Chimica analitica strumentale per l'ambiente e i materiali

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti strumenti avanzati per la caratterizzazione chimica e la quantificazione di inquinanti e micro-inquinanti, nonché per lo studio avanzato di materiali con applicazioni ambientali e nel campo dei beni culturali.

PREPARAZIONE DEL CAMPIONE E STRATEGIE ANALITICHE

Strategie di campionamento e preparazione del campione per diverse matrici (ambientali, materiali, beni culturali): metodi di estrazione, concentrazione ed eliminazione di interferenze.

Tecniche di campionamento attivo e passivo per l'analisi di contaminanti atmosferici e matrici acquose.

Campionamento delle emissioni e analisi di contaminanti atmosferici con enfasi su particolato fine e microinquinanti.

Analisi di matrici complesse: metodologie specifiche per il trattamento e la preparazione dei campioni da suoli, acque e materiali solidi.

TECNICHE ANALITICHE AVANZATE CON APPLICAZIONI IN CAMPO AMBIENTALE

Tecniche di analisi elementare avanzata: ICP-MS e LA-ICP-MS per la quantificazione di metalli in tracce.

Metodi cromatografici avanzati (UHPLC, LC-MS triplo quadrupolo) con approfondimenti e applicazioni (analisi di prodotti fitosanitari, idrocarburi policiclici aromatici, policlorobifenili, diossine, analisi di sostanze d'abuso)

Per ogni tecnica analitica trattata, verranno illustrati casi applicativi nel campo del monitoraggio ambientale (aria, acqua, suolo), della sicurezza alimentare (quantificazione di sostanze tossiche).

CARATTERIZZAZIONE AVANZATA DEI MATERIALI

Tecniche SEM-EDX avanzate: acquisizione di mappe elementari, profili di profondità e ricostruzione tridimensionale per lo studio della composizione e della struttura dei materiali.

Spettroscopia molecolare avanzata: imaging spettrale e analisi iperspettrale per la distribuzione chimica superficiale e studi di invecchiamento e degradazione dei materiali.

Analisi termica avanzata: TGA-DSC, TGA-FTIR, TGA-GC-MS. Caratterizzazione della stabilità termica e dei prodotti di degradazione nei materiali naturali e sintetici.

Metodi cromatografici avanzati per la caratterizzazione di materiali: UHPLC e LC-MS/MS per lo studio di residui organici, composti di degradazione e contaminanti ambientali assorbiti sui materiali.

Analisi non distruttive on-site per la caratterizzazione di materiali in ambito ambientale e nella conservazione dei beni culturali.

APPLICAZIONI DELLA CHEMIOMETRIA NELL'ANALISI AMBIENTALE E DEI MATERIALI

Response Surface Methodology (RSM): applicazione per l'ottimizzazione di processi ambientali e per la minimizzazione del numero di esperimenti nel trattamento di acque e contaminanti atmosferici.

Analisi in Componenti Principali (PCA): utilizzo per l'interpretazione dei dati derivanti da studi ambientali e caratterizzazione di materiali.

Analisi multivariata per lo studio dei materiali: correlazione tra parametri analitici e caratteristiche strutturali e composizionali di materiali naturali e artificiali.

Modellazione statistica avanzata per la gestione e l'interpretazione dei dati sperimentali ottenuti da matrici complesse in ambito ambientale e nella scienza dei materiali.

LABORATORIO (3 CFU - 48 ORE)

Il laboratorio offre un'esperienza pratica integrata con i contenuti teorici del corso, finalizzata all'acquisizione di competenze nell'analisi e nell'interpretazione dei dati sperimentali. Le attività includono l'utilizzo di strumenti informatici per l'ottimizzazione dei parametri sperimentali e l'elaborazione statistica dei dati, l'applicazione di tecniche di caratterizzazione e analisi su diverse tipologie di materiali e matrici, e l'impiego di metodologie avanzate per la valutazione critica e l'interpretazione dei risultati. Particolare attenzione sarà dedicata all'uso di strumenti analitici e chemiometrici per la gestione e la modellizzazione dei dati, con un approccio orientato alla risoluzione di problematiche sperimentali e applicative.