Corso di laurea magistrale in Chimica Industriale

Produzione di energia da fonti rinnovabili (Nuovo Ordinamento DM 270)

Anno accademico 2011/2012

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Far si che gli studenti prendano consapevolezza del valore e delle potenzialità delle risorse rinnovabili che possono essere sfruttate dal punto di vista chimico per il recupero e la fabbricazione di energia “verde” (da un lato le biomasse residuali in alternativa ai fossili, dall’altro la progettazione e sintesi di nuovi materiali per applicazioni fotovoltaiche). L’idea di base è quella di far conoscere agli studenti (anche mediante esercitazioni pratiche) delle tecnologie innovative, ma ormai anche applicate in campo industriale.

Programma

Modulo 1 (Recupero di Energia Chimica da Biomasse Residuali).
Lezione frontale (4 CFU):  principali tecnologie di trattamento e valorizzazione delle biomasse residuali di origine urbana ed agricola. Si studieranno la chimica, la biochimica, i processi e gli impianti  di tali tecnologie. Il modulo è articolato in 8 capitoli distinti in base alla tipo di prodotto o di tecnologia:
(1) digestione anaerobica per la produzione di biogas;
(2) recupero di biogas da discariche;
(3) termovalorizzazione;
(4) compostaggio;
(5) trattamento meccanico-biologico per conferimento a discarica;
(6) produzione di bioetanolo;
(7) produzione di biodiesel;
(8) recupero e riciclo di prodotti chimici ad alto valore aggiunto.
Laboratorio (2CFU): Il laboratorio consiste in esercitazioni svolte su un prototipo sperimentale di impianto di valorizzazione di rifiuti urbani disponibile in provincia di Torino e su prove condotte nei laboratori dell’Università di Torino per la caratterizzazione dei prodotti ottenuti dai suddetti rifiuti. Il prototipo consiste in un reattore di estrazione una sezione di moduli a membrana ed un essiccatore spray, tutti impianti applicati nei processi di bioraffineria trattati nel modulo obbligatorio.

Modulo 2 (Produzione di Energia dal Sole).
Lezione frontale (4 CFU): Fonti energetiche rinnovabili (idrogeno, eolico, solare) a confronto, solare termico, l’effetto fotoelettrico ed il solare fotovoltaico, celle fotovoltaiche convenzionali al silicio, celle solari di seconda e terza generazione, principi di funzionamento e confronto delle prestazioni, celle fotovoltaiche sensibilizzate a coloranti, sensibilizzatori organici ed organometallici, celle solari tandem per la cogenerazione di idrogeno. Studio delle relazioni struttura proprietà fra i sensibilizzatori e le loro performances nei dispositivi. Principi di progettazione e sintesi di molecole funzionali (organiche ed organometalliche); le moderne tecniche di sintesi organica saranno presentate in funzione della realizzazione di sensibilizzatori molecolari cui si richiedono particolari caratteristiche energetiche.
Laboratorio (2CFU): Il laboratorio consiste nella progettazione e sintesi di molecole fotosensibilizzatrici mediante le moderne tecniche della chimica organica avanzata e nella loro successiva purificazione e caratterizzazione. Nella seconda parte saranno preparate celle solari sensibilizzate a colorante (Celle di Grätzel) vere e proprie. Dopo l’assemblaggio di una cella fotovoltaica saranno effettuate misure delle caratteristiche di corrente e voltaggio della cella prodotta.

Dispense fornite dai docenti

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