Insegnamento TECNOLOGIE ENERGETICHE ED IMPIANTI BIOTECNOLOGICI
| Nome del corso di laurea | Biotecnologie molecolari e industriali |
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| Codice insegnamento | A005482 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Elisa Moretti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/11 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Il corso fornisce una panoramica delle principali tecnologie esistenti e innovative per la produzione di energia e biomateriali attraverso processi biotecnologici. L’approccio didattico integra lezioni teoriche con analisi di casi di studio, best practices e attività di laboratorio. I temi trattati includono: il contesto energetico globale e nazionale; le fonti rinnovabili, con focus sugli impianti solari e sul ruolo delle bioenergie nella transizione ecologica; la caratterizzazione e il pretrattamento delle biomasse e i carburanti di seconda e terza generazione; le tecnologie per la produzione di bioetanolo, biodiesel, biometano, bioidrogeno e biocarburanti avanzati; la produzione di biomateriali; l’analisi e la mitigazione degli impatti ambientali degli impianti biotecnologici, con particolare attenzione alle emissioni odorigene. Le attività di laboratorio supportano l’apprendimento applicativo mediante: utilizzo di strumenti per la caratterizzazione di biomasse ai fini energetici. prove sperimentali sui processi di conversione delle biomasse; procedure di misura delle emissioni odorigene di impianti biotecnologici. |
| Testi di riferimento | Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) fornite dal docente Protocolli di caratterizzazione NREL e Standard europei per la valutazione del BMP (Potenziale di Bio-metanazione) e BHP (Potenziale di Bio-idrogenazione) |
| Obiettivi formativi | Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze teoriche e applicative necessarie per comprendere, analizzare e gestire le principali tipologie di impianti biotecnologici per la conversione energetica e la produzione di biomateriali. Particolare attenzione sarà dedicata agli impianti alimentati da fonti rinnovabili, con focus sugli impianti solari e bioenergetici. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: analizzare i principi di funzionamento e le configurazioni impiantistiche per la produzione di energia da fonti rinnovabili (solare, biomasse, ecc.); comprendere i processi biotecnologici coinvolti nella produzione energetica e nella valorizzazione di risorse biologiche; valutare la sostenibilità tecnico-economica e ambientale degli impianti biotecnologici; Comprendere il significato dei principali parametri e metodi di caratterizzazione delle biomasse al fine di valutare il potenziale energetico.; Comprendere il funzionamento dei dispositivi (fermentatori) su scala di laboratorio per la bio-metanazione e per la bio-idrogenazione delle biomasse. identificare e applicare best practices attraverso l’analisi di casi di studio reali. Conoscere tecniche di misura e mitigazione di alcuni impatti ambientali degli impianti biotecnologici quali ad esempio le emissioni odorigene. Il corso prevede attività teoriche integrate con esercitazioni pratiche, analisi di casi di studio e attività di laboratorio, al fine di sviluppare competenze operative e trasversali utili per l’inserimento in ambiti professionali e di ricerca. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere la maggior parte degli argomenti descritti nell'insegnamento è necessario possedere nozioni di base di fisica e chimica e delle principali tecniche di laboratorio. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: 1) lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso, supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; 2) lezioni pratiche con applicazione dei contenuti del corso a casi di studio e/o seminari specialistici 3) attività di laboratorio nei Laboratori del CIRIAF/CRB ubicati presso il Polo di Ingegneria 4) visite guidate (facoltative) presso impianti biotecnologici, durante le quali gli allievi potranno visionare direttamente gli impianti illustrati a lezione, con particolare riferimento a soluzioni all’avanguardia. |
| Altre informazioni | La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova orale. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti. Essa è finalizzata ad accertare: il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici previsti dal programma; il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi legati agli impianti biotecnologici; l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo. La prova nel suo complesso consente di accertare sia fa capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicare con proprietà di linguaggio e di organizzare l'esposizione e di sostenere un rapporto dialettico durante discussione sui temi proposti dalla commissione. |
| Programma esteso | Il programma del corso si articola nelle Unità Formative in aula (U. F.) e Unità formative pratiche svolte in laboratorio (U.LAB) descritte di seguito: (U.F. 1) Biotecnologie per l’energia e lo sviluppo sostenibile: Il ruolo delle bioenergie: stato attuale e prospettive future; Processi biologici per la produzione di energia e biocarburanti. Impianti solari. (U.F. 2) Materie prime in ingresso agli impianti biotecnologici: descrizione dei principali materiali impiegabili a scopi energetici; tipologie, classificazione, principali caratteristiche chimico-fisiche e principali proprietà. (U.F. 3) Processi e tecnologie per la produzione di bioetanolo: descrizione dei metodi e dei reattori per l'idrolisi, la fermentazione e la distillazione. (U.F. 4) Bioetanolo di II generazione: Processi e tecnologie per il pretrattamento delle biomasse lignocellulosiche. (U.F. 5) Processi e tecnologie per la produzione di biodiesel: descrizione dei metodi e dei reattori per la transesterificazione del metanolo con uso di glicerina; descrizione di metodi di produzione del biodiesel di seconda e terza generazione attraverso reattori FT. (U.F.6) Processi e tecnologie per la produzione di biogas e biometano: panoramica dei digestori anaerobici e delle tecnologie e dei processi per l'upgrading di biogas a biometano (sistemi a membrana, sistemi osmotici, sistemi criogenici). (U.F. 7) Processi e tecnologie per la produzione di bioidrogeno. U.LAB1 Caratterizzazione sperimentale delle biomasse: valutazione della disponibilità delle frazioni lignocellulosiche, stima del contenuto di carbonio, idrogeno e ossigeno. Misura del potere calorifico inferiore, dell'umidità, del contenuto di inerti, estrattivi, ceneri e solidi volatili. U.LAB2 Valutazione sperimentale del BMP (potenziale di bio-metanazione) e del BHP (potenziale di bio-idrogenazione): Quantificazione del BMP e del BHP. Definizione e controllo dei parametri di regolazione dei processi fermentativi (pH, Temperatura, inibitori). (U.LBA3) Processi e tecnologie per la produzione di biomateriali: reattori per la produzione di cellulosa nanocristallina, biopolimeri e coloranti naturali. (U. LAB4) Tecniche di misura e mitigazione dell'impatto odorigeno degli impianti biotecnologici: metodi di misura dell'impatto odorigeno delle biomasse organiche attraverso olfattometria dinamica (UNI EN 13725:2004) |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7 (Energia Pulita e accessibile); 9; Industria, innovazione e infrastrutture |