Insegnamento MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'
| Nome del corso di laurea | Biotecnologie molecolari e industriali |
|---|---|
| Codice insegnamento | A003501 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Assunta Marrocchi |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
MATERIALI BIOCOMPATIBILI PER APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE
| Codice | A003502 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Assunta Marrocchi |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline chimiche |
| Settore | CHIM/06 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Definizione di biomateriale e biocompatibilità. Biomateriali polimerici, ceramici/vetro ceramici, metallici. Compositi. Metodi di analisi delle superfici dei biomateriali. Principali metodi di modifica delle superfici dei biomateriali. Tecnologie consolidate basate su biomateriali. La bioelettronica. |
| Testi di riferimento | -Materiale didattico fornito dal docente TESTI CONSIGLIATI: -L. Stanciu, S. Diaz-Amaya ‘’Introductory Biomaterials. An overview of key concepts’’. 1st edition. Academic Press, 2021. -C. Di Bello, A. Bagno ‘’Biomateriali. Dalla scienza dei materiali alle applicazioni cliniche’’. 2° edizione. Patròn Editore, 2016 -A. Marrocchi Ed. “Sustainable strategies in organic electronics” (I Ed., 2022) – Woodhead Publishing, Elsevier [ISBN 978-0-12-823147-0] |
| Obiettivi formativi | L'obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze fondamentali sugli aspetti chimico-fisici e sullo sviluppo dei materiali biocompatibili, utili ad elaborare razionalmente dei criteri di scelta per la progettazione di strutture tridimensionali da impiegare negli ambiti discussi a lezione. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenza di (i) definizione di biomateriale e di biocompatibilità (ii) definizione di stato solido, principali reticoli cristallini e loro principali difetti; -Conoscenza di base delle proprietà ottiche, elettriche e termiche dei materiali solidi; -Conoscenza dei concetti fondamentali di sforzo, deformazione, rigidità, resistenza e tenacità dei materiali biocompatibili; -Conoscenza delle principali classi di materiali biocompatibili: Polimeri (classificazione secondo le proprietà chimico- fisiche e meccaniche, polimerizzazione, principali classi d'interesse); Materiali ceramici e vetro-ceramici (materiali tradizionali e avanzati); Metalli e leghe; Compositi. -Conoscenza di base delle tecnologie di produzione degli stessi e la loro influenza sul comportamento in esercizio. -Conoscenza dei fenomeni di corrosione dei materiali biocompatibili in ambiente biologico e delle relative problematiche -Conoscenza di base delle principali tecniche strumentali di indagine per lo studio della superficie dei biomateriali al fine di valutarne la biocompatibilità -Conoscenza delle principali tecniche per la modifica della superficie dei biomateriali, al fine di correggerne la biocompatibilità. -Conoscenza di base di alcuni tipi di sensori basati su materiali biocompatibili per applicazioni in ambito medico-biologico. Le principali abilità acquisite saranno: -Capacità di elaborare criteri di scelta per la progettazione e sintesi di strutture tridimensionali da impiegare negli ambiti discussi a lezione. -Capacità di identificare le tecniche strumentali più idonee per la caratterizzazione funzionale delle superfici dei materiali biocompatibili, al fine di valutarne la biocompatibilità -Capacità di individuare le tecniche più idonee di modifica delle superfici dei biomateriali al fine di migliorarne la biocompatibilità. |
| Prerequisiti | nessuno |
| Metodi didattici | Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso. Durante il corso potranno essere organizzati seminari con esperti esterni in grado di portare esperienze pratiche dell'impiego di tecniche strumentali avanzate di indagine per lo studio della superficie dei biomateriali |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'insegnamento costituisce un modulo del corso integrato "MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'". Si segnala, quindi che che la prova di verifica finale dell’apprendimento resta unica per tutti i due moduli di cui si compone l’insegnamento integrato, pur essendo possibili prove parziali. Nel caso specifico del presente modulo, la prova parziale consiste in un esame orale. Tale prova consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti avente lo scopo di verificare il livello di competenza e conoscenza raggiunte dallo studente relativamente ai contenuti del programma. Inoltre, attraverso la prova orale, verrà valutata la capacità di elaborazione degli stessi contenuti, sia in termini di proprietà di linguaggio che di organizzazione dell'esposizione. Sia le conoscenze e le competenze acquisite che la capacità di elaborazione dei contenuti discussi a lezione sono infatti ritenute essenziali al fine della formazione professionale degli studenti. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa) |
| Programma esteso | Definizione di biomateriale e biocompatibilità. Richiamo ai principali tipi di legame chimico. Lo stato solido. Proprietà dei materiali solidi (meccaniche, termiche, elettriche, ottiche). Biomateriali polimerici, ceramici/vetro ceramici, metallici, (nano)compositi: classificazione, sintesi, tecniche di produzione, principali classi di interesse). Tecnologie consolidate basate sulle diverse classi di biomateriali. Principali metodi di analisi delle superfici dei biomateriali. Principali metodi di modifica delle superfici dei biomateriali. Materiali biocompatibili per bioelettronica. Altre tecnologie emergenti e future basate su biomateriali. Cenni sulla normativa di riferimento. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 3, 9 |
PROCESSI SOSTENIBILI DI TRASFORMAZIONE DELLE BIOMASSE
| Codice | A003503 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Luca Sancineto |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline chimiche |
| Settore | CHIM/06 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Materie prime rinnovabili nei processi per la produzione di energia, di prodotti chimici e di materiali plastici: Biomassa. Tipologie di biomasse. Il concetto di Bioraffineria. Processi per la conversione di biomasse vegetali in bioenergia, bio-chemicals, bioplastiche. Chimica verde e bioraffinerie. Solventi alternativi ai solventi organici tradizionali. Catalizzatori eterogeneizzati ed eterogenei. Le microonde come fonte di riscaldamento alternativa. Le realtà industriali impegnate nella valorizzazione delle biomasse: alcuni esempi. |
| Testi di riferimento | -Dispense fornite dal docente. -J. Clark, F. Deswarte (Eds) “Introduction to Chemicals from Biomass”, 2015 John Wiley & Sons |
| Obiettivi formativi | L'obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze fondamentali per elaborare razionalmente dei criteri di scelta per l'impiego dei principi della chimica verde nell'ambito di processi sintetici, con particolare riferimento ai processi di trasformazione delle biomasse vegetali per la generazione di bioenergia e per la produzione di bio-chemicals e bioplastiche. Le principali conoscenze acquisite saranno:-Conoscere il significato di biomassa-Conoscere i principali tipi di biomassa, con particolare riferimento alla biomassa vegetale-Conoscere il significato di bioraffineria e di “molecole piattaforma”-Conoscere i principali tipi di pre-trattamento delle biomasse vegetali, preliminari ai differenti processi chimici di conversione - Conoscere gli aspetti caratteristici dei processi termochimici di gassificazione, combustione e pirolisi-Conoscere i principali processi mediati da catalizzatori chimici per la trasformazione delle molecole piattaforma approfondite a lezione in biocarburanti, bio-chemicals e bioplastiche-Acquisire i concetti della Chimica Verde e le principali strategie per la realizzazione di processi chimici eco-compatibili di trasformazione delle biomasse che li utilizzano.Le principali abilità saranno:-capacità di riconoscere le tipologie di biomassa vegetale da destinare, rispettivamente, alla produzione di bioenergia, bio-chemicals, bioplastiche-Capacità di sviluppare il concetto di bioraffineria-Capacità di individuare similitudini e differenze tra i processi termochimici di trasformazione delle biomasse vegetali lignocellulosiche.-Capacità di identificare i punti critici nei processi noti di trasformazione di biomassa vegetale ed elaborare criteri di scelta per l'utilizzo dei principi della chimica verde, al fine di ottenere miglioramenti in termini di impatto ambientale e sostenibilità |
| Prerequisiti | nessuno |
| Metodi didattici | Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'insegnamento costituisce un modulo del corso integrato "MATERIALI BIOCOMPATIBILI, BIOMASSE E SOSTENIBILITA'". Si segnala, quindi che che la prova di verifica finale dell’apprendimento resta unica per tutti i due moduli di cui si compone l’insegnamento integrato, pur essendo possibili prove parziali. Nel caso specifico del presente modulo, la prova parziale consiste in un esame orale. Tale prova consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti avente lo scopo di verificare il livello di competenza e conoscenza raggiunte dallo studente relativamente ai contenuti del programma. Inoltre, attraverso la prova orale, verrà valutata la capacità di elaborazione degli stessi contenuti, sia in termini di proprietà di linguaggio che di organizzazione dell'esposizione. Sia le conoscenze e le competenze acquisite che la capacità di elaborazione dei contenuti discussi a lezione sono infatti ritenute essenziali al fine della formazione professionale degli studenti. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa) |
| Programma esteso | Introduzione al corso. Materie prime rinnovabili nei processi per la produzione di energia e di prodotti chimici: Biomassa. Tipologie di biomasse. Principali componenti della biomassa vegetale. Il concetto di Bioraffineria. Processi chimici per la conversione di biomasse vegetali in bioenergia, bio-chemicals, bioplastiche via “molecole piattaforma”. Chimica verde e bioraffinerie. I principi della chimica verde. Le metriche. Strategie per la realizzazione di processi chimici eco-compatibili di trasformazione delle biomasse. Solventi alternativi ai solventi organici tradizionali: sistemi acquosi, solventi immobilizzati, liquidi ionici e miscele eutettiche, fluidi supercritici, solventi fluorurati, solventi derivati da biomassa, assenza di solvente. Catalizzatori eterogeneizzati ed eterogenei. Le microonde come fonte di riscaldamento alternativa.Le realtà industriali impegnate nella valorizzazione delle biomasse: alcuni esempi. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7,9,12 |