Insegnamento TECNOLOGIE ENERGETICHE ED IMPIANTI BIOTECNOLOGICI

Nome del corso Biotecnologie molecolari e industriali
Codice insegnamento A005482
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Elisa Moretti
Docenti
  • Elisa Moretti
  • Valentina Coccia (Codocenza)
Ore
  • 26 ore - Elisa Moretti
  • 26 ore (Codocenza) - Valentina Coccia
CFU 6
Regolamento Coorte 2026
Erogato Erogato nel 2026/27
Erogato altro regolamento
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore IIND-07/B
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Il corso fornisce una panoramica teorica e applicativa delle tecnologie energetiche e degli impianti a servizio delle biotecnologie, con attenzione alla transizione energetica, alla sostenibilità dei processi e all'integrazione tra fonti rinnovabili e sistemi biotecnologici.
L’approccio didattico integra lezioni teoriche con analisi di casi di studio, best practices e attività di laboratorio.
I temi trattati includono:
il contesto energetico nazionale e internazionale e il ruolo delle fonti energetiche rinnovabili;
l'impiego dell'energia solare a servizio di laboratori, processi e impianti biotecnologici;
gli impianti solari termici e fotovoltaici, inclusi criteri di scelta, componenti, accumuli e strumenti di dimensionamento;
altre tecnologie FER di interesse applicativo, tra cui geotermico, pompe di calore e sistemi ibridi;
le bioenergie e i processi biotecnologici per la produzione di bioetanolo, biodiesel, biogas, biometano e bioidrogeno e biocarburanti avanzati;
la caratterizzazione, il pretrattamento e la valorizzazione di biomasse residuali locali;
l'analisi e la mitigazione degli impatti ambientali degli impianti biotecnologici, con particolare attenzione alle emissioni odorigene.
Le attività di laboratorio supportano l'apprendimento applicativo mediante prove sperimentali su biomasse e processi di conversione, uso di strumenti per la caratterizzazione, attività progettuali su impianti solari a servizio delle biotecnologie e analisi di casi reali.
Testi di riferimento Dispense didattiche e materiale in formato elettronico (pdf) forniti dal docente.
Materiali di supporto per l'uso di strumenti di stima e progettazione degli impianti solari, inclusi database e applicativi per la valutazione della producibilità fotovoltaica.
Obiettivi formativi Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze teoriche e applicative necessarie per comprendere, analizzare e gestire impianti energetici e biotecnologici, con particolare attenzione all'integrazione delle fonti rinnovabili nei processi di laboratorio, ricerca e produzione industriale.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
analizzare il ruolo delle fonti energetiche rinnovabili nella transizione energetica e nei processi biotecnologici;
comprendere principi di funzionamento, componenti e configurazioni di impianti solari termici e fotovoltaici, anche con sistemi di accumulo;
impostare valutazioni preliminari di producibilità e dimensionamento di impianti fotovoltaici;
riconoscere potenzialità e limiti di sistemi energetici in relazione ai fabbisogni energetici di laboratori e impianti biotecnologici;
comprendere i processi biotecnologici per la produzione di biocarburanti, biometano, bioidrogeno e biomateriali;
interpretare i principali parametri di caratterizzazione delle biomasse e valutarne il potenziale energetico;
comprendere il funzionamento di dispositivi e prove di laboratorio per pretrattamento, bio-metanazione, bio-idrogenazione e caratterizzazione ambientale;
valutare sostenibilità tecnico-economica e impatti ambientali degli impianti, incluse le emissioni odorigene;
applicare best practices attraverso casi di studio, attività progettuali e visite tecniche.
Il corso integra lezioni teoriche, esercitazioni, attività progettuali e laboratorio per sviluppare competenze operative utili in ambiti professionali e di ricerca.
Prerequisiti Al fine di comprendere la maggior parte degli argomenti dell'insegnamento è necessario possedere nozioni di base di fisica, chimica, bilanci di materia ed energia e delle principali tecniche di laboratorio.
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, con particolare riferimento al dimensionamento preliminare e alla stima della producibilità di impianti solari a servizio delle biotecnologie;
3. attività di laboratorio nei Laboratori del CIRIAF/CRB presso il Polo di Ingegneria, dedicate alla caratterizzazione delle biomasse, ai pretrattamenti, ai processi di conversione e alla misura degli impatti ambientali: le attività svolte saranno discusse nel Quaderno di Laboratorio redatto dagli studenti con il supporto dei docenti.
4. seminari specialistici e analisi di casi di studio su impianti FER, bioenergie e impianti biotecnologici;
5. visite guidate (facoltative) presso impianti biotecnologici e impianti di produzione energetica da fonti rinnovabili, 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 una prova orale della durata indicativa di circa 30 minuti.
La prova è finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e comprensione dei contenuti teorici e metodologici del corso, la capacità di applicare le competenze acquisite all'analisi di impianti energetici e biotecnologici, l'autonomia di giudizio nella scelta di soluzioni tecniche e la capacità di collegare tecnologie FER, processi biotecnologici e sostenibilità ambientale.
Durante la prova potranno essere discussi anche casi di studio, attività di laboratorio, esercitazioni progettuali su impianti solari e soluzioni tecniche per la mitigazione degli impatti ambientali. La prova consente inoltre di verificare la proprietà di linguaggio tecnico, l'organizzazione dell'esposizione e la capacità di sostenere una discussione critica sui temi proposti dalla commissione.
Programma esteso Il programma del corso si articola nelle Unità Formative (che comprendo sia attività in aula che attività di laboratorio) descritte di seguito.

U.F.1 - Energia, biotecnologie e sviluppo sostenibile: contesto energetico nazionale e internazionale; transizione energetica; fonti energetiche rinnovabili; ruolo delle bioenergie e delle tecnologie FER nei processi biotecnologici.

U.F.2 - Energia solare a servizio delle biotecnologie: radiazione solare; impianti solari termici e fotovoltaici; componenti principali; moduli, inverter, sistemi di accumulo e configurazioni di impianto; criteri di integrazione con laboratori, fermentatori, utenze termiche ed elettriche di impianti biotecnologici; strumenti di stima della producibilità e casi di dimensionamento preliminare. Laboratorio
Laboratorio di Impianti solari a servizio delle biotecnologie

U.F.3 - Altre FER e sistemi integrati: generalità su eolico, geotermico, pompe di calore e sistemi ibridi; criteri di scelta in funzione dei profili di domanda termica ed elettrica; integrazione con accumuli e reti locali.

U.F.4 - Materie prime per impianti biotecnologici: biomasse residuali e sottoprodotti; tipologie, classificazione, proprietà chimico-fisiche, umidità, ceneri, solidi volatili, potere calorifico e frazioni lignocellulosiche. Panoramica dei principali metodi e tecniche di laboratorio per la caratterizzazione presso il Laboratorio del CIRIAF-CRB, Polo di Ingegneria

U.F.5 - Processi e tecnologie per la produzione di bioetanolo: idrolisi, fermentazione e distillazione; bioetanolo di seconda generazione; pretrattamenti fisici, chimici e a basso impatto ambientale, inclusi processi organosolv e approcci di green chemistry.
Pretrattamenti in laboratorio con solventi organici di biomasse presso i laboratori del CIRIAF.

U.F.6 - Processi e tecnologie per la produzione di biodiesel e biocarburanti avanzati: transesterificazione, impiego di glicerina, biodiesel di seconda e terza generazione, processi Fischer-Tropsch e filiere integrate.

U.F.7 - Biogas, biometano e bioidrogeno: digestione anaerobica; configurazioni impiantistiche; upgrading del biogas a biometano mediante sistemi a membrana, osmotici e criogenici; usi del biometano; vettore idrogeno e processi biologici per la produzione di bioidrogeno. Processi e tecnologie per la produzione di bioidrogeno e prove di laboratorio per il potenziale di idrogenazione di biomasse.

U.F.8 - Impatti ambientali e sostenibilità degli impianti: emissioni odorigene, tecniche di misura, olfattometria dinamica, norme tecniche, campionamento, strategie di mitigazione e casi di studio. Misura dell'impatto odorigeno attraverso olfattometria dinamica (UNI EN 13725:2022) presso il Laboratorio di Olfattometria, Polo di Ingegneria
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)