APPLICATION OF ULTRASONIC WAVES IN SUSTAINABLE CHEMISTRY

L'insegnamento fa parte delle attività della Laurea Magistrale in Chimica e Tecnologie Sostenibili. Introduce un nuovo approccio agli studenti in questo campo. Inizialmente l'insegnamento istruisce gli studenti sui principi generali della cavitazione acustica, sulla dinamica delle bolle e sui fattori che influenzano il processo di cavitazione. La parte successiva incorpora una serie di applicazioni degli ultrasuoni nella chimica sostenibile. La parte finale analizza la gamma di apparecchiature ad ultrasuoni disponibili nei laboratori e i progressi compiuti verso la diffusione delle apparecchiature ad ultrasuoni.

Conoscenza e comprensione: Gli studenti avranno familiarità con le conoscenze di base degli ultrasuoni e comprenderanno il meccanismo degli effetti degli ultrasuoni su diversi sistemi. Conosceranno inoltre le variabili che influenzano la sonicazione dei sistemi e come controllare gli effetti degli ultrasuoni sui sistemi.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che completano l'insegnamento comprendono i principi degli ultrasuoni e saranno in grado di applicare le conoscenze acquisite in ulteriori progetti di studio nel campo della chimica e della tecnologia sostenibile. In particolare, l'applicazione degli ultrasuoni in diversi sistemi può facilitare il processo molto più facilmente rispetto ai metodi convenzionali.
Autonomia di giudizio: Durante il corso, gli studenti lavoreranno in modo tale da poter esprimere le proprie opinioni in modo indipendente sui diversi argomenti discussi in classe.
Capacità di comunicazione: Le abilità comunicative saranno rafforzate in classe e si stabilirà una comunicazione attiva tra gli studenti e l'insegnante. In una classe attiva, l'insegnante pone domande appropriate durante il corso per far partecipare gli studenti alla discussione.
Capacità di apprendimento:
Gli studenti devono
a) prepararsi alla partecipazione attiva in classe studiando in anticipo;
b) concentrarsi durante la lezione sugli argomenti presentati;
c) prendere appunti e sottolineare i punti importanti presentati dall'insegnante;
d) chiedere e discutere con l'insegnante nei casi in cui l'argomento non sia chiaro.

L'iscrizione è aperta a studenti con un'adeguata formazione in chimica/ingegneria.

Introduzione agli ultrasuoni, Che cosa sono gli ultrasuoni? La sonochimica, Origine degli effetti della sonochimica, Tipi di reazione sonochimica, Vantaggi della sonochimica, Applicazioni degli ultrasuoni in chimica.
Sintesi sostenibile di materiali assistita da ultrasuoni, Introduzione, Modifica di superfici, Processi di metallizzazione, Metodi assistiti da ultrasuoni per la sintesi di nanomateriali, Pirolisi con spray a ultrasuoni.
Strategie sostenibili per l'ingegneria delle particelle utilizzando gli ultrasuoni, Tecniche di miglioramento della solubilità, Applicazioni nell'ingegneria delle particelle farmaceutiche.
Strategie verdi e sostenibili per la sintesi organica assistita da ultrasuoni, Applicazioni degli ultrasuoni nella sintesi organica, Tipi di reazioni di sintesi nella chimica organica.
Sostenibilità nella sintesi di polimeri assistita da ultrasuoni, Polimerizzazione a radicali liberi, Effetto degli ultrasuoni sui polimeri, Sintesi polimerica a ultrasuoni, Sintesi sonochimica di nanocompositi polimerici.
Sonoelettrochimica e sostenibilità, Sistemi sonoelettrochimici, Uso degli ultrasuoni nell'elettrochimica, Sonoelettrochimica e corrosione, Sonoelettrolimerizzazione, Sonoelettrochimica ambientale, Produzione sonoelettrochimica di nanomateriali.
Gli ultrasuoni come tecnologia sostenibile per il trattamento delle acque e delle acque reflue, Applicazione della tecnologia a ultrasuoni nel trattamento delle acque e delle acque reflue, Proprietà dei contaminanti, Degradazione della materia organica naturale, Filtrazione a membrana nei processi di trattamento delle acque e delle acque reflue, Integrità delle membrane sotto irradiazione a ultrasuoni, Effetti della chimica delle soluzioni sul controllo a ultrasuoni del fouling delle membrane.
Sonocatalisi: Un potenziale percorso sostenibile per la degradazione degli inquinanti nelle acque reflue, Vantaggi della degradazione assistita dagli ultrasuoni, Ruolo delle particelle solide nella degradazione sonocatalitica, Integrazione della sonocatalisi con processi fotoassistiti per il trattamento delle acque reflue.
Applicazione degli ultrasuoni per il trattamento dei suoli contaminati: Un approccio sostenibile, Principali tipi di inquinanti nel suolo e nei sedimenti, Vantaggi delle tecnologie di bonifica nell'uso degli ultrasuoni, Effetto degli ultrasuoni sul desorbimento dei contaminanti organici, Ultrasuoni come processo di assistenza nella bonifica dei terreni contaminati da sostanze organiche.
Digestione anaerobica dei fanghi assistita da ultrasuoni per uno sviluppo industriale sostenibile, Tecnologie di trattamento dei fanghi, Digestione anaerobica, Tecnologia a ultrasuoni e digestione anaerobica, Parametri efficaci sulla velocità del processo di digestione, Meriti della biotecnologia anaerobica, Meriti della tecnologia a ultrasuoni.

Sonochemistry: New Opportunities for Green Chemistry, Gregory Chatel, 2017, ISBN: 978-1-78634-127-3.
Ultrasonics: Fundamentals, Technologies, and Applications, Ensminger D., Bond L.J., CRC Press, Boca Raton (FL, USA), 2011.
Handbook on applications of ultrasound: sonochemistry for sustainability, Chen D., Sharma S.K. Mudhoo A., CRC Press, Boca Raton (FL, USA), 2011.

Il voto dell'insegnamento è definito dall'esito dell'esame finale (scritto), che consisterà in una serie di domande sugli argomenti trattati a lezione. Inoltre, ogni studente dovrà fare una breve presentazione di 20 minuti sul tema selezionato relativo all'insegnamento.
Il voto finale consiste nel voto della prova scritta (70%) e nel voto della presentazione (30%).

Il corso è tenuto attraverso lezioni che spiegano i principi di base e la teoria della disciplina. La presentazione in power-point è supportata da esempi presentati alla lavagna.

Inglese

scritto e orale