87302 - TECNOLOGIE PLASMA PER APPLICAZIONI ENERGETICHE AMBIENTALI E BIOMEDICALI T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Il presente corso si propone di fornire le basi per una comprensione delle problematiche connesse al sempre crescente utilizzo di plasmi nel campo biomedicale, energetico ed ambientale, indicando i principi fisici ed ingegneristici alla base delle più importanti applicazioni, già consolidate o in via di sviluppo.

Programma/Contenuti

Le applicazioni in campo biomedicale, energetico ed ambientale sono caratterizzate dal comune bisogno di trattamenti innovativi e avanzati che modifichino le proprietà di differenti materiali (che possono presentarsi in fase liquida, solida o gassosa ed essere persino materiali biologici). Il plasma, gas ionizzato in grado di condurre calore ed elettricità e che consiste di elettroni, ioni, neutri e specie radicaliche, ha uno straordinario potenziale legato ai numerosi agenti attivi prodotti che conferiscono alla tecnologia la versatilità necessaria per adattarsi anche alle applicazioni più innovative e complesse. Controllare le caratteristiche del plasma e ottimizzarle per specifiche applicazioni richiede competenze fisiche e ingegneristiche (di progetto e di prodotto) coniugate alla aggressione dei problemi da risolvere con un approccio fortemente interdisciplinare.
Dopo una breve introduzione mirata a fornire agli studenti alcune informazioni fondamentali sulla natura del plasma, ci si focalizzerà sulle sue applicazioni nei tre settori: biomedicale, energetico e ambientale. In particolare verranno illustrati alcuni dei seguenti argomenti, partendo dalle tecnologie più consolidate e proseguendo con quelle più innovative:

Fondamentali sulla produzione via plasma di specie attive e radiazione (radiazione UV, campi elettrici e magnetici)

  1. Generazione di plasmi di non equilibrio a pressione atmosferica ed a bassa pressione.
  2. Costituenti del plasma: radiazione UV, campi elettromagnetici, elettroni, ioni, neutri, calore.
  3. Interazione del plasma con la materia.

Applicazioni biomediche dei plasmi

  1. Sistemi di produzione di ozono e altre specie reattive per la disinfezione di solidi e liquidi.
  2. Tecnologie plasma per il contenimento delle infezioni nosocomiali (sistemi di sterilizzazione e abbattimento di carica batterica).
  3. Plasmi per la modifica superficiale di materiali utilizzati in ambito medicale: cleaning, deposizione, sputtering e ion implantation.
  4. Dispositivi biomedicali basati su plasmi utilizzati per coagulazione e cauterizzazione di ferite, come strumentazione chirurgica ed a supporto di terapie dermatologiche.
  5. Trattamenti plasma assistiti diretti e via liquidi attivati plasma per il trattamento di tessuti tumorali, le applicazioni in ambito dentale e la disinfezione di ferite croniche ed ulcere.

Applicazioni dei plasmi in ambito energetico

  1. Plasma catalisi per l’abbattimento di CO2 e produzione di syngas (CO+O2).
  2. Combustione plasma assistita per l'aumento delle prestazioni e il controllo delle emissioni inquinanti (in motori e in turbine a gas).
  3. Valorizzazione energetica di gas di scarto da processi convenzionali ed innovativi di estrazione petrolifera (liquefazione e reforming plasma assistiti).

Applicazioni plasmi in ambito ambientale

  1. Abbattimento plasma assistito di inquinanti organici ed inorganici in fase liquida (con particolare attenzione all’impiego di questi processi per applicazioni energetiche).
  2. Abbattimento plasma assistito di inquinanti organici ed inorganici in fase gassosa.
  3. Processi basati su plasmi termici per la inertizzazione di rifiuti (nucleari di medio-bassa attività o fly-ashes da processi di termovalorizzazione)

 

Testi/Bibliografia

  • Materiali forniti dal docente
  • A. Fridman, Plasma Chemistry, Cambridge University Press, Cambridge UK (2008)
  • M. Laroussi, M.G. Kong, G. Morfill,W. Stolz, Plasma medicine, Cambridge University Press, Cambridge UK (2012)
  • R. d'Agostino, P. Favia, C. Oehr, M. R. Wertheimer, Plasma Processes and Polymers, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA (2005)
  • V. I. Parvulescu, M. Magureanu, P. Lukes. Plasma Chemistry and Catalysis in Gases and Liquids, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA (2012)

Metodi didattici

Lezioni con supporto di videoproiettore

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova orale con eventuale discussione di una relazione scritta su uno dei temi trattati nel corso

Strumenti a supporto della didattica

Accessibilità alle strumentazioni del LABORATORIO DI TECNOLOGIE DEI MATERIALI E APPLICAZIONI INDUSTRIALI DEI PLASMI del DIN in Via Terracini 28, Bologna

Link ad altre eventuali informazioni

http://plasmagroup.ing.unibo.it/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Gherardi

Consulta il sito web di Vittorio Colombo

Consulta il sito web di Romolo Laurita