66973 - PROCESSI SOSTENIBILI PER LA CHIMICA E PER L'ENERGIA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di analizzare i principali processi per la produzione di energia e di prodotti chimici, identificandone i punti critici e i punti di merito in termini di impatto ambientale e sostenibilità, valutando, quindi, le alternative ottenibili da fonti rinnovabili e da biomasse in particolare. lo studente è inoltre in grado di analizzare le tecnologie chimiche innovative per l'abattimento di inquinanti e sostanze pericolose da fonti fisse e mobili. Infine lo studente è in grado di conoscere ed analizzare i processi e le tecnologie innovative per la chimica industriale e l'energia in base a criteri di sostenibilità impatto ambientale e sicurezza.

Programma/Contenuti

Verranno approfondite le caratteristiche chimico-fisiche, gli utilizzi e l'impatto ambientale delle materie prime per la chimica e per l'energia. Sarà presentato un confronto fra biomasse e materie prime fossili in termini di analisi dei gruppi funzionali e di opportunità di trasformazione. Saranno approfonditi processi chimici quali processi di transesterificazione e di idrogenazione di trigliceridi; cenni ai processi per la produzione di etanolo da biomasse di prima e seconda generazione e il suo utilizzo come fuel tal quale o previa trasformazione in ETBE; processi termochimici quali pirolisi e gassificazione e le successive trasformazioni. In particolare saranno descritti i processi di produzione del gas di sintesi e la trasformazione in metanolo, DME, diesel FT e idrogeno. Saranno illustrati i principi, le tipologie e il funzionamento delle celle a combustibile e le più importanti tecnologie per l'abbattimento catalitico delle emissioni da fonti fisse e mobili. Saranno quindi approfonditi i processi per la produzione di chemicals da biomasse integrandole nelle conoscenze dei processi della chimica industriale e di catalisi. I processi saranno esposti dando rilievo al chimismo, alle tecnologie di processo e agli impatti ambientali attraverso indicatori quali l'efficienza atomica e energetica, il quoziente ambientale e le emissioni di gas climalteranti. Saranno quindi descritte le integrazioni dei processi per la trasformazione delle biomasse in modo da costruire un approccio di sistema. Infine vengono presentati i principi e le tecnologie della chimica sostenibile attraverso processi catalitici, separazioni a membrane e gli approcci per la riduzione del rischio chimico.

Prerequisiti

I principi della Termodinamica, l'equilibrio chimico, gli equilibri di fase, la cinetica chimica.

I bilanci di massa e di energia. Le unità di processo e le unità di separazione, I principali tipi di reattori per le reazioni industriali

Nomenclatura e strutture dei composti organici. Principali reazioni su zuccheri, esteri; Altre reazione di ossidazione e riduzione

Le materie prime fossili e il loro utilizzo. I principali processi industriali: i processi catalitici di ossidazione, idrogenazione, deidrogenazione e di catalisi acido/base. La struttura dei processi, tramite flow sheet la differenza fra processi continui e discontinui e fra catalisi omogenea e eterogenea.

Testi/Bibliografia

G. Centi and R.A. Van Santer. Catalysis for Renewables: From Feedstock to Energy Production.  Weinhem Wiley-VCH

J.J. Spivey and K.M. Dooley. Catalysis, a review of recent literature, RSC Publishing

J. Dewulf and H Van Lngenhove.Renewable Based Technologies: Sustainability Assesment. Joho Wiley and Sons  

F. Cavani, G. Centi, S. Perathoner and F. Trifirò. Sustainable Industrial Chemistry, Principle tools and Industrial example, Wiley-VCH, 2009.

F. Cavani, S. Albonetti, F. Basile and A. Gandini; "Chemical and Fuels from bio-based building block, WIley-VCH 2016

Metodi didattici

La descrizione dei processi sarà l'occasione per approfondire le metodologie di trasformazione, i principi, le tecnologie e gli indicatori di sostenbilità. Attraverso l'uso della comparazione fra materie prime, tecnologie e processi si intende rendere evidenti l'approccio, le metodologie e gli indirizzi per lo sviluppo della sostenibilità dei processi

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento mira a valutare la capacità di descrivere le materie prime i processi più diffusi da fonti rinnovabili e analizzare i processi e le tecnologie in funzione dei vantaggi ambientali, delle perforance e del loro impatto. In particolare si utilizzerà la mtetodologia dell'esame orale alla fine del corso, in cui partendo da un processo esposto durante le lezioni verrà valutata la capacità dello studente di individuare le caratteristiche chimiche oggetto della trasformazione alla base del processo, discutere le reazioni coinvolte e descrivere il flow sheet di base per arrivare al prodotto finito e quindi indicarne i punti critici e le caratteristiche anche in termini di impatto ambientale. Sarà anche richiesto di collocare la filiera in cui il processo si inserisce e le criticità ambientali e di sostenibilità della filiera a cui il processo si rifersice. Tale procedimento viene effettuato per processi di produzione di energia e combustibili e per processi orientati alla produzione di chemicals che permetteranno di trattare aspetti diversi di sostenibilità di impatto ambientale e di rischio chimico.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite internet e pubblicat su: http://campus.unibo.it/-

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Basile