Plastics degradation and its environmental impact
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
The objectives of the course entitled "Plastics Degradation and Its Environmental Impact" are to: - describe the degradation phenomena that affect a polymeric material during the different phases of its life cycle, from synthesis, to processing and transformation into plastic, to use (service-life), up to disposal (end-of-life), - explain the degradation mechanisms in different scenarios (due to heat, oxygen, fire, UV-light, ionizing radiations, and mechanical stress), the influence of these phenomena on the physicochemical properties of a specific polymeric material, and the indispensable stabilization strategies, - illustrate the main concepts on the sustainability of plastics achieved through various actions, namely, the circular economy model, the 12 principles of green chemistry, the Life Cycle Assessment, and the European waste management strategy, - clarify the advantages and disadvantages of bioplastics and the environmental implications of the biodegradability and composting of polymers, - illustrate the problem of microplastics in the environment.
Risultati apprendimento attesi
Students will be able to: - identify and describe the degradation phenomena that influence the chemical stability and the resulting physical properties of polymeric materials during their life-cycle, - describe and explain the degradation mechanisms in different scenarios due to heat, oxygen, fire, UV-light, ionizing radiations, and mechanical stress, - identify and propose the most suitable stabilization strategy based on the specific degradation level of a polymeric material, - describe and critically discuss the results collected by the main traditional and advanced analytical methods for evaluating the degradation phenomena of polymeric materials, - explain the advantages and disadvantages of fossil-based plastics and bioplastics, - critically discuss the existence of microplastics in the environment and how to address this challenge.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il programma del corso è incentrato su tre macro-argomenti:
· Macro-argomento 1: il ciclo di vita dei polimeri
Contenuti: il ciclo di vita dei polimeri, dalla sintesi allo smaltimento; proprietà meccaniche dei polimeri; compositi polimerici; nanocompositi polimerici; rivestimenti superficiali polimerici.
· Macro-argomento 2: la vita "utile" dei polimeri
Contenuti: decomposizione dei polimeri causata da calore, ossigeno, fuoco, radiazione UV, radiazioni ionizzanti e stress meccanico; valutazione della decomposizione dei polimeri dovuta al calore in ambiente inerte e ossidativo: metodi analitici tradizionali vs. avanzati; valutazione della combustione dei polimeri: prove e normative; valutazione della ritardanza di fiamma dei polimeri; valutazione dell'invecchiamento dei polimeri: test e strategie per la protezione dai raggi UV.
· Macro-argomento 3: il "fine" vita dei polimeri
Contenuti: il percorso sostenibile della plastica; gestione dei rifiuti plastici; biodegradabilità come opzione di fine vita (in particolare per l'agricoltura); riciclo meccanico e riciclo chimico; Life Cycle Assessment delle plastiche: casi studio; microplastiche: un esempio di decomposizione delle plastiche nell'ambiente.
· Macro-argomento 1: il ciclo di vita dei polimeri
Contenuti: il ciclo di vita dei polimeri, dalla sintesi allo smaltimento; proprietà meccaniche dei polimeri; compositi polimerici; nanocompositi polimerici; rivestimenti superficiali polimerici.
· Macro-argomento 2: la vita "utile" dei polimeri
Contenuti: decomposizione dei polimeri causata da calore, ossigeno, fuoco, radiazione UV, radiazioni ionizzanti e stress meccanico; valutazione della decomposizione dei polimeri dovuta al calore in ambiente inerte e ossidativo: metodi analitici tradizionali vs. avanzati; valutazione della combustione dei polimeri: prove e normative; valutazione della ritardanza di fiamma dei polimeri; valutazione dell'invecchiamento dei polimeri: test e strategie per la protezione dai raggi UV.
· Macro-argomento 3: il "fine" vita dei polimeri
Contenuti: il percorso sostenibile della plastica; gestione dei rifiuti plastici; biodegradabilità come opzione di fine vita (in particolare per l'agricoltura); riciclo meccanico e riciclo chimico; Life Cycle Assessment delle plastiche: casi studio; microplastiche: un esempio di decomposizione delle plastiche nell'ambiente.
Prerequisiti
Il corso è destinato a studenti che abbiano seguito corsi fondamentali di Chimica e Chimica Industriale, e che possiedano alcune basi di scienza dei polimeri, nonché a studenti che intendano acquisire conoscenze avanzate sui fenomeni di decomposizione che interessano un materiale polimerico durante le diverse fasi del suo ciclo di vita: dalla sintesi, alla lavorazione e trasformazione in plastica, all'utilizzo, fino allo smaltimento.
Prerequisiti: conoscenze di base di chimica organica e chimica fisica, chimica dei polimeri e scienza dei polimeri.
Prerequisiti: conoscenze di base di chimica organica e chimica fisica, chimica dei polimeri e scienza dei polimeri.
Metodi didattici
o Lezioni frontali con l'ausilio di diapositive (presentazioni PowerPoint), il cui file PDF è scaricabile dal sito Ariel.
o Due simulazioni d'esame per preparare gli studenti all'esame finale utilizzando il sistema DRAB in una discussione collegiale.
o Due simulazioni d'esame per preparare gli studenti all'esame finale utilizzando il sistema DRAB in una discussione collegiale.
Materiale di riferimento
o Ogni lezione sarà disponibile sotto forma di file PDF scaricabile.
o Articoli scientifici, incluse delle rassegne critiche, saranno disponibili come file PDF scaricabili su argomenti specifici per ciascuna lezione, indicati nell'ultima diapositiva di ogni presentazione.
o Link utili a:
· video dedicati alle prove sui polimeri in diversi scenari,
· interviste a esperti del mondo accademico e industriale.
o Libri utili:
· "Polymer Coatings. A Guide to Chemistry, Characterization, and Selected Applications", of G. deWith, Wiley-VCH, 2018.
· "Fire Retardancy of polymeric materials" of A.R. Horrocks and D. Price, edited by CRC Press, 2013.
· "Handbook of Biodegradable Polymers. Synthesis, Characterization and Applications" of A. Lendlein and A. Sisson, edited by Wiley, 2011.
· "Thermal degradation of polymeric materials" of K. Pielichowski and J. Njuguna, edited by Rapra Technology, 2005.
· "Polymer Photodegradation: Mechanisms and Experimental Methods" of J.F. Rabek, edited by Chapman & Hall, 1985.
o Articoli scientifici, incluse delle rassegne critiche, saranno disponibili come file PDF scaricabili su argomenti specifici per ciascuna lezione, indicati nell'ultima diapositiva di ogni presentazione.
o Link utili a:
· video dedicati alle prove sui polimeri in diversi scenari,
· interviste a esperti del mondo accademico e industriale.
o Libri utili:
· "Polymer Coatings. A Guide to Chemistry, Characterization, and Selected Applications", of G. deWith, Wiley-VCH, 2018.
· "Fire Retardancy of polymeric materials" of A.R. Horrocks and D. Price, edited by CRC Press, 2013.
· "Handbook of Biodegradable Polymers. Synthesis, Characterization and Applications" of A. Lendlein and A. Sisson, edited by Wiley, 2011.
· "Thermal degradation of polymeric materials" of K. Pielichowski and J. Njuguna, edited by Rapra Technology, 2005.
· "Polymer Photodegradation: Mechanisms and Experimental Methods" of J.F. Rabek, edited by Chapman & Hall, 1985.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consisterà in un colloquio orale della durata di 30-35 minuti. Il punteggio varierà tra 18 e 30 su 30 e sarà proporzionale al numero di risposte corrette.
Il calendario con le date degli esami sarà pubblicato sul sistema dell'Università.
Il colloquio orale avrà come obiettivo quello di accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenza e comprensione della materia. I criteri di valutazione si concentreranno sulla capacità dello studente di rispondere a domande aperte a risposta breve (DRAB) su tutti gli argomenti trattati durante il corso. In particolare, i criteri di valutazione si focalizzeranno sulla capacità dello studente di:
· fornire definizioni generali relative alla decomposizione e degradazione dei polimeri,
· identificare e descrivere uno scenario specifico che può causare la decomposizione e la conseguente degradazione di un polimero,
· illustrare gli aspetti fondamentali di una tecnica analitica per lo studio di uno scenario specifico che causa la decomposizione di un polimero,
· discutere criticamente un caso studio relativo a uno specifico scenario a cui un polimero è sottoposto,
· analizzare un problema specifico relativo alla decomposizione di un polimero e proporre soluzioni adeguate per evitarne il verificarsi,
· illustrare il problema dell'impatto ambientale dovuto alla plastica.
Il calendario con le date degli esami sarà pubblicato sul sistema dell'Università.
Il colloquio orale avrà come obiettivo quello di accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenza e comprensione della materia. I criteri di valutazione si concentreranno sulla capacità dello studente di rispondere a domande aperte a risposta breve (DRAB) su tutti gli argomenti trattati durante il corso. In particolare, i criteri di valutazione si focalizzeranno sulla capacità dello studente di:
· fornire definizioni generali relative alla decomposizione e degradazione dei polimeri,
· identificare e descrivere uno scenario specifico che può causare la decomposizione e la conseguente degradazione di un polimero,
· illustrare gli aspetti fondamentali di una tecnica analitica per lo studio di uno scenario specifico che causa la decomposizione di un polimero,
· discutere criticamente un caso studio relativo a uno specifico scenario a cui un polimero è sottoposto,
· analizzare un problema specifico relativo alla decomposizione di un polimero e proporre soluzioni adeguate per evitarne il verificarsi,
· illustrare il problema dell'impatto ambientale dovuto alla plastica.
Docente/i
Ricevimento:
Preferenzialmente su appuntamento
Edificio 5, Corpo B, 3° piano, stanza 3051