Chimica ambientale

Il corso è strutturato in 4 parti principali: i) il sistema ambiente (da un punto di vista chimico), come esso è perturbato da agenti esterni (inquinanti) e quali ne sono gli effetti (inquinamento); ii) tecniche analitiche per il monitoraggio del sistema ambiente, per l'identificazione e la quantificazione dei componenti di interesse; iii) approcci per la rimozione dell'inquinante dall'ambiente; iv) processi rivolti a minimizzarne l'effetto negativo (riciclo) e tecnologie atte a prevenirne/ridurne l'immissione nell'ambiente (processi green). Verranno proposti e discussi anche casi studio reali insieme a simulazioni di problematiche ambientali, affrontabili usando gli strumenti appresi durante il corso (problem solving).
Il corso affronterà nello specifico le seguenti tematiche:
1- Inquinanti ambientali organici e inorganici: origini ed effetto sull'ambiente. Inquinanti naturali e antropici. Chimica della stratosfera: cenni alla chimica dello strato di ozono e dei buchi dell'ozono. Inquinamento dell'aria a livello del suolo, smog fotochimico e composti organici volatili (COV), conseguenze sanitarie. Cenni alla chimica dell'effetto serra. Energia, combustibili fossili, anidride carbonica. Chimica dei biocombustibili. Radioattività, radon, energia nucleare. Chimica delle acque, inquinamento e depurazione. Principali metalli pesanti tossici: mercurio, piombo, cadmio, arsenico, cromo. Composti organici tossici: pesticidi, diossine, furani, PCB, idrocarburi policiclici aromatici, estrogeni ambientali (distruttori endocrini). Verranno discusse le basi chimico-fisiche dei principali effetti causati dagli inquinanti. Terreni e rifiuti solidi. (normative, ad esempio per acque)
2 - Tecniche per il monitoraggio degli inquinanti, loro identificazione e quantificazione: Cenni riguardanti il processo di trattamento del campione; metodi gravimetrici e volumetrici, elementi di spettrofotometria di assorbimento, assorbimento atomico ed emissione atomica, tecniche cromatografiche, spettrometria di massa. Tecniche elettroanalitiche (potenziometria, conduttimetria, amperometria, cenni di voltammetria).
3 - Cenni alle principali tecniche per la rimozione degli inquinanti nei tre comparti ambientali. Filtraggio, catalizzatori, flocculazione, sedimentazione, precipitazione, agenti adsorbenti e a scambio ionico, membrane, elettrodeposizione, elettrodepurazione, disinfezione, trattamenti biologici.
4 - Strategie per la riduzione dell'impatto dei materiali inquinanti: riciclo/recupero di materiali & processi/tecnologie sostenibili. Processi di riciclo dei materiali convenzionali: acciaio, vetro, alluminio, zinco, piombo, materiali polimerici (plastiche e gomme). Il problema dei "nuovi" rifiuti: litio, silicio, terre rare. Energie rinnovabili e annesse tecnologie, con particolare attenzione alle tecnologie che hanno basi chimiche: fotovoltaico (tradizionale e nuove frontiere), produzione e uso di idrogeno, biocarburanti, batterie al litio, batterie post-litio, supercapacitori. Tecnologie e processi volti a minimizzare l'impiego di energia e di sostanze impattanti sull'ambiente: smart window, chimica verde, marmitte catalitiche, filtri attivi.
5 -Simulazioni e casi studio. Discussione di casi studio reali. Problem solving: simulazioni di problemi ambientali, da risolvere in gruppo.