annelies E. van Diepen, "Chemical
Process Technology" Wiley
Obiettivi formativi Conoscenza approfondita della raffineria convenzionale, in termini di
energia prodotta, processi realizzati e relative soluzioni tecnologiche ed
impiantistiche. Confronto ti tale filiera con altre tipologie di raffineria: da
carbone e da biomasse.
Prerequisiti Concetti generali di termodinamica. Conoscenza dei principali
componenti degli impianti industriali. Nozioni di base di chimica
organica.
Metodi didattici Il corso è strutturato in: 1) lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti
del programma con confronto con gli studenti; 2) lezioni frontali a
carattere seminariale con supporto del proiettore; 3) attività pratiche in
laboratorio.
Altre informazioni Calendario delle prove d'esame: il calendario delle prove di esame è
consultabile al link: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/calendario
esami
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento prevede una prova
orale. Essa consiste in una discussione di durata compresa tra i 20 e i 40
minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti
teorici e metodologici forniti e dettagliati nel programma. La prova orale
ha anche l’obiettivo di verificare la capacità di comunicazione e di sintesi
organica, nonché la proprietà di linguaggio dello studente in relazione
agli argomenti teorici e pratici trattati. La valutazione finale verrà
effettuata in trentesimi dalla commissione. 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 L'industria chimica. Breve storia dei prodotti chimici inorganici e organici.
Struttura dell'industria chimica. Materie prime e contesto energetico
(consumo e riserve di combustibili fossili; biomassa come alternativa ai
combustibili fossili; composizione dei combustibili fossili e delle
biomasse). Concetti generali di chimica organica. Concetti generali sulla
catalisi. Processi nella raffineria di petrolio: - Panoramica generale con
flussi di massa ed energia in ingresso e in uscita; - Processi fisici:
desalting e dehydration, distillazione del greggio e deasphalting con
propano; - Processi termici: visbreaking, delayed coking e flexicoking;
Processi catalitici: definizione di numeri di ottano e cetano; cracking
catalitico; reforming catalitico; alchilazione; idroprocessing; Produzione di
gas di sintesi: - Gas di sintesi da gas naturale, reazioni e termodinamica;
Processo di steam reforming; - Processo di reforming autotermico;
Concetti generali sulla gassificazione del carbone; - Pulizia e
condizionamento del gas di sintesi (rimozione dei gas acidi, reazione di
water-gas shift, metanazione) Prodotti chimici di base e combustibile
sintetico derivato dal gas di sintesi: - Ammoniaca; - Metanolo;
Combustibili sintetici e additivi per carburanti. Introduzione alla
bioraffineria.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7) Energia pulita e accessibile; 9) Industria, innovazione e infrastrutture;
12) Consumo e produzione responsabili.

PROCESSI BIOLOGICI DI TRASFORMAZIONE DELLE BIOMASSE

Codice A006008
CFU 3
Docente responsabile Daniela Pezzolla
Docenti
  • Daniela Pezzolla
Ore
  • 24 Ore - Daniela Pezzolla
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore AGR/13
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Contenuti Nella moderna Ingegneria di processo un ruolo centrale assumono i processi biologici che portano all'impiego sostenibile di risorse naturali rinnovabili per l’ottenimento di nuovi materiali e/o di energia. Il programma prevede lo studio dei trattamenti biologici o chimici di rifiuti o effluenti per ricavarne energia e/o nuove risorse, per poi passare ad applicazioni industriali di processi sostenibili. Tra questi verranno esaminati alcuni esempi di bioraffineria per la produzione di bioetanolo, bio-olio, biodiesel. Inoltre, si prenderanno in considerazione i processi anaerobici per la produzione di biogas da biomasse di differente natura e i processi integrati anaerobico-aerobico di trattamento dei rifiuti solidi urbani che portano alla produzione di biometano e fertilizzanti compostati. Per quanto riguarda gli impianti di trattamento dei reflui inquinati, verranno descritti i processi a fanghi attivi e i processi biologici e chimici per la rimozione di azoto e fosforo.
Testi di riferimento Materiale didattico fornito dal docente.
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 biologici industriali in una logica sostenibile e di economia circolare.
Prerequisiti Conoscenze acquisite nel corso di Chimica.
Metodi didattici Ciascun modulo di cui è composto l'insegnamento prevede:
- 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 Per ciascun modulo di cui è costituito l'insegnamento si avranno: lezioni frontali, 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 sono reperibili collegandosi al seguente indirizzo: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/orario-delle-lezioni
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede una prova orale che consiste in un colloquio 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, facendo la media dei voti ottenuti dal candidato in ciascuno dei moduli di cui è costituito l'insegnamento. 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 Il programma del corso prevede lo studio di applicazioni industriali di processi sostenibili; tra questi verranno esaminati alcuni esempi di bioraffineria per la produzione di bioetanolo, bio-olio, biodiesel; inoltre, si prenderanno in considerazione i processi anaerobici per la produzione di biogas da biomasse di differente natura e i processi integrati anaerobico-aerobico di trattamento dei rifiuti solidi urbani che portano alla produzione di biometano e fertilizzanti compostati. Per quanto riguarda gli impianti di trattamento dei reflui inquinati, verranno descritti i processi a fanghi attivi e i processi biologici e chimici per la rimozione di azoto e fosforo.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile Salute e benessere.

Energia pulita e accessibile.

Agire per il clima.

RICICLO TERMOINDURENTI, EPS, PFU, RAEE, BIOPOLIMERI

Codice A006010
CFU 3
Docente responsabile Debora Puglia
Docenti
  • Debora Puglia
Ore
  • 24 Ore - Debora Puglia
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria dei materiali
Settore ING-IND/22
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Il corso esplora le strategie d'avanguardia per il trattamento di flussi di rifiuti non convenzionali e tecnologicamente complessi. Vengono analizzati i processi di recupero dei materiali termoindurenti (es. compositi in fibra di carbonio/vetro), la logistica e le tecnologie di riciclo dell'EPS (polistirene espanso), il recupero di gomma e frazioni carboniose da PFU (Pneumatici Fuori Uso), e i processi metallurgici e polimerici per i RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche). L'ultima parte del corso è dedicata alla gestione del fine vita dei biopolimeri (biodegradabili, compostabili e bio-based).
Testi di riferimento - Pickering, S. J. (2016). Recycling of Thermoset Composites. Elsevier Science.
- Kutz, M. (2018). Applied Plastics Engineering Handbook: Processing, Materials, and Applications (Capitoli dedicati ai Biopolimeri e RAEE).
- Linee guida tecniche e normative europee vigenti
Obiettivi formativi - Comprendere le barriere chimico-fisiche intrinseche nel riciclo dei termoindurenti (presenza di reticolazione) e le dinamiche di degradazione termica e biologica dei nuovi materiali polimerici.
- Saper progettare una filiera logistica e tecnologica per la valorizzazione di manufatti multi-materiale (come i RAEE o i pneumatici) separando efficacemente matrici polimeriche, metalli e cariche.
- Saper determinare se per un dato biopolimero o rifiuto speciale sia ambientalmente preferibile il riciclo meccanico, il compostaggio industriale o la pirolisi.
Prerequisiti Basi di Tecnologia dei Materiali Polimerici, con particolare riferimento alla differenza strutturale tra termoplastici e termoindurenti, oltre a nozioni elementari di chimica organica.
Metodi didattici Il corso è articolato in lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Powerpoint
Modalità di verifica dell'apprendimento Colloquio orale
Programma esteso - Riciclo dei Termoindurenti e Materiali Compositi
- Processi meccanici (macinazione e riutilizzo come carica);
- Processi termici (pirolisi e letto fluido per il recupero di fibre di carbonio ad alto valore);
- Processi chimici (solvolisi e fluidi supercritici).
- Polistirene Espanso (EPS): Problematiche logistiche legate alla densità apparente; Tecnologie di compattazione meccanica e dissoluzione selettiva in solventi verdi.
- PFU: Struttura del pneumatico (gomma vulcanizzata, acciaio, fibre tessili); Processi di triturazione meccanica e criogenica; Polverino di gomma e sue applicazioni (asfalti modificati, isolamento acustico); Pirolisi del PFU per il recupero di carbon black e oli transizionali.
- Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE)
- Classificazione dei RAEE (R1-R5) e quadro normativo.
- Tecniche di smantellamento, separazione densimetrica e magnetica delle plastiche ingegneristiche (ABS, PC, HIPS) contenenti ritardanti di fiamma bromurati (BFR) e strategie per la loro rimozione.
-Biopolimeri e Plastiche Bio-based
- Definizioni e classificazioni: bio-based vs. biodegradabili/compostabili
- Il fine vita dei biopolimeri: riciclo meccanico e problemi di contaminazione dei flussi di plastiche tradizionali; - Degradazione in ambiente controllato (compostaggio industriale) e biodegradabilità in ambiente marino.