Ateneo - UPO

L’insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze e competenze scientifiche di base per la comprensione delle tematiche relative alle materie prime, ai loro usi e all’impatto ambientale ad esse collegato. L’accento sarà posto sulle materie prime critiche (critical raw materials, CRM) per la transizione energetica e digitale, nel contesto di un’economia più circolare.Questo è un campo che negli ultimi anni si è trasformato velocemente da multidisciplinare a interdisciplinare fino a diventare transdisciplinare, in cui più saperi (ad esempio, chimica, tecnologia, ecologia, economia e sociologia) si fondono in un'unica soluzione globale L’insegnamento è suddiviso in due parti. Nella prima si toccheranno in generale gli aspetti normativi, la chimica e i processi industriali per la produzione, il recupero, il riciclo e il processamento dei CRM, nonché gli aspetti ambientali, economici, logistici e sociali ad essi legati. Nella seconda gli argomenti saranno focalizzati sulle terre rare e sugli attinidi con uno sguardo particolare alla loro estrazione, utilizzo nelle tecnologie moderne e riciclo nell’ambito dell’economia circolare.

L'insegnamento tocca temi in continua e rapida evoluzione per cui i libri o sono incompleti o diventano rapidamente obsoleti.Si consiglia di fare riferimento alle slides proiettate durante il corso e disponibili su DIR.Durante il corso verranno forniti i dettagli per la consultazione dei documenti prodotti dalle organizzazioni nazionali ed internazionali (per esempio Unione Europea e US Department of Energy, ecc., in genere disponibili online e gratuiti), e saranno anche suggeriti recenti articoli scientifici. Testi di consultazione generali (in inglese):A. King, "Critical Materials", 1st Edition, Elsevier, 2020.S. Erik Offerman, “Critical Materials”, World Scientific Series in Current Energy Issues Volume 5, World Scientific, 2019.R. Pöttgen, T. Jüstel, C. A. Strassert (Eds.), “Rare earth chemistry”, De Gruyter, 2020.S. Cotton, “Lanthanide and Actinide Chemistry”, Wiley, 2006.  

Tramite appropriati esempi reali le studentesse e gli studenti verranno introdotti all’importanza delle materie prime e a come un chimico del presente e del futuro può concorrere a risolvere il problema del loro uso e approvvigionamento. Verranno analizzati alcuni cicli di estrazione-lavorazione-utilizzo, si analizzeranno le relazioni tra materie prime e “green economy” fino ad arrivare gli aspetti reali del riciclo dei materiali. Alle studentesse e agli studenti verranno quindi trasferite competenze necessarie per:comprendere e valutare lo stato dell’arte della gestione delle materie prime critiche e non;analizzare il presente e le prospettive future della sostenibilità dei processi industriali al di là del “greenwashing” di facciata per ipotizzare come estrarre meno e meglio e come diversificare la produzione;comprendere cosa si intende per sviluppo sostenibile e come i concetti di sostenibilità vengono applicati alle materie prime, al loro recupero ed al loro riutilizzodisegnare nuovi materiali per utilizzi tradizionali e ideare nuovi utilizzi per materiali tradizionali in una sorta di “material repurposing”;avere una panoramica generale sulle conseguenze sociali, economiche ed ambientali della produzione e dell’utilizzo delle materie prime.

Conoscenze di chimica inorganica, chimica organica, chimica analitica e chimica fisica che una studentessa o studente al III anno del corso di laurea in chimica dovrebbero aver acquisito nel proprio percorso formativo.

Lezioni frontali, visione e discussione collegiale di filmati, lavoro di gruppo o analisi in aula di case studies

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

L’esame consiste in una prova scritta della durata di due ore in cui verrà valutata la capacità delle studentesse e degli studenti di applicare le conoscenze acquisite durante il corso. Tale prova prevederà due domande relative al modulo 1 (Critical raw materials) e due domande relative al modulo 2 (Terre rare e attinidi) a partire dagli argomenti trattati durante il corso. Ad ogni domanda verrà assegnato un punteggio di max 8 punti. L’esame si intende superato quando la somma dei punteggi raggiunge il valore minimo di 18 e la lode viene assegnata al superamento dei 30 punti.La sufficienza viene raggiunta quando la prova scritta dimostra una conoscenza di base ed una comprensione minima degli argomenti alla base delle domande proposte. La massima votazione è raggiunta quando dalla prova scritta si evidenzia una solida conoscenza ed un elevato grado di comprensione degli argomenti discussi, ma soprattutto la capacità di fare collegamenti logici tra i vari temi trattati nel corso. Sarà valutata positivamente l’autonomia di giudizio quando si evince un approfondimento personale ed autonomo di qualcuno degli argomenti discussi. Si terrà inoltre conto del grado di acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato.

Modulo 1 Critical raw materialsEsempi di criticità collegate ad alcuni materiali nella storia, definizione di materie prime e materie prime critiche (critical raw materials, CRM) secondo l'Unione Europea, uso delle materie prime, fornitori di materie prime, problemi collegati alle materie prime (dipendenza, geopolitica, impatto sociale ed ambientale), economia circolare e sostenibilità. Valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment, LCA). Verranno scelti alcuni CRM e se ne approfondiranno gli aspetti produttivi (fonti primarie e secondarie), gli usi tradizionali ed innovativi. Modulo 2 Terre rare e attinidiNel secondo modulo del corso verranno trattati i seguenti argomenti: Scoperta dei lantanidi, minerali e loro diffusione sulla crosta terrestre, processi di estrazione, aspetti legati al riciclo e riuso delle terre rare, proprietà chimiche lungo la serie dei lantanidi, proprietà elettroniche e magnetiche dei lantanidi, descrizione delle principali famiglie di composti a base di lantanidi, composti e polimeri di coordinazione, applicazioni in campo ottico, magnetico e biomedicale; chimica bioinorganica degli elementi delle terre rare; aspetti di economia circolare; proprietà chimiche degli attinidi e loro principali applicazioni.  

Conoscenza e capacità di comprensioneAlla fine di questo insegnamento le studentesse e gli studenti: conosceranno lo stato dell'arte della gestione delle materie prime, i loro usi e l’impatto ambientale ad esse collegato.conosceranno cosa si intende per sviluppo sostenibile e come i concetti di sostenibilità ed etica ambientale vengono applicati alle risorse e al loro sfruttamento;conosceranno i concetti di base di efficienza delle risorse, circolarità e criticità delle materie prime in un contesto più ampio di transizione energetica e digitale. Autonomia di giudizioAlla fine di questo insegnamento le studentesse e gli studenti dovranno: avere le competenze per formulare un giudizio di base sulla sostenibilità tecnico-economica-ambientale-sociale delle materie prime o delle risorse;saper utilizzare idonei indicatori di tipo quantitativo per giudicare la sostenibilità delle materie prime.saper trovare e valutare le informazioni necessarie ad approfondire personalmente i concetti di base appresi Abilità comunicativeAlla fine dell'insegnamento le studentesse e gli studenti dovranno saper:utilizzare un linguaggio adeguato a comunicare le loro conoscenze;utilizzare il linguaggio tecnico in uso nel campo della sostenibilità ambientale per coordinarsi con diverse figure professionali.