Catalisi e chimica verde (2020/2021)

Codice insegnamento
4S008286
Docente
Roberto Fiammengo
Coordinatore
Roberto Fiammengo
crediti
6
Settore disciplinare
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Lingua di erogazione
Italiano
Sede
VERONA
Periodo
II semestre dal 1-mar-2021 al 11-giu-2021.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire allo studente gli strumenti per la comprensione e la valutazione critica di approcci di sintesi alternativi ed ecocompatibili, principalmente basati su reazioni catalitiche.

Il corso affronta i concetti fondamentali del campo della chimica verde, anche chiamata chimica ecosostenibile, partendo dal suo sviluppo storico. Le tematiche affrontate sono: i disastri ambientali; la chimica verde e la sostenibilità; il pericolo chimico: introduzione alla tossicologia; i docidi principi della chimica verde; le “metriche verdi” per la valutazione dell’efficienza di un processo chimico; il problema degli scarti e dei rifiuti dei processi chimici; la catalisi come pilastro della chimica verde; l’impatto dei solventi organici; l’utilizzo di materie prime da fonti rinnovabili; efficienza energetica e le tecnologie emergenti per l’energia; l’analisi del ciclo di vita. Il corso è corredato da una parte iniziale di ricapitolazione di alcuni concetti di base della chimica generale, inorganica ed organica, da esempi tratti dalla letteratura scientifica e dalla discussione di casi studio di “chimica verde” industriale.

Programma

1. Introduzione al corso, definizione di chimica verde e suo sviluppo storico. L’approccio della chimica verde alla riduzione del rischio chimico.
2. Chimica verde: come ripensare la chimica. La sfida della sostenibilità come motore della chimica verde. Tossicità ed ecotossicità; chimica verde e regolamento REACH; principi di tossicologia; esposizione e dose.
3. I 12 principi della chimica verde.
4. La tavola periodica degli elementi.
5. Reazioni chimiche e la stechiometria: l’importanza di bilanciare le equazioni chimiche.
6. Il problema della produzione di scarti e sottoprodotti in una reazione chimica e in un processo.
7. Parametri per la valutazione ed il controllo delle caratteristiche “verdi” di una reazione o di un processo. Economia atomica, fattore E,...
8. Catalisi: introduzione alla catalisi nel contesto della chimica verde; catalizzatori in fase eterogenea; catalizzatori in fase omogenea; catalisi per trasferimento di fase; biocatalisi; fotocatalisi.
9. Solventi organici e reazioni in assenza di solvente.
10. Materie prime rinnovabili.
11. Chimica verde ed energia; tecnologie verdi e fonti alternative di energia.
12. Progettazione di processi più “verdi”.
13. Analisi del ciclo di vita.
14. Esempi e casi studio di “chimica verde” industriale.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Roger Arthur Sheldon, Isabel W. C. E. Arends, Ulf Hanefeld Green Chemistry and Catalysis Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 2007 9783527307159
Mike Lancaster Green Chemistry: An Introductory Text (Edizione 3) Royal Society of Chemistry 2016 978-1-78262-294-9

Modalità d'esame

L’esame finale accerterà l’acquisizione dei concetti e delle conoscenze definite negli 'Obiettivi Formativi' dell'insegnamento. L’esame è scritto con domande a risposta multipla, esercizi di calcolo e domande a risposta aperta. A richiesta dello studente, è possibile integrare la prova scritta superata con una prova orale.