PRESENTAZIONE

L’insegnamento di “Sustainable-Design & Recycling of Inorganic Materials” affronta il tema della sostenibilità dei materiali inorganici, con particolare attenzione alla disponibilità delle materie prime, alla loro distribuzione geografica e alle strategie di riciclo e progettazione sostenibile. Un focus specifico sarà dedicato ai materiali magnetici utilizzati nei settori delle energie rinnovabili e della mobilità elettrica, considerati come casi studio, per il riciclo di terre rare.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Starting from the discussion of sustainability issues related to raw materials availability and geo-localization, this class will give basic physico - chemical knowledge necessary to approach to the recycling and sustainable design of inorganic materials. A special focus will be given on sustainable design and recycling of materials used in renewable energies and e-mobility sectors.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Partendo dal concetto di sostenibilità, intesa come uso responsabile delle risorse naturali in relazione alla disponibilità delle materie prime e alla loro distribuzione geografica, questo insegnamento si propone di fornire agli studenti le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere e affrontare le sfide legate al riciclo e alla progettazione sostenibile dei materiali inorganici. L’accesso a materie prime critiche, spesso concentrate in aree geopoliticamente sensibili, rende urgente lo sviluppo di strategie volte a ridurre la dipendenza da fonti specifiche. In un primo momento saranno analizzate le strategie che promuovono l’economia circolare, attraverso il riutilizzo e il riciclo dei materiali. Successivamente, sarà approfondito il tema della progettazione di materiali sostenibili, con particolare attenzione alla realizzazione di materiali più duraturi, efficienti e facilmente riciclabili. Un focus specifico sarà dedicato ai materiali impiegati in settori strategici, quali le energie rinnovabili e la mobilità elettrica, ambiti in cui la domanda di materiali rari o di difficile approvvigionamento è in costante e rapido aumento. In particolare, i materiali magnetici utilizzati in questi settori saranno adottati come caso studio per la definizione di strategie di utilizzo, riciclo e progettazione sostenibile.

Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:

Comprendere il legame tra sostenibilità, disponibilità delle risorse naturali e distribuzione geografica delle materie prime.

Acquisire conoscenze di base sulle proprietà chimico-fisiche dei materiali magnetici inorganici di rilievo nel contesto della transizione ecologica.

Applicare i principi del riciclo, del recupero e della progettazione sostenibile dei materiali attraverso l’analisi di casi studio relativi a materiali magnetici impiegati nei settori delle energie rinnovabili e della mobilità elettrica.

Comunicare efficacemente, in forma scritta e orale, le conoscenze acquisite e le analisi svolte, utilizzando un linguaggio tecnico-scientifico adeguato.

Interagire in contesti multidisciplinari, contribuendo in modo consapevole alla discussione di tematiche legate alla sostenibilità dei materiali.

PREREQUISITI

Risultano indispensabili le conoscenze acquisite nei  corsi base di Fisica e Matematica, e nei corsi  Chimica Fisica 1 e Chimica Generale ed inorganica.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali per un totale di 32 ore, incentrate sui contenuti del programma del corso, includeranno esercitazioni finalizzate al consolidamento delle conoscenze teoriche e all’acquisizione di un metodo per la risoluzione di problemi concreti. Durante le lezioni saranno invitati relatori esterni che offriranno contributi su casi applicativi reali. Gli studenti, organizzati in piccoli gruppi, parteciperanno a 13 ore di attività di laboratorio, finalizzate a rafforzare le conoscenze teoriche attraverso l’apprendimento dei principi fondamentali relativi alle procedure di sintesi e riciclo di materiali magnetici, con particolare riferimento alle applicazioni nel settore dell’energia.

PROGRAMMA/CONTENUTO

INTRODUZIONE ALLA SOSTENIBILITÀ DEI MATERIALI (Introduzione  alla sostenibilità; Disponibilità e distribuzione geografica delle materie prime inorganiche; Materie prime critiche e rischi geopolitici; Regolamenti europei e internazionali; CENNI DI ECONOMIA CIRCOLARE E GESTIONE DEI MATERIALI (Ciclo di Vita dei Materiali; Strategie di riuso, riciclo, recupero; PROGETTAZIONE SOSTENIBILE DEI MATERIALI (Eco-design: principi e strumenti;  Materiali inorganici avanzati e selezione sostenibile; Durabilità, efficienza) CHIMICA FISICA DEI MATERIALI MAGNETICI (Fondamenti di magnetismo di materiali inorganici ; Classificazione e ruolo nei sistemi tecnologici; Sintesi; Struttura, stabilità, proprietà funzionali; Interazioni tra struttura e riciclabilità; Progettazione sostenibile dei materiali. MATERIALI  MAGNETICI PER L’ENERGIA  ( Materiali magnetici per l’energia; Tecnologie emergenti e criticità ambientali; Magneti permanenti: struttura, composizione e impieghi tecnologici); LABORATORIO (Il laboratorio si articola in tre esperienze pratiche (10 ore) e una sessione finale di analisi dati (3 ore), incentrate sulla preparazione e caratterizzazione di materiali magnetici attraverso approcci di sintesi e riciclo.)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

P.Atkins - J de Paola Chimica Fisica - 2012 (quinta edizione) Zanichelli Bologna

J. M. Coey-Magnetism and Magnetic Materials - 2009 Cambridge University Press

Laidler-Meiser -  Chimica Fisica - 1999 Editoriale Grasso Bologna

E.L.Cussler Diffusion 1997 Cambridge University Press -USA

A.R. West - Solid State Chemistry and its Applications - 2014 (seconda edizione) Wiley

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Il calendario delle lezioni è pubblicato al seguente link 

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale della durata di 45 – 60 minuti alla presenza di due docenti del settore scientifico disciplinare.

- Preparazione del quaderno di laboratorio contenente un dettagliato resoconto di tutte le attività sperimentali e di calcolo svolte in laboratorio. Il quaderno di Laboratorio, redatto personalmente da ciascuno studente, deve essere consegnato al docente almeno una settimana prima dell’esame.

- Preparazione del fascicolo di laboratorio redatto  secondo modalità che verranno discusse dettagliatamente durante le lezioni. In generale il fascicolo di laboratorio dovrà contenere: a. descrizione dettagliata dei fondamenti teorici e degli aspetti sperimentali delle esperienze di laboratorio; b. elaborazione, razionalizzazione e valutazione critica dei risultati degli esperimenti ottenuti. Il fascicolo di laboratorio, redatto da piccoli gruppi di studenti, dovrà essere consegnate al docente almeno una settimana prima dell’esame.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’accertamento del raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi  avverrà attraverso  La valutazione combinata del l’esame orale, del quaderno di laboratorio e del fascicolo di laboratorio. In particolare:

-) L’esame orale consentirà’ oltre alla valutazione della conoscenza degli argomenti oggetti dell’insegnamento, la verifica della capacità di ragionamento dello studente e della capacita nella risalitine di problemi reali . Durante l’esame orale saranno inoltre oggetto di valutazione l’organizzazione dell’esposizione,  la proprietà di linguaggio e l’utilizzo appropriato di lessico specialistico.

-) La valutazione del quaderno di laboratorio consentirà di verificare la capacità critiche di osservazione e di ragionamento dello studente nella pianificazione e nella esecuzione dell’attività sperimentale. Verranno altresì valutati la capacità di descrivere in modo chiaro organico e dettagliato l’attività di laboratorio.

-) la valutazione del fascicolo di laboratorio consentirà di verificare la capacità dello studente di razionalizzare l’attività sperimentale svolta, elaborando e commentando in modo critico i risultati sperimentali ottenuti durante le attività’ di laboratorio. Sara altresì possibile valutare la capacità degli studenti di organizzare un testo scientifico di media lunghezza in modo razionale ed omogeno. Infine, vera valuta la capacity degli studenti di Lavor are in team.

ALTRE INFORMAZIONI

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link:  SCIENZE CHIMICHE 9018 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici