Insegnamento GEOMATERIALI ED ECONOMIA CIRCOLARE
- Corso
- Scienze della terra per la gestione dei rischi e dell'ambiente
- Codice insegnamento
- A002312
- Sede
- PERUGIA
- Curriculum
- Geosciences for environmental sustainability
- Docente
- Azzurra Zucchini
- Docenti
-
- Azzurra Zucchini
- Ore
- 42 ore - Azzurra Zucchini
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2022
- Erogato
- 2022/23
- Attività
- Affine/integrativa
- Ambito
- Attività formative affini o integrative
- Settore
- GEO/06
- Tipo insegnamento
- Opzionale (Optional)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- ITALIANO
- Contenuti
- Il corso prende in esame le materie prime minerali impiegate in diversi settori industriali. Verranno studiate le diverse tipologie di minerali industriali, le loro caratteristiche strutturali e le loro proprietà. Il corso si prefigge inoltre di illustrare i processi industriali di lavorazione delle materie prime minerali con particolare riferimento all'industria dei cementi, dei materiali ceramici, dei refrattari e del vetro.
Il corso illustrerà i rifiuti industriali da attività estrattive, da processi chimici e di termovalorizzazione, da combustione.
Verranno introdotti i concetti di sostenibilità ambientale ed economia circolare. In particolare:
1) Critical Raw Materials (CRM)
2) Tecniche di upcycling dei materiali di scarto, rispetto a tecniche di downcycling
3) Analisi di Life Cycle Assessment (LCA)
4) Concetti di Design For Disassembly (DFD) - Testi di riferimento
- Materiale fornito dal docente.
- Obiettivi formativi
- Il corso “Geomateriali ed economia circolare” ha lo scopo di trasmettere la profonda unione esistente tra il mondo della mineralogia e quello dell'industria. Lo studente, alla fine del corso, sarà a conoscenza dei principali processi industriali che coinvolgono l'utilizzo di minerali, naturali e non, gli scarti generati e il loro possibile reimpiego. Avrà le basi per affrontare problematiche mineralogiche in campo industriale nonché per intraprendere studi sperimentali volti a migliorarne l'efficienza produttiva e la sostenibilità ambientale.
Le conoscenze principali acquisite dallo studente saranno:
- elementi di base relativi alla produzione di cementi, di materiali ceramici e refrattari e di vetreria;
- conoscenze circa le caratteristiche mineralogiche e cristallografiche dei minerali impiegati nei vari processi industriali;
- conoscenze relative alle principali analisi chimiche e mineralogiche impiegate per studiare differenti tipologie di materie prime e di prodotti industriali;
Le abilità principali acquisite dallo studente saranno:
- capacità di riprodurre in laboratorio alcuni dei processi industriali studiati;
- capacità di analizzare e quindi scegliere le materie prime migliori da utilizzare in ciascun campo industriale analizzato;
- capacità di utilizzo delle principali tecniche di analisi chimica e mineralogica impiegate per studiare le materie prime ed i prodotti finiti relativi ai processi industriali esaminati, con particolare attenzione alla microscopia ottica, microscopia elettronica, diffrazione di raggi X, spettroscopia Raman ed IR. - Prerequisiti
- Gli argomenti trattati dall'insegnamento necessitano che lo studente sia a conoscenza della mineralogia sistematica e delle principiali caratteristiche di alcune tecniche di analisi mineralogica (microscopia ottica ed elettronica e diffrazione di raggi X). Tali argomenti verranno comunque ripresi nella prima parte del corso.
Per poter sostenere l'esame finale, è fortemente consigliato il superamento dell'esame di “Mineralogia”. - Metodi didattici
- Il corso sarà organizzato con lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio. Inoltre saranno previste escursioni didattiche. In dettaglio:
- lezioni frontali in aula sugli argomenti del corso;
- esercitazioni in laboratorio per riprodurre alcuni dei processi industriali studiati;
- esercitazioni nei laboratori di microscopia ottica ed elettronica e diffrazione di raggi X per applicare le suddette analisi mineralogiche alle materie prime nonché ai prodotti finiti di alcuni tra i processi industriali studiati;
- esercitazione in un laboratorio di spettroscopia Raman per una dimostrazione pratica della tecnica;
- due escursioni didattiche giornaliere presso stabilimenti in riferimento ad alcuni tra i processi industriali studiati. - Altre informazioni
- Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame si svolgerà con una prova orale.
L'obiettivo della prova è quello di verificare il livello di conoscenza acquisito dallo studente relativamente agli aspetti teorici e pratici affrontati durante il corso. In particolare, le domande poste dal docente verteranno sui processi industriali studiati, sulle strutture e principali caratteristiche dei minerali che concorrono come materie prime, sulle modificazioni mineralogiche e strutturali che avvengono durante la lavorazione e sulle metodologie di analisi chimiche e mineralogiche da impiegare. La valutazione della prova orale sarà inoltre formulata tenendo in considerazione la capacità di collegamento tra le necessità richieste dai processi industriali, le materie prime necessarie e le tecniche analitiche da impiegare sia sulle materie prime che sul prodotto finito, e i rifiuti prodotti. Lo studente sarà inoltre valutato in base alla capacità di esposizione e all'adeguatezza del linguaggio tecnico/scientifico utilizzato.
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
- 1. Ripasso di concetti chiave di mineralogia e metodologie analitiche
- Richiami di mineralogia: concetto di minerale, mineralogia sistematica.
- Analisi chimiche e mineralogiche: microscopia ottica ed elettronica, microsonda elettronica, diffrazione di raggi X, spettroscopia Raman ed IR.
2. I geomateriali
- I geomateriali: definizione.
- I minerali industriali: definizione e trattazione di gruppi di minerali impiegati in attività industriali.
- Cementi: materie prime, composizione mineralogica delle materie prime, produzione dei cementi, minerali dei cementi, caratterizzazione del prodotto finito.
- Ceramici: materie prime, materiali ceramici industriali (piastrelle, sanitari, ceramiche artistiche), produzione dei materiali ceramici, caratterizzazione del prodotto finito. Materiali ceramici avanzati.
- Geopolimeri: materie prime e processi di produzione.
- Materiali micro- e meso-porosi: proprietà ed applicazioni.
- Vetri: composizione mineralogica delle materie prime, produzione industriale dei vetri, caratterizzazione del prodotto finito.
3. Sostenibilità ambientale ed economia circolare
- Rifiuti industriali da attività estrattive, da processi chimici e di termovalorizzazione da combustione: caratterizzazione chimico-fisica e determinazione della loro pericolosità per l’ambiente e la salute umana.
- I Critical Raw Materials (CRM): definizione e introduzione alla problematica.
- Sostenibilità ambientale ed economia circolare: definizione ed introduzione alla tematica.
- Tecniche di upcycling dei materiali di scarto, rispetto a tecniche di downcycling:
processi di rigenerazione di prodotti di scarto in materiali di seconda generazione. Alcuni esempi: flottazione, inertizzazione, precipitazione, separazione solido-liquido, lisciviazione (leaching), scambio ionico, adsorbimento.
- Definizione e trattazione di esempi di riutilizzo di prodotti di scarto come materiali di seconda generazione (Es: rifiuti riconvertiti derivanti dalla lavorazione dei metalli, da centrali elettriche, da trattamento delle acque reflue, da materiali elettrici ed elettronici).
- Analisi di Life Cycle Assessment (LCA): definizione ed impiego per la quantificazione in termini energetici dell’impatto sull’ambiente dei processi industriali che utilizzano prodotti di seconda generazione rispetto ai processi industriali tradizionali.
- Concetti di Design For Disassembly (DFD) ovvero creazione di prodotti (in edilizia e non solo) facili da smontare in modo da poterne separare i diversi materiali e quindi poter essere riciclati.
Verranno offerti seminari tenuti da esperti (Es: chimici, agronomi, economisti).