PRESENTAZIONE

Vengono descritti e discussi tecnicamente i principali processi chimici e biochimici per la produzione di biocarburanti, quali biodiesel da microalghe, bioetanolo da biomasse cellulosiche e lignocellulosiche e biogas da digestione anaerobica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The course describes the major alternative energy conversion processes. The course will be focused on chemical and biochemical processes to produce sustainable and clean energy for example biodiesel from microalgae, bioethanol from cellulosic and lignocellulosic biomasses and biogas from anaerobic digestion.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento ha l’obiettivo di descrivere nel dettaglio i substrati, gli impianti ed i processi chimici e dell’ingegneria metabolica per la produzione di energia. Grande rilievo è dato alla trattazione delle biomasse e dei processi che portano alla produzione di energia rinnovabile con un accenno ai concetti di bioraffineria e bioeconomia. Vengono passati in rassegna anche i più comuni processi di downstream e separazione (filtrazione, centrifugazione etc.) necessari nel processo di produzione dei biocombustibili. Inoltre, viene presentata una breve introduzione sulla gestione dei rifiuti integrata in un concetto di bioraffineria. In questo contesto, viene discussa la produzione di composti ad alto valore aggiunto, biopolimeri ed energia. Vengono anche brevemente descritti i principali approcci per la sicurezza dei processi biochimici.   

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:

• conoscere e descrivere criticamente i processi chimici e biochimici alla base della produzione dei più comuni biocombustibili (biodiesel, bioetanolo, idrogeno e biogas);
• progettare semplici impianti per la produzione dei biocarburanti sopra riportati;
• saper allestire e monitorare sistemi per la crescita di microrganismi a fini energetici;
• conoscere i più comuni processi di downstream e separazione impiegati a livello industriale per la produzione di biocarburanti;

fornire esempi di applicazione del concetto di bioraffineria

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali che si svolgono in aula con l’ausilio di presentazioni, per un totale di 48 ore

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell’insegnamento prevede:

• impianti per la crescita di microrganismi e per la produzione di biodiesel, bioetanolo, idrogeno e biogas (fermentatori, bioreattori, impianti di transesterificazione, impianti di digestione anaerobica etc.);
• microalghe: modalità di crescita, impianti per la produzione su scala industriale e produzione di energia;
• processi chimici e biochimici per la produzione di carburanti fossili, biodiesel, bioetanolo, idrogeno e biogas;
• processi di downstream e separazione: filtrazione, centrifugazione, sedimentazione, flocculazione, distillazione, estrazione e metodi cromatografici;
• bioraffinerie e bioeconomia;
• gestione dei rifiuti verso la produzione sicura di composti ad alto valore aggiunto, biopolimeri ed energia;

Il contenuto dell’insegnamento consiste in:

- definizione dell’importanza della produzione di energia sostenibile con basso impatto ambientale mediante l’impiego di differenti tipologie di biomasse: potenziale metabolico dei microrganismi e delle biomasse per produrre biocarburanti e composti chimici;

- processi di conversione di microrganismi fotosintetici, piante, residui vegetali e residui urbani in biocarburanti: definizione dell’importanza dei parametri operativi per incrementare le rese di conversione e la qualità del prodotto finito;

- ingegneria di processo: definizione dei parametri operativi chiave nei processi chimici e dell’ingegneria metabolica per la produzione di energia mediante analisi matematiche, energetiche, di bilancio di materia e progettazione di impianto.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutto il materiale presentato durante le lezioni viene fornito agli studenti. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e le slides sono sufficienti per la preparazione ed il superamento dell’esame. Ciononostante, i testi sotto indicati possono risultare un valido appoggio per la preparazione dell’esame.

• A. Fiechter, “Advances in biochemical engineering/biotechnology”, Springer-Verlag.
• J.E. Bailey e D.F. Ollis, “Biochemical engineering fundamentals”, McGraw Hill.
• S. Katoh e F. Yoshida, “Biochemical engineering: a textbook for engineers, chemists and biologists”, WILEY-VCH.
• J. R. Bastidas-Oyanedel & O. J. E. Schmidt, Biorefinery (2019), Springer.
• Foust et al. I Principi Delle Operazioni Unitarie - Ed. Ambrosiana, Milano

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

GABRIELLA GARBARINO (Presidente)

ELENA SPENNATI

MARIA BOLLA (Presidente Supplente)

GUIDO BUSCA (Presidente Supplente)

ROBERTA CAMPARDELLI (Presidente Supplente)

FABIO CURRO' (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/10170/studenti-orario  

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante una prova orale della durata di circa 40 minuti.

L'eccellenza (30/30 e lode) si raggiunge attraverso la dimostrazione della capacità di padroneggiare la materia, riuscendo ad utilizzare i concetti appresi e ad applicarli a tipologie di problemi differenti rispetto a quelli discussi in aula.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La preparazione degli studenti viene accertata mediante superamento dell’esame orale. Con questo verrà valutata la capacità da parte degli studenti di schematizzare e commentare impianti (o parti di essi) atti alla produzione di biocarburanti e di descrivere criticamente i più comuni processi chimici e biochimici per la produzione di energia. La prova orale verrà valutata in termini di idoneità del lessico impiegato, capacità di ragionamento su problemi impiantistici, capacità di sintesi e chiarezza nella descrizione dei processi.

Gli studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università e che desiderino discutere eventuali sistemazioni o altre circostanze relative a lezioni, corsi ed esami, dovranno parlare sia con il docente che con il Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), referente per la disabilità della Scuola Politecnica.

Calendario appelli