Insegnamento DECARBONIZZAZIONE E SISTEMI ENERGETICI SOSTENIBILI

Nome del corso di laurea Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili
Codice insegnamento A005999
Curriculum Sustainable materials and processes
Docente responsabile Beatrice Castellani
CFU 15
Regolamento Coorte 2025
Erogato Erogato nel 2026/27
Erogato altro regolamento
Anno 2
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa integrata
Suddivisione

ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY ASSESSMENT

Codice A006000
CFU 3
Docente responsabile Francesco Di Maria
Docenti
  • Francesco Di Maria
Ore
  • 24 Ore - Francesco Di Maria
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ICAR/03
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Principali aspetti della politica ambientale europea con particolare riferimento allo sviluppo sostenibile ed alla sostenibilità ambientale
Testi di riferimento - Appunti e lucidi delle lezioni
- La sostenibilità: fra scienza ed illusione.
Obiettivi formativi Fornire alla studente le seguenti competenze e abilità:
- una visione critica dei principi e delle finalità della politica ambientale europea.
- gli elementi di base per la predisposizione di uno studio di sostenibilità ambientale;
- gli elementi di base per poter valutare gli impatti ambientali derivanti da determinati progetti e/o impianti
Prerequisiti Aver frequentato i corsi di fisica, di chimica, di matematica e di fisica tecnica
Metodi didattici - lezioni telematiche
- lezioni frontali
-esercitazioni
Altre informazioni nessuna
Modalità di verifica dell'apprendimento - sviluppo di un progetto
- esame orale
Programma esteso - Genesi della politica ambientale europea
- Lo sviluppo sostenibile, analisi critica delle definizioni
- Valutazione della sostenibilità il metodo Bellagio STAMP
- Valutazione della sostenibilità ambientale: E.LCA e cenni alla teoria culturale
- Valutazione dell'impatto ambientale: riferimenti normativi e principali studi correlati
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile N.6, 7, 9, 12, 13

RIDUZIONE E COMPENSAZIONE DELLE EMISSIONI DI ANIDRIDE CARBONICA

Codice A006001
CFU 3
Docente responsabile Beatrice Castellani
Docenti
  • Beatrice Castellani
Ore
  • 24 Ore - Beatrice Castellani
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano. Le slide a cura del docente sia in Italiano che in inglese.
Contenuti Il corso affronta il tema della riduzione e compensazione delle emissioni di anidride carbonica nel contesto della transizione energetica e degli obiettivi di neutralità climatica. Partendo dall'analisi delle principali cause delle emissioni climalteranti e dei loro effetti sul sistema climatico, vengono introdotti i concetti di impatto ambientale, impronta carbonica e forzante radiativa.
Successivamente sono presentate le principali strategie di mitigazione delle emissioni di CO2, con particolare riferimento agli interventi di efficientamento energetico, alla decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali e all'impiego di vettori energetici a basse emissioni di carbonio. Il corso approfondisce inoltre i principi e le tecnologie per la cattura, la valorizzazione e la compensazione della CO2, analizzandone il ruolo nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità ambientale.
Infine, vengono discusse applicazioni e casi studio relativi alla riduzione delle emissioni nei principali settori energetici e industriali, evidenziando opportunità, criticità e prospettive future delle strategie di decarbonizzazione.
Testi di riferimento Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente.
Obiettivi formativi L'insegnamento fornisce le conoscenze fondamentali relative alle principali strategie di mitigazione adottate per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione e neutralità climatica. Il corso introduce gli studenti ai concetti di cambiamento climatico, impatto ambientale e compensazione delle emissioni, fornendo gli strumenti necessari per comprendere il ruolo delle tecnologie e delle politiche di riduzione delle emissioni nei sistemi energetici e industriali.
L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di riduzione delle emissioni di CO2, valutandone l'efficacia tecnica, ambientale ed energetica. Particolare attenzione è rivolta alle tecnologie di cattura e utilizzazione della CO2 e al loro contributo nei percorsi di decarbonizzazione.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi alla base delle strategie di mitigazione delle emissioni, analizzare criticamente le principali tecnologie disponibili e valutarne vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica.
L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di interpretare dati ambientali ed energetici, formulare valutazioni motivate sulla base di criteri tecnico-scientifici e comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche legate alla decarbonizzazione e alla sostenibilità dei sistemi energetici e industriali.
Prerequisiti Non richiesti
Metodi didattici L'insegnamento è erogato in modalità blended secondo il modello Edunext. Le attività formative prevedono la fruizione di contenuti didattici online in modalità asincrona e incontri in presenza dedicati all'approfondimento, alla discussione e all'applicazione dei concetti trattati nel corso.
Modalità di verifica dell'apprendimento Prova orale sugli argomenti trattati nel corso.
Programma esteso 1. Cambiamento climatico e decarbonizzazione
Cambiamento climatico, effetto serra e forzante radiativa. Impatto ambientale dei sistemi energetici e industriali. Strategie di mitigazione delle emissioni e obiettivi di neutralità climatica.
2. Compensazione delle emissioni di CO2
Strategie per la compensazione delle emissioni di CO2. Albedo come strumento di compensazione.
3. Riduzione delle emissioni nei sistemi energetici
Decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali. Idrogeno e vettori energetici a basse emissioni di carbonio. Ruolo dell'idrogeno nei percorsi di transizione energetica.
4. Tecnologie di cattura della CO2
Principi e tecnologie per la cattura della CO2. Valutazione delle prestazioni e dei principali ambiti applicativi.
5. Utilizzazione della CO2 e combustibili sintetici
Tecnologie per la valorizzazione della CO2. Produzione e utilizzo di combustibili sintetici ed e-fuels nel contesto della transizione energetica.
6. Applicazioni e casi studio
Analisi di casi applicativi relativi alla riduzione e compensazione delle emissioni di CO2 nei principali settori energetici e industriali.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7, 13

STOCCAGGIO PERMANENTE DI ANIDRIDE CARBONICA

Codice A006002
CFU 3
Docente responsabile Beatrice Castellani
Docenti
  • Beatrice Castellani
Ore
  • 24 Ore - Beatrice Castellani
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano. Le slide a cura del docente sia in Italiano che in inglese.
Contenuti Il corso affronta il tema dello stoccaggio permanente dell'anidride carbonica nell'ambito delle strategie Carbon Capture and Storage (CCS) finalizzate alla mitigazione del cambiamento climatico. Vengono analizzati i principi del confinamento geologico della CO2, le modalità di trasporto e le principali opzioni di stoccaggio permanente, evidenziandone potenzialità, limiti e aspetti di sicurezza.
Particolare attenzione è dedicata ai meccanismi fisici e chimici che governano il confinamento della CO2 nel sottosuolo e negli ambienti marini, nonché alle metodologie di monitoraggio e valutazione delle prestazioni dei siti di stoccaggio. Il corso approfondisce inoltre le tecnologie innovative basate sui clatrati idrati e il loro potenziale per lo stoccaggio permanente della CO2.
Infine, vengono discussi casi studio e applicazioni delle tecnologie di stoccaggio della CO2 nel contesto delle strategie di decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali.
Testi di riferimento Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente.
Obiettivi formativi L'insegnamento fornisce le conoscenze fondamentali relative alle principali tecnologie di stoccaggio permanente dell'anidride carbonica adottate nell'ambito delle strategie di Carbon Capture and Storage (CCS). Il corso introduce gli studenti ai principi del confinamento della CO2 nel sottosuolo e negli ambienti marini, fornendo gli strumenti necessari per comprendere il ruolo dello stoccaggio geologico nel raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione e neutralità climatica.
L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di trasporto e stoccaggio permanente della CO2, valutandone l'efficacia tecnica, ambientale ed energetica.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi alla base dello stoccaggio permanente della CO2, analizzare criticamente le principali tecnologie disponibili e valutarne vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica.

L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di interpretare dati sperimentali e ambientali, formulare valutazioni motivate sulla base di criteri tecnico-scientifici e comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche legate allo stoccaggio permanente della CO2 e alla sostenibilità dei sistemi energetici e industriali.
Prerequisiti Non richiesti
Metodi didattici L'insegnamento è erogato in modalità blended secondo il modello Edunext. Le attività formative prevedono la fruizione di contenuti didattici online in modalità asincrona e incontri in presenza dedicati all'approfondimento, alla discussione e all'applicazione dei concetti trattati nel corso.
Modalità di verifica dell'apprendimento Prova orale sugli argomenti trattati nel corso.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile Carbon Capture and Storage (CCS)

Ruolo dello stoccaggio permanente della CO2 nelle strategie di decarbonizzazione. Principi del Carbon Capture and Storage e contributo agli obiettivi di neutralità climatica.

Trasporto della CO2

Caratteristiche fisiche della CO2 e principali modalità di trasporto. Aspetti tecnici ed energetici.

Stoccaggio geologico della CO2

Principi di confinamento della CO2 nel sottosuolo. Acquiferi salini profondi, giacimenti di idrocarburi esauriti e altre formazioni geologiche idonee allo stoccaggio permanente.

Stoccaggio marino della CO2

Principi e tecnologie per il confinamento della CO2 negli ambienti marini. Potenzialità e criticità delle soluzioni offshore.

Clatrati idrati e tecnologie innovative

Clatrati idrati: principi di formazione e stabilità. Applicazioni per il trasporto e lo stoccaggio permanente della CO2. Prospettive future delle tecnologie innovative di confinamento della CO2.

Monitoraggio dei siti di stoccaggio

Meccanismi di intrappolamento della CO2. Tecniche di valutazione delle prestazioni dei siti di stoccaggio.

SUSTAINABLE ENERGY SYSTEMS: ASSESMENT

Codice A006004
CFU 3
Docente responsabile Giovanni Cinti
Docenti
  • Giovanni Cinti
Ore
  • 24 Ore - Giovanni Cinti
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore IIND-06/B
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)

SUSTAINABLE ENERGY SYSTEMS: DESIGN

Codice A006003
CFU 3
Docente responsabile Giovanni Cinti
Docenti
  • Giovanni Cinti
Ore
  • 24 Ore - Giovanni Cinti
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore IIND-06/B
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Risorse e tecnologie per la transizione energetica, l'economia circolare applicata ai sistemi energetici
Testi di riferimento Slides
Obiettivi formativi Caratterizzazoine e quantificazione di risorse. Schemi e prestazioni di impianti e componenti. Bilanci di massa ed energia.
Prerequisiti Conoscenze di base dei sistemi energetici e della termodinamica (energia, lavoro, calore, cicli)
Familiarità con i fondamenti di chimica e fisica
Comprensione generale dei principi di sostenibilità
Metodi didattici Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche
Altre informazioni ND
Modalità di verifica dell'apprendimento Tesina pratica su attività di laboratorio o argomenti del corso.
Verifica orale n. 2 quesiti aperti su impianti e/o componenti.
Programma esteso UNITÀ 1 – Transizione energetica e principi dell’economia circolare
Obiettivi e sfide della transizione energetica
Quadro internazionale (EU Green Deal, SDGs, strategie nazionali)
Introduzione alla sostenibilità nei sistemi energetici

UNITÀ 2 – Fonti energetiche rinnovabili e materiali critici
Risorse energetiche rinnovabili: caratteristiche e disponibilità
Materie prime critiche nella transizione (metalli, acqua, terre rare)
Strategie di recupero e riutilizzo in ottica circolare
Indicatori ambientali di sostenibilità

UNITÀ 3 – Tecnologie dell’idrogeno e loro sostenibilità
Produzione (elettrolisi, reforming low-carbon, tecnologie avanzate)
Stoccaggio e trasporto: opzioni e limiti ambientali
Celle a combustibile: tipi, funzionamento, riciclabilità
Analisi dei potenziali benefici e impatti ambientali dell’idrogeno

UNITÀ 4 – Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA)
Fondamenti di LCA (Life Cycle Assessment), LCC (Life Cycle Costing), S-LCA (Social LCA)
Strumenti software per l’analisi (SimaPro, OpenLCA, ecc.)
Applicazioni pratiche a tecnologie a idrogeno e accumulo
Esercitazioni guidate con dati reali/semi-reali
Interpretazione dei risultati per decisioni strategiche
UNITÀ 5 – Economia circolare applicata all’idrogeno
Design for circularity: progettazione di sistemi energetici recuperabili
Strategie per il fine vita di componenti (es. membrane, stack, serbatoi)
Business model circolari per filiere dell’idrogeno
Casi studio su modelli di economia circolare applicati a impianti a idrogeno

UNITÀ 6 – Integrazione nei sistemi energetici e simulazione dei benefici ambientali (4 ore)
Ruolo dell’idrogeno in microgrid e smart grid
Simulazioni dell’impatto ambientale di scenari “low carbon”
Ottimizzazione tecnico-ambientale del mix energetico
Indicatori integrati (emissioni, energia, water footprint, ecc.)

UNITÀ 7 – Politiche, normative e scenari futuri (3 ore)
Normative e standard per la sostenibilità (ISO 14040, 14044, 14067)
Quadro di riferimento tecnico-economico (TEA + LCSA)
Trend e roadmap internazionali su idrogeno e economia circolare
Discussione aperta su barriere e opportunità sistemiche
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7-11-13