Chimica ambientale

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/12
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'obiettivo del corso è quello di fornire allo studente conoscenze di base riguardanti i principali attori, naturali e antropogenici, degli equilibri e trasformazioni chimiche naturali che avvengono nell'aria, acqua e suolo nelle diverse sfere ambientali: idrosfera, geosfera, atmosfera, biosfera e antroposfera), accanto a quelle riguardanti i relativi metodi di analisi e monitoraggio. Il corso mostrerà in particolare i principali effetti degli inquinanti sull'ambiente, e fornirà una panoramica delle principali tecniche adottabili per rimuoverli e ridurli. Partendo anche da casi studio reali, si cercherà, inoltre, di stimolare nello studente la consapevolezza dell'importanza di poter disporre di efficienti filiere di riciclo/riutilizzo dei materiali, di processi produttivi a basse emissioni di inquinanti e di uno sviluppo tecnologico rivolto a garantire una sempre maggiore riduzione del loro impatto ambientale.
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di conoscere le principali specie chimiche di rilevanza ambientale, le loro proprietà, il loro ruolo in contesto naturale e antropico, nonché le principali tecnologie impiegabili per la loro rimozione e il loro riciclo. Lo studente dovrà inoltre conoscere le principali tecnologie impiegate per la produzione di energia verde e le principali strategie adottabili per condurre processi di produzione a basso impatto ambientale. Lo studente acquisirà, inoltre, competenze relative alla gestione dei principali metodi strumentali per l'identificazione e il monitoraggio degli inquinanti nei tre stati fisici.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021/22, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria
Programma
Il corso è strutturato in 4 parti principali: i) il sistema ambiente (da un punto di vista chimico), come esso è perturbato da agenti esterni (inquinanti) e quali ne sono gli effetti (inquinamento); ii) tecniche analitiche per il monitoraggio del sistema ambiente, per l'identificazione e la quantificazione dei componenti di interesse; iii) approcci per la rimozione dell'inquinante dall'ambiente; iv) processi rivolti a minimizzarne l'effetto negativo (riciclo) e tecnologie atte a prevenirne/ridurne l'immissione nell'ambiente (processi green). Verranno proposti e discussi anche casi studio reali insieme a simulazioni di problematiche ambientali, affrontabili usando gli strumenti appresi durante il corso (problem solving).
Il corso affronterà nello specifico le seguenti tematiche:
1- Inquinanti ambientali organici e inorganici: origini ed effetto sull'ambiente. Inquinanti naturali e antropici. Chimica della stratosfera: cenni alla chimica dello strato di ozono e dei buchi dell'ozono. Inquinamento dell'aria a livello del suolo, smog fotochimico e composti organici volatili (COV), conseguenze sanitarie. Cenni alla chimica dell'effetto serra. Energia, combustibili fossili, anidride carbonica. Chimica dei biocombustibili. Radioattività, radon, energia nucleare. Chimica delle acque, inquinamento e depurazione. Principali metalli pesanti tossici: mercurio, piombo, cadmio, arsenico, cromo. Composti organici tossici: pesticidi, diossine, furani, PCB, idrocarburi policiclici aromatici, estrogeni ambientali (distruttori endocrini). Verranno discusse le basi chimico-fisiche dei principali effetti causati dagli inquinanti. Terreni e rifiuti solidi. (normative, ad esempio per acque)
2 - Tecniche per il monitoraggio degli inquinanti, loro identificazione e quantificazione: Cenni riguardanti il processo di trattamento del campione; metodi gravimetrici e volumetrici, elementi di spettrofotometria di assorbimento, assorbimento atomico ed emissione atomica, tecniche cromatografiche, spettrometria di massa. Tecniche elettroanalitiche (potenziometria, conduttimetria, amperometria, cenni di voltammetria).
3 - Cenni alle principali tecniche per la rimozione degli inquinanti nei tre comparti ambientali. Filtraggio, catalizzatori, flocculazione, sedimentazione, precipitazione, agenti adsorbenti e a scambio ionico, membrane, elettrodeposizione, elettrodepurazione, disinfezione, trattamenti biologici.
4 - Strategie per la riduzione dell'impatto dei materiali inquinanti: riciclo/recupero di materiali & processi/tecnologie sostenibili. Processi di riciclo dei materiali convenzionali: acciaio, vetro, alluminio, zinco, piombo, materiali polimerici (plastiche e gomme). Il problema dei "nuovi" rifiuti: litio, silicio, terre rare. Energie rinnovabili e annesse tecnologie, con particolare attenzione alle tecnologie che hanno basi chimiche: fotovoltaico (tradizionale e nuove frontiere), produzione e uso di idrogeno, biocarburanti, batterie al litio, batterie post-litio, supercapacitori. Tecnologie e processi volti a minimizzare l'impiego di energia e di sostanze impattanti sull'ambiente: smart window, chimica verde, marmitte catalitiche, filtri attivi.
5 -Simulazioni e casi studio. Discussione di casi studio reali. Problem solving: simulazioni di problemi ambientali, da risolvere in gruppo.
Prerequisiti
La frequenza del corso richiede competenze di base di chimica generale, di chimica analitica e di chimica organica fornite con il corso "Chimica generale, inorganica e organica" del I anno.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Materiale di riferimento
Il materiale di riferimento è costituito dalle diapositive delle lezioni, eventualmente corredate da video dedicati ad argomenti specifici, rese disponibili sul sito Ariel del corso. La maggior parte degli argomenti trattati sono affrontati nel seguente testo universitario:

Colin Baird, Michael Cann
CHIMICA AMBIENTALE
Curatore: E. Lanciotti, M. Stefani
Editore: Zanichelli
Edizione: 3
Anno edizione: 2013

Stanley Manahan
Environmental chemistry
CRC press, tenth edition (per consultazione)
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova orale (3 domande, circa 40 min.) su tutti gli argomenti trattati nel corso per verificare le informazioni acquisite, ma anche la capacità di affrontare criticamente problemi relativi alle tematiche discusse nel corso.
CHIM/12 - CHIMICA DELL'AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
previo appuntamento
Via Mangiagalli 25 - primo piano - locale 1066
Ricevimento:
giovedì 10:30-12:30
piano rialzato - corpo A