Ateneo - UPO

Questo corso offre un'analisi dei principi chimici fondamentali che sono alla base dei processi naturali intrinseci che avvengono all'interno di atmosfera, idrosfera e litosfera cosi come alla loro interfaccia. Esamina inoltre l'influenza delle attività umane su tali processi, concentrandosi in modo particolare sulle conseguenze derivanti dalla crescente domanda globale di energia proveniente da fonti non rinnovabili. Il corso, inoltre, illustra le principali categorie di inquinanti esaminando le connessioni tra le loro proprietà fisico-chimiche e le loro interazioni all'interno delle sfere ambientali. Infine, all’interno del corso, verranno illustrati i concetti di sostenibilità, chimica circolare ed economia circolare.

Materiale didattico a cura del docente, disponibile sulla piattaforma online. Sono inoltre consigliati: -C. Baird, M. Cann “Chimica Ambientale” terza ed. italiana, Zanichelli, 2013 (in italiano) -C. Baird, M. Cann “Environmental Chemistry” 5th ed. 2015 (in inglese) -G.W. van Loon, S.J. Duffy “Environmental Chemistry”, 3rd edition, Oxford, 2010 (in inglese) - Lerwen Liu · Seeram Ramakrishna “An Introduction to Circular Economy”, Springer Nature Singapore, ISBN 978-981-15-8509-8, 2021 (in inglese)

Fornire una conoscenza approfondita dei concetti fondamentali che sottendono alla chimica dell'atmosfera, dell'idrosfera, della litosfera e dell'inquinamento. Ciò include la capacità di stabilire connessioni tra le proprietà chimiche degli inquinanti e i) la loro mobilità e disponibilità all'interno e tra i compartimenti ambientali, ii) la loro biodisponibilità e iii) il loro potenziale ecotossicologico. Costruire una solida conoscenza di base sui concetti fondamentali alla base della sostenibilità, chimica circolare e all'economia circolare, che mirano a progettare tecnologie che riducano l'impronta ecologica delle attività antropogene. Coltivare la capacità di valutare in modo indipendente e critico l'eventuale impatto ambientale dei processi chimici associati alle attività umane o alle specie chimiche rilasciate nell'ambiente. Migliorare le competenze comunicative mediante l'utilizzo di un linguaggio chimico appropriato per descrivere efficacemente argomenti di chimica ambientale.

Conoscenze di base in chimica generale, chimica verde ed in chimica analitica.

Lezioni frontali

Il corso includerà una serie di "domande di Fermi" che verranno poste agli studenti e successivamente discusse in classe al termine di ogni argomento. Queste domande hanno lo scopo di mostrare come impiegare i concetti fondamentali acquisiti durante il corso per fare stime approssimative riguardo alle ripercussioni globali delle perturbazioni ambientali. A titolo di esempio, gli studenti svolgeranno esercizi che prevedono di fare stime sulle condizioni ambientali causate dall’aumento globale della concentrazione di biossido di carbonio nell'atmosfera. Queste simulazioni terranno conto i) dell'incremento della domanda globale di energia, ottenuto da tabelle statistiche, ii) della percentuale di energia proveniente dai combustibili fossili e da fonti rinnovabili, e iii) dell'applicazione di concetti legati alla sostenibilità e all'economia circolare.

Il metodo di valutazione utilizzato in questo corso consiste in un esame scritto. L'esame sarà composto da un totale di nove domande che copriranno vari argomenti trattati nel corso. Queste domande potranno essere sotto forma di domande a risposta multipla (con quattro opzioni) o domande aperte, come indicato di seguito: Un minimo di quattro domande sarà utilizzato per valutare le conoscenze acquisite e la comprensione degli argomenti del corso. Almeno una domanda valuterà la capacità di applicare le conoscenze acquisite a problemi pratici. Questa domanda includerà esercizi numerici, simili a quelli discussi durante il corso, come problemi di termochimica, la conversione delle unità di misura in soluzione e in fase gassosa, o equilibrio in soluzione. Almeno una domanda valuterà specificamente le competenze comunicative. Questa domanda sarà una domanda aperta che richiederà una risposta scritta. Per facilitare la preparazione all'esame, agli studenti verrà fornito un esempio di prova d'esame al termine del corso.

Modulo 1: Chimica dell'atmosfera. Composizione chimica e struttura dei quattro strati dell'atmosfera, reazioni chimiche e fotochimiche nell'atmosfera, la stratosfera e lo strato di ozono, fonti e reazioni di inquinanti inorganici e organici nell'atmosfera. Modulo 2: Effetto serra, riscaldamento globale, cambiamenti climatici e accelerazione dell'estinzione delle specie. Modulo 3: Consumo di risorse energetiche rinnovabili e non rinnovabili e produzione di inquinamento, biomassa, economia dell'idrogeno. Modulo 4: Chimica dell'idrosfera. Fondamenti, equilibri acido-base e sistema carbonato, equilibri di solubilità, colloidi, materia organica disciolta, ossigeno disciolto, reazioni redox, diagrammi pE-pH a due variabili. Modulo 5: Inquinanti organici e inorganici nell'acqua e nel suolo, generazione di rifiuti, trattamento dei rifiuti, inquinanti emergenti. Modulo 6: Capacità del pianeta di trasformare i rifiuti in risorse e biomassa. Sviluppo sostenibile e le tre aree intersecanti della sostenibilità (società, economia e ambiente). Economia atomica, chimica circolare ed economia circolare.

Gli obiettivi di apprendimento previsti per gli studenti in questo corso sono i seguenti: Acquisire una solida comprensione dei concetti fondamentali di chimica ambientale, chimica circolare ed economia circolare. Sviluppare la capacità di applicare tali concetti per l'eventuale impatto ambientale delle attività umane. Costruire competenza nel discutere argomenti di chimica ambientale ed economia circolare utilizzando un appropriato linguaggio tecnico. Ottenere familiarità con le risorse bibliografiche, consentendo agli studenti di perseguire un apprendimento indipendente e approfondito su specifici aspetti della chimica ambientale in futuro. Acquisire una comprensione completa della chimica ambientale, che consenta di analizzare e comprendere le conseguenze ambientali delle azioni umane e di esporre efficacemente le conoscenze acquisite utilizzando un linguaggio scientifico appropriato e specializzato.