CHIMICA PER L'INGEGNERIA AMBIENTALE

Docenti: 
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2020/2021
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE (CHIM/07)
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprensione-
Alla fine del percorso di insegnamento lo studente dovrà aver appreso e compreso una serie di conoscenze teoriche riguardanti i processi chimici fondamentali che sono alla base dell’inquinamento ambientale, sia a livello qualitativo che quantitativo. Queste conoscenze riguardano:
1) l’acquisizione di una corretta terminologia scientifica;
2) l’apprendimento delle proprietà chimico fisiche di acqua, suolo e materiali organici e inorganici inquinanti; 3) l’apprendimento teorico di svariate tecniche di analisi per la determinazione di queste proprietà; 4) l’apprendimento teorico dei principali metodi di risanamento e bonifica.
Lo studente dovrà anche essere in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite per utilizzarle in ambito lavorativo nel campo della sicurezza e del monitoraggio ambientale.

Capacità di apprendere -
Lo studente dovrà essere in grado di memorizzare un ampio numero di nozioni fondamentali

Autonomia di giudizio -
Lo studente dovrà riuscire a correlare fra di loro le informazioni apprese durante il compito, e giudicare criticamente qualsiasi tipo di informazione riguardante gli argomenti del corso, e in generale argomenti di natura
chimica e ambientale non necessariamente trattati nel corso ma ad esso attinenti

Abilità comunicative -
Lo studente dovrà essere in grado di esporre le informazioni apprese in modo organico utilizzando un linguaggio scientifico appropriato

Prerequisiti

Chimica 1 o un corso equivalente di Chimica Generale da 9 CFU.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso tratta tre argomenti principali.

La prima parte riguarda le analisi e le proprietà chimico fisiche dell'acqua e la sua contaminazione da parte di diversi inquinanti organici ed inorganici, con uno speciale focus sui pesticidi.

La seconda parte è incentrata sulla chimica nucleare, partendo dalla struttura dell’atomo e dai vari tipi di decadimento radioattivo per arrivare alla radioattività artificiale, alla produzione di energia nucleare e al problema delle scorie inquinanti.

La terza parte del programma riguarda invece la chimica del suolo. La prima metà delle lezioni è dedicata alla descrizione delle componenti organiche e inorganiche del suolo, alle sue caratteristiche chimico fisiche, alle sue interazioni con aria e acqua e agli inquinanti che lo possono contaminare. La seconda parte è invece incentrata sulle varie tecniche di bonifica.

Una lazione extra alla fine del corso descrive i principali fenomeni dell'inquinamento atmosferico.

Programma esteso

Acque. Generalità e classificazione. Analisi dell’ acqua. Durezza delle acque. Trattamenti delle acque. Sedimentazione e coaugulazione. Filtrazione. Degasaggio. Dolcificazione. Fragilità caustica. Demineralizzazione. Dolcificazione con resine scambiatrici. Distillazione. Distillazione per congelamento. Elettrodialisi. Acque per uso potabile.

Inquinamento delle acque. Natura e classi di inquinanti delle acque. Inquinanti elementari. Metalli pesanti. Non-metalli. Metalli e non-metalli legati a specie organiche. Specie inorganiche. Nutrienti delle alghe ed eutrofizzazione. Acidità, alcalinità e salinità. Ossigeno , ossidanti e riducenti. Inquinanti organici. Acque di scarico, Saponi, detersivi ed emulsionanti nei detersivi. Inquinanti organici biorefrattari. Pesticidi nelle acque: insetticidi naturali, piretrine e piretroidi, DDT e insetticidi organoclorurati, insetticidi organofosfati, carbammati, erbicidi, sottoprodotti della produzione di pesticidi. Bifenili policlorurati e polibromurati.

Introduzione alla Chimica nucleare. Tipi di decadimento radioattivo, tempo di dimezzamento, attività, datazione mediante radiocarbonio. Radionuclidi nell’ ambiente acquatico. Centrali nucleari e inquinamento ambientale

Chimica del suolo. I costituenti minerali del suolo: classificazione e caratteristiche delle rocce, minerali costituenti delle rocce e del terreno. La struttura dei silicati. I componenti organici del suolo: carboidrati, lignina, amminoacidi, peptidi, proteine, sostanze umiche. La pedogenesi: processi fisici di alterazione, processi chimici di alterazione, trasformazioni della sostanza organica. Caratteristiche fisico-meccaniche del suolo: lo stato colloidale, la tessitura del terreno, la struttura del terreno, la porosità del terreno. Acqua e aria nel terreno: interazioni tra acqua e solidi nel terreno, l’ aria nel terreno, la chimica dei suoli sommersi. Il potere assorbente del terreno: assorbimento fisico, assorbimento chimico, assorbimento chimico-fisico, lo scambio cationico.
Tecniche di bonifica dei suoli contaminati. Chemical flushing. Lavaggio del suolo. Dealogenazione chimica. Ossidazione chimica. Riduzione chimica. Barriere reattive permeabili. Estrazione di vapore. Estrazione elettrocinetica. Desorbimento termico. Incenerimento. Vetrificazione in situ. Biorisanamento. Biodenitrificazione. Bioventilazione. Biopile. Fitorisanamento. Chimica dell'atmosfera.

Bibliografia

1) S. E. Manahan, Chimica dell’ Ambiente, ed. Piccin;
2) L. Radaelli, L. Calamai, Chimica del Terreno, ed. Piccin.
3) Dispense di Chimica 2
Prof. Franco Ugozzoli
Disponibili al centro fotocopie di Ingegneria
4) Slide delle lezioni

Durante il corso sono forniti i link alle pagine web delle principali agenzie europee e americane che si occupano di inquinamento e monitoraggio ambientale.
Vengono inoltre forniti riferimenti bibliografici di recenti articoli di letteratura sugli argomenti trattati nel corso.

Metodi didattici

Il corso è di natura prevalentemente teorica e prevede 48 ore di didattica frontale. Le lezioni vengono effettuate tramite slide video-proiettate in aula.
Verranno in oltre effettuate due visite didattiche presso i laboratori del Dipartimento di Scienze Chimiche SCVSA. La prima verterà sull'analisi dell'acqua e sulla determinazione della durezza. La seconda sui nanomateriali e sul loro uso in ambito ambientale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento comprende una prova scritta con domande aperte (uguali per tutti gli studenti per ogni sessione d’esame) sui principali argomenti presentati nel corso. Questo tipo di verifica permette di determinare sia in valore assoluto che comparativo 1) la padronanza degli argomenti; 2) la capacità di rispondere puntualmente a domande specifiche; 3) la capacità di esposizione; 4) la proprietà del linguaggio scientifico.

Ad ogni domanda verrà assegnato un punteggio da 0 a 10, eventualmente corretto per un coefficiente di difficoltà dipendente dalla natura della domanda. I singoli punteggi verranno poi sommati e scalati per essere riportati alla votazione in trentesimi.
I risultati saranno comunicati agli studenti via email.

Altre informazioni

Le slide del corso sono a disposizione degli studenti sulla piattaforma elly, e sono disponibili in blocco già all'inizio del corso (https://elly.dia.unipr.it).