Insegnamento BIOENERGIE E SOSTENIBILITA'

Nome del corso Biotecnologie
Codice insegnamento A005500
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Elisa Moretti
Docenti
  • Elisa Moretti
Ore
  • 52 ore - Elisa Moretti
CFU 6
Regolamento Coorte 2025
Erogato Sarà erogato nel 2027/28
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/11
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Il corso fornisce una panoramica delle bioenergie e del ruolo delle biotecnologie nella transizione energetica e nello sviluppo sostenibile. Sono approfonditi i processi biotecnologici per la valorizzazione energetica delle biomasse e dei residui organici, le principali tecnologie energetiche da fonti rinnovabili e la loro integrazione nei processi industriali. Particolare attenzione è dedicata alla valutazione della sostenibilità ambientale mediante metodologie di Life Cycle Assessment (LCA), carbon footprint ed economia circolare, nonché alle applicazioni dell'Intelligenza Artificiale per il monitoraggio, l'analisi e l'ottimizzazione energetica di processi e sistemi biotecnologici. Le attività didattiche sono integrate da casi studio, esercitazioni e attività di laboratorio.
Testi di riferimento Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) fornite dal docente.
Il materiale è disponibile su https://www.unistudium.unipg.it/
Obiettivi formativi l corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze teoriche e applicative necessarie per comprendere il ruolo delle biotecnologie nello sviluppo di sistemi energetici sostenibili e nella riduzione degli impatti ambientali.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
comprendere il contributo delle bioenergie alla transizione energetica e all'economia circolare;
conoscere le principali tecnologie per la valorizzazione energetica delle biomasse e dei residui biologici;
analizzare le relazioni tra processi biotecnologici, consumi energetici e sostenibilità ambientale;
applicare i principi fondamentali della valutazione del ciclo di vita (LCA) e dell'impronta carbonica;
interpretare indicatori ambientali e confrontare scenari alternativi di produzione energetica;
utilizzare strumenti digitali e di Intelligenza Artificiale per l'analisi di dati energetici e ambientali;
valutare criticamente casi studio relativi a bioenergie, biomateriali e processi industriali sostenibili.
Prerequisiti Al fine di comprendere e applicare la maggior parte degli argomenti trattati nel corso, è opportuno aver acquisito le conoscenze di base fornite dagli insegnamenti di Matematica, Fisica, Chimica Generale, Chimica Organica, Chimica Fisica e Biochimica.
In particolare, gli studenti dovrebbero possedere nozioni fondamentali relative ai bilanci di materia ed energia, alle trasformazioni fisiche e chimiche, alla termodinamica di base, ai processi biologici e microbiologici e all'interpretazione di dati sperimentali.
Sono inoltre utili competenze di base nell'analisi quantitativa dei dati e nell'utilizzo di strumenti informatici per l'elaborazione delle informazioni.
Tali conoscenze costituiscono un adeguato prerequisito per affrontare con profitto gli argomenti del corso
Metodi didattici Il corso è organizzato in:
1. lezioni in aula sugli argomenti del corso, supportate da computer, videoproiettore, dati tecnici e casi applicativi;
2. esercitazioni e attività progettuali;
3. attività di laboratorio nei Laboratori del CIRIAF/CRB presso il Polo di Ingegneria,
4. seminari specialistici e analisi di casi di studio
5. visite guidate (facoltative), durante le quali gli allievi potranno visionare direttamente gli impianti illustrati a lezione, con particolare riferimento a soluzioni all’avanguardia.
Altre informazioni La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata, in particolare per le attività di laboratorio, le esercitazioni progettuali e le eventuali visite tecniche.
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede la discussione di un elaborato sviluppato individualmente o in gruppo e una prova orale della durata indicativa di circa 30 minuti.
L'elaborato consiste nell'analisi di un caso studio relativo a bioenergie, sostenibilità ambientale, valutazione LCA o applicazioni dell'Intelligenza Artificiale a sistemi energetici e processi biotecnologici.
La prova orale è finalizzata a verificare:
la conoscenza e comprensione degli argomenti trattati nel corso;
la capacità di applicare metodologie di analisi energetica e ambientale;
la capacità di interpretare indicatori di sostenibilità e risultati di valutazioni LCA;
l'autonomia di giudizio nell'analisi di casi studio;
la capacità di comunicare con linguaggio tecnico appropriato.
Programma esteso 1. Energia, sostenibilità e transizione ecologica
Scenario energetico globale ed europeo. Obiettivi di decarbonizzazione. Fonti energetiche rinnovabili e ruolo delle biotecnologie nella transizione energetica. Agenda 2030 e sviluppo sostenibile.
2. Biomasse e bioenergie
Classificazione delle biomasse. Proprietà chimico-fisiche ed energetiche. Biomasse residuali e sottoprodotti. Economia circolare e valorizzazione delle risorse biologiche.
3. Processi biotecnologici per la produzione di energia e biocarburanti
Bioetanolo. Biodiesel. Digestione anaerobica e produzione di biogas e biometano. Bioidrogeno e nuovi vettori energetici. Tecnologie emergenti e biocarburanti avanzati.
4. Sistemi energetici e integrazione delle fonti rinnovabili
Energia solare, pompe di calore e sistemi integrati a supporto di laboratori e impianti biotecnologici. Comunità Energetiche Rinnovabili e Smart Grid. Casi applicativi nel settore industriale e della ricerca.
5. Life Cycle Assessment (LCA) e sostenibilità ambientale
Principi e metodologia LCA secondo le norme ISO 14040 e ISO 14044. Definizione di obiettivi e confini del sistema. Life Cycle Inventory (LCI). Life Cycle Impact Assessment (LCIA). Carbon footprint, water footprint e indicatori ambientali. Applicazioni ai sistemi bioenergetici, ai biocarburanti e ai biomateriali.
6. Economia circolare e sostenibilità dei processi biotecnologici
Valorizzazione degli scarti. Strategie di riduzione degli impatti ambientali. Analisi comparativa di scenari produttivi. Casi studio industriali.
7. AI-Driven Energy and Sustainability Management
Ruolo dell'Intelligenza Artificiale nei sistemi energetici. Consumi energetici delle infrastrutture digitali e dei data center. Applicazioni dell'AI per il monitoraggio, la previsione e l'ottimizzazione dei consumi energetici. Supporto all'analisi LCA, alla gestione ambientale e alla valutazione delle prestazioni di processi e impianti.
Attività di laboratorio
Caratterizzazione di biomasse e residui organici.
Analisi di dati sperimentali relativi a processi bioenergetici.
Introduzione a strumenti per la valutazione LCA.
Applicazione di strumenti AI per l'analisi di dati energetici e ambientali.
Discussione di casi studio reali relativi a bioenergie, biomateriali e sostenibilità industriale.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile 7 (Energia pulita e accessibile); 9 (Industria, innovazione e infrastrutture); 12 (Consumo e produzione responsabili); 13 (Lotta contro il cambiamento climatico)