Laurea in Chimica e tecnologie per l'ambiente e per i materiali

L'obiettivo specifico del Corso di Laurea è di formare operatori chimici professionali con buona preparazione di base in chimica e specifiche conoscenze e professionalità nell'ambito del settore di approfondimento scelto (Materiali Tradizionali e Innovativi oppure Ambiente, Energia, Rifiuti).

- Materiali tradizionali e Innovativi: Nuovi materiali molecolari, metallici, polimerici e ceramici e loro compositi hanno affiancato negli ultimi decenni i materiali tradizionali, ed assieme hanno un ruolo primario in applicazioni strutturali, termomeccaniche, elettriche, elettroniche, biomediche e nella componentistica funzionale in generale. La scelta del materiale più adatto per il tipo di applicazione o funzione che deve ricoprire un determinato manufatto ed i suoi componenti, anche minori, ha una rilevanza fondamentale per il successo funzionale e commerciale del prodotto finito.
Questo settore di approfondimento ha lo scopo di preparare addetti che possano operare nell'industria chimica in generale, ed in particolare nelle industrie che si occupano della produzione e lavorazione di materiali metallici, polimerici, ceramici o loro compositi, nonchè delle applicazioni di materiali nella fabbricazione di manufatti o componenti o derivati. Le conoscenze acquisite potranno consentire anche l'inserimento in laboratori di controllo e sviluppo tecnologico di detti materiali.
Le tecnologie dell'industria ceramica, sia tradizionale che avanzata, avranno un ruolo particolare per il notevole rilievo che tale industria ha in termini di addetti e fatturato, in generale in Italia, ma sopratutto nel territorio Emiliano-Romagnolo.

- Ambiente, Energia, Rifiuti: al termine del curriculum i laureati dovranno avere acquisito conoscenze generali degli aspetti chimici delle problematiche ambientali con riferimenti a quelle legate ai processi antropici; conoscenze specifiche nel campo della chimica degli inquinanti e delle tecniche per il controllo, l'analisi e la caratterizzazione degli inquinanti nell'ambiente; conoscenza delle tecnologie per il monitoraggio dell'inquinamento ambientale e delle emissioni di impianti industriali; conoscenza delle tecnologie atte a ridurre gli impatti ambientali, trattare e smaltire i rifiuti, recuperare materiali ed energia; conoscenza delle problematiche di base inerenti il ciclo di vita (LCA) dei rifiuti, la valutazione degli impatti nei vari comparti ambientali degli effluenti prodotti (SIA-VIA) ed il monitoraggio ambientale; conoscenze specifiche nel campo della legislazione ambientale, con particolare riferimento alle normative inerenti il trattamento e lo smaltimento dei rifiuti, la sicurezza ed il monitoraggio ambientale; conoscenze di base di gestione aziendale e delle procedure per la certificazione di prodotti e processi.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Il Laureato
possiede conoscenze di base di ambito matematico: algebra, calcolo numerico, studio di funzioni, calcolo differenziale ed integrale.
Possiede conoscenze di base di ambito fisico: analisi dell'errore, utilizzo corretto delle unità di misura. Meccanica, ottica, elettromagnetismo.
Possiede conoscenze di base di ambito chimico: terminologia della chimica, nomenclatura, unità di misura. Reazioni chimiche e loro principali caratteristiche. Proprietà degli elementi e dei loro composti, inclusi gli andamenti periodici. Aspetti strutturali degli elementi e dei loro composti, compresa la stereochimica. Principi di chimica inorganica; struttura, proprietà e reattività. Legame chimico. Sintesi e caratterizzazione di composti di coordinazione. Principi di meccanica quantistica e loro applicazioni nella descrizione della struttura e delle proprietà di atomi e molecole. Caratteristiche dei differenti stati della materia. Principi di termodinamica e loro applicazioni in chimica. Cinetica e interpretazione meccanicistica delle reazioni chimiche, catalisi. Equilibri omogenei ed eterogenei; equilibri simultanei.
Struttura e proprietà dei composti organici e organometallici; natura e comportamento dei gruppi funzionali. Principali vie sintetiche in chimica organica. Struttura e proprietà di classi importanti di biomolecole. Fondamenti di scienza dei polimeri, proprietà dei prodotti polimerici. Chimica dei sistemi biologici e microbiologia industriale. Principali applicazioni tecnologiche di enzimi e microrganismi. Correlazioni tra proprietà e struttura molecolare di prodotti e materiali.
Principi, strumentazione e prestazioni delle principali metodologie di analisi qualitativa e quantitativa. Gascromatografia e cromatografia liquida, sistemi di rivelazione. Tecniche chimiche e spettrometriche di investigazione strutturale. Parametri di qualità di un metodo analitico: precisione ed accuratezza, linearità di risposta, sensibilità, selettività. Test di significatività.
Le conoscenze e capacità di comprensione sopraelencate sono conseguite tramite la partecipazione alle lezioni frontali, alle esercitazioni , ai seminari e ai laboratori sperimentali previsti nelle attività formative attivate, in particolare nell'ambito dei settori disciplinari compresi nelle Attività Formative di Base.
La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene principalmente attraverso esami orali e/o scritti e la verifica dei risultati ottenuti nelle attività di laboratorio (a frequenza obbligatoria).

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Il Laureato
possiede abilità informatiche di base: Sistemi operativi, word processing, fogli elettronici, utilizzazione di basi di dati, uso di Internet. Competenza nella gestione delle informazioni, comprese quelle ottenibili da ricerche on-line.
Ha competenze ed attività pratiche di laboratorio: Sicurezza nel laboratorio chimico e osservanza di procedure, regolamenti e legislazione. Autonomia e sicurezza nelle operazioni di base. Abilità pratiche nell'esecuzione di procedure standard di sintesi, purificazione, analisi e caratterizzazione, utilizzazione di tecniche e strumentazioni comuni. Capacità di pianificare e condurre un esperimento; autonomia di giudizio nel valutare, quantificare e presentare il risultato.

Nell'ambito del settore di approfondimento scelto (Materiali Tradizionali e Innovativi oppure Ambiente, Energia, Rifiuti) ha le seguenti competenze in ambito tecnologico-applicativo, documentate nel Diploma Supplement rilasciato dall'Ateneo:
a. Materiali Tradizionali e Innovativi:
Possiede conoscenze teoriche e tecnologico-applicative sui materiali tradizionali: metalli, ceramici, polimeri, semiconduttori e compositi. Ha conoscenze su materiali innovativi: ceramici biocompatibili, ceramici per impieghi ad elevate prestazioni, materiali organici e inorganici, materiali nanostrutturati, ecc.
Ha competenze di Scienza e Tecnologia dei Materiali: Contenuto energetico ed eco-compatibilità. Risorse, riserve e riciclo dei materiali. Struttura e microstruttura. Formatura dei metalli, stampaggio dei polimeri e lavorazione dei vetri. Foggiatura, pressatura e sinterizzazione dei materiali ceramici. Tecnologia dei materiali leganti. Materiali compositi. Conduttori e semiconduttori. Proprietà fisiche dei materiali e tecniche di controllo delle proprietà secondo normativa internazionale.
Ha competenze nel campo dei materiali metallici: elaborazioni metallurgiche del Ferro, Alluminio, Rame e Titanio, nozioni di base sulle loro proprietà meccaniche. Classificazione e diagrammi di stato delle principali leghe industriali, loro trattamenti termici e meccanici. Origine dei difetti, meccanismi di frattura e comportamento in esercizio. Influenza della temperatura e delle interazioni chimiche. Tecniche di indagine (microscopia elettronica a scansione, spettroscopia a dispersione di energia per microanalisi, diffrattometria ai raggi X, ecc.). Durometri e macchine per prove di resistenza.
Ha competenze su Materiali Polimerici: sintesi chimica di materiali polimerici, relazioni struttura-proprietà. Tecniche di caratterizzazione dei materiali polimerici funzionali e strutturali.
Ha competenze sulla Chimica Fisica dei Materiali: proprietà chimico fisiche, meccaniche, ottiche, reologiche. Proprietà delle singole molecole e loro auto - organizzazione in fasi condensate (solida, vetrosa, liquido cristallina, ecc.). Aspetti applicativi (colloidi, polimeri, catalizzatori, device elettronici, nanotecnologie, ecc.)
Ha competenze di chimica industriale: analisi di struttura ed economia dell'industria chimica. Conoscenza dei processi chimici per la produzione di materiali inorganici innovativi e nanomateriali. Conoscenza delle tecnologie chimiche per la produzione di materiali ceramici, smalti, vetri e pigmenti. Controllo dei principali parametri operativi. Reologia applicata. Evoluzione delle proprietà dei solidi in funzione dei trattamenti termici. Scelta della tipologia di processo ottimale in funzione del materiale. Introduzione ai sistemi di gestione Qualità/Sicurezza/Ambiente. Proprietà intellettuale.
Ha competenze su impianti chimici e meccanici: bilanci integrali di materia ed energia. Moto dei fluidi. Trasmissione del calore e scambiatori di calore. Trasporto interfacciale di materia. Principali tipologie di reattori chimici ed elementi di progettazione e verifica funzionale. Principi di funzionamento di selezionati processi di separazione ed elementi di progettazione, verifica e scelta delle relative apparecchiature. Elementi primari degli impianti, schemi e diagramma a blocchi. Impasti ceramici e relativi supporti di tipo industriale. Processi a secco ed umido, metodi di formatura e processi di essiccamento. Impianti per l'aspirazione, l'approvvigionamento idrico e la produzione e distribuzione aria compressa.

b. Ambiente, Energia, Rifiuti:
Ha conoscenze teoriche e tecnologico-applicative sugli aspetti generali dei processi che intervengono nei comparti ambientali: aria, acqua, suolo. Ha conoscenze su
Globale change, effetto serra, deposizioni acide, sulla problematica rifiuti. È a conoscenza di casi specifici legati all'industria chimica e della legislazione specifica riguardante i principali argomenti trattati.
Conosce l'effetto delle principali classi di inquinanti, le loro reazioni e le modalità di azione tossica negli organismi. Conosce i metodi di calcolo delle ripartizioni di inquinanti tra diversi comparti ambientali per sistemi all'equilibrio e non. Esegue indagini bibliografiche sui parametri chimico-fisici e tossicologici dei principali inquinanti.
Conosce gli aspetti relativi alle procedure di controllo e standardizzazione dei metodi applicati alle matrici ambientali e le principali metodologie di monitoraggio degli inquinanti nelle diverse matrici ambientali (aria, acqua, suolo). Ha competenze sulle metodologie di campionamento, stoccaggio e trattamento del campione e sulle principali tecniche analitiche per la determinazione dei contaminanti prioritari. Conosce le principali tecniche strumentali di analisi utilizzate in campo ambientale ed è in possesso delle competenze teoriche e pratiche per pianificare e ottimizzare un'indagine analitica ambientale.
Ha competenze sulle normative di certificazione ambientale nel quadro Europeo: Norme ISO e regolamento EMAS; strumenti di analisi e procedure di gestione per l'ottenimento delle diverse tipologie di certificazione ambientale quali metodologia della Valutazione del ciclo di Vita del Sistema Integrato di Monitoraggio Ambientale, Analisi di Rischio, etichettatura Ambientale e loro fasi di approccio. Conosce le linee guida per la realizzazione di un ecobilancio di un sistema produttivo, la valutazione degli impatti ambientali diretti ed indiretti, la definizione delle possibili linee di azione. Ha competenze sui principi di utilizzo di software per l'elaborazione di uno studio del Ciclo di Vita dei processi e dei prodotti e l'adozione di strumenti di validazione e certificazione.
Ha competenze sulla produzione di energia e sullo scenario italiano ed internazionale di utilizzo di combustibili fossili e fonti alternative.
Ha competenze su energie rinnovabili: efficienza dei sistemi di produzione, potenzialità e fattori limitanti. Impatti ambientali, diretti ed indiretti, derivanti dai diversi processi di produzione. Recupero e risparmio energetico derivante da una corretta gestione dei rifiuti, tecnologie e procedure nella produzione di Energia alternative e sostenibili.
Ha competenze sulle tecnologie per l'ambiente, la gestione e il riciclo dei rifiuti: Principi di funzionamento delle principali tecniche di trattamento di effluenti liquidi e gassosi. Elementi di progettazione funzionale e di verifica degli apparati. Aspetti impiantistici connessi a ciascuna operazione.
Ha conoscenze per la corretta analisi della gestione dei rifiuti e comprende l'utilizzabilità e i limiti delle tecnologie più diffuse. Conosce gli strumenti teorici per orientarsi nella scelta di tecnologie attuali e future attraverso la corretta analisi dei parametri chimico-fisici, termodinamici e fluidodinamici chiave di ciascuna tecnologia.
Conosce le problematiche legate al Riciclo dei Rifiuti all'interno di un Sistema Integrato di Gestione ed nel contesto normativo nazionale ed europeo. Conosce le tecniche per il recupero e la valorizzazione di materia ed energia per la Sostenibilità ambientale.
Conosce le Migliori Tecniche Disponibili (BAT) e le condizioni di esercizio dei processi e controlli ambientali.
Ha competenze di impianti chimici: bilanci integrali di materia ed energia; moto dei fluidi; trasmissione del calore e scambiatori di calore; trasporto interfacciale di materia.
Principali tipologie di reattori chimici ed elementi di progettazione e verifica funzionale. Principi di funzionamento di selezionati processi di separazione ed elementi di progettazione, verifica e scelta delle relative apparecchiature.
Ha competenze di chimica industriale e scienza dei polimeri: principali classi di reazioni e materie prime utilizzate nella produzione chimica industriale. Conoscenze sulla conduzione e sulla valutazione dei parametri di efficienza delle reazioni chimiche in processi chimici industriali e degli aspetti legati alla sicurezza e alla compatibilità ambientale.
Conosce le principali metodologie di sintesi chimica di materiali polimerici, le relazioni struttura – proprietà e le tecniche per la loro caratterizzazione, recupero e riciclo.

Contatto con le realtà Aziendali.
Le conoscenze e le capacità di comprensione acquisite nel corso degli studi sono state finalizzate attraverso un tirocinio applicativo pre-laurea da svolgersi presso Aziende pubbliche o private.
Il raggiungimento delle capacità di comprensione e di applicazione delle conoscenze e sopraelencate avviene in prima istanza tramite la riflessione critica sui testi proposti per lo studio individuale e attraverso l'applicazione pratica delle nozioni apprese in attività di laboratorio integrate nei corsi attivati nei settori scientifico-disciplinari elencati tra le attività formative di base e caratterizzanti. . La capacità di applicare conoscenze alla soluzione di problemi reali dell'industria chimica è anche parte importante dei corsi attivati nei SSD elencati tra le Attività Formative Affini e Integrative. Da non dimenticare infine la possibilità di acquisire conoscenze applicative anche di nicchia attraverso le attività proposte che lo studente può autonomamente scegliere.
Particolare importanza ha poi il contatto con le realtà aziendali che avviene attraverso la frequenza agli stages e tirocini presso imprese, enti pubblici o privati.
Le verifiche consistono in esami scritti e/o orali, in relazioni o attività di problem solving e prevedono lo svolgimento di specifici compiti in cui lo studente dimostra la padronanza di strumenti, metodologie e autonomia critica.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Il Laureato
ha capacità di programmare e condurre un esperimento; progettarne i tempi e le modalità, esercitare capacità autonoma di giudizio nel valutare e quantificare il risultato. Ha elevata capacità organizzativa, rigoroso rispetto dei tempi. Ha capacità di analisi ed elevata attenzione al dettaglio.
L'autonomia di giudizio e la capacità di programmare e condurre un esperimento viene sviluppata in particolare durante le esercitazioni, i seminari organizzati e la preparazione di elaborati nell'ambito di insegnamenti e corsi di laboratorio attivati nei SSD elencati tra le Attività Formative di Base, Caratterizzanti e Affini e Integrative.
La verifica dell'acquisizione dell'autonomia di giudizio avviene con la valutazione effettuata da parte dei responsabili delle attività di laboratorio del grado di autonomia e capacità di lavorare, anche in gruppo, durante l'attività sperimentale svolta. Importante è anche la valutazione degli insegnamenti del piano di studio individuale dello studente.

ABILITÀ COMUNICATIVE:
Il Laureato
ha capacità di comunicare in forma scritta e orale nella propria lingua ed in un'altra europea principale; abilità interpersonali, capacità di interagire con altre persone e di condurre attività in collaborazione.
Le abilità comunicative scritte ed orali sono sviluppate particolarmente in occasione di seminari , esercitazioni ed altre attività formative che prevedono la preparazione di relazioni e documenti scritti e l'esposizione dei medesimi utilizzando anche strumenti multimediali o dimostrazioni al computer . L'acquisizione e la valutazione/ verifica del conseguimento delle abilità comunicative sopraelencate sono previste inoltre tramite la redazione dell'Elaborato Finale e la discussione del medesimo.
In tutte le attività di esercitazione in aula ed in laboratorio, gli studenti sono comunque incoraggiati ad intervenire pubblicamente per migliorare la propria capacità di descrivere in modo chiaro e comprensibile eventuali dubbi e/o richieste di chiarimento su argomenti specifici.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Il Laureato
ha acquisito un metodo di studio, capacità di continuare la propria formazione professionale, capacità di lavorare per obiettivi in gruppo o autonomamente. È dotato di curiosità e attitudine allo sviluppo e al continuo aggiornamento delle conoscenze dello sviluppo scientifico e tecnologico, del mercato e dei prodotti esistenti. È capace di adattarsi ad ambiti di lavoro e tematiche diverse, di reperire e vagliare fonti di informazione, dati, letteratura chimica.
Le capacità di apprendimento sono conseguite nel percorso di studio nel suo complesso, con riguardo in particolare allo studio e all'attività svolta per la preparazione della prova finale.
La capacità di apprendimento viene valutata attraverso forme di verifica continua durante le attività formative, richiedendo la presentazione di dati reperiti autonomamente, mediante l'attività di tutorato nello svolgimento di progetti e mediante la valutazione della capacità di auto-apprendimento maturata durante lo svolgimento dell'attività relativa alla prova finale.