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Biopolimeri Per Applicazioni Industriali 2025/2026
Programma di Biopolimeri Per Applicazioni Industriali:
Una parte iniziale è dedicata ai polimeri sintetici ed alle loro applicazioni (10 ore). Polimeri sintetici, polimeri semi-sintetici e polimeri naturali. Plastica, numeri della plastica, inquinamento da plastica, microplastiche, direttiva Single Use Plastic (EU2019/904). Classificazione dei polimeri, sintesi di polimeri plastici, relazioni struttura-proprietà. Additivi della plastica. Stato solido dei polimeri: polimeri amorfi e cristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Termodinamica e cinetica di cristallizzazione in sistemi macromolecolari. Tatticità. Materiali elastomerici. Materiali termoindurenti. Una seconda parte riguarda i polimeri naturali (proteine, polisaccaridi, poliesteri, lignina, PLA, PHA) e le bioplastiche. (8 ore). Polimeri naturali: polisaccaridi, proteine, poliesteri, polinucleotidi, poliisoprene, poliidrossialcanoati. Proprietà chimico-fisiche e di self-assembly. Biopolimeri da fermentazione batterica: PHA. Biopolimeri da processi biotecnologici: PLA. Bioplastiche da polimeri naturali. Definizione di bioplastica, classificazione delle bioplastiche. Bioplastiche bio-based e biodegradabili, bioplastiche fossil-based e biodegradabili, bioplastiche bio-based e non biodegradabili. Sintesi e caratteristiche. Definizione di biodegradabilità e compostabilità. Definizione di bio-based. Normative di riferimento. Trend di mercato. Una terza parte riguarda le tecniche di caratterizzazione dei materiali e loro lavorazione industriale (10 ore). Tecniche di caratterizzazione termica (DSC) e spettroscopica di polimeri naturali (Raggi X, FTIR, UV-Visibile). Tecniche di caratterizzazione meccanica di polimeri naturali: prove meccaniche, curva sforzo-deformazione e relazione con la struttura dei materiali. Viscosità. Tecniche di caratterizzazione reologica di polimeri naturali. Tecniche di lavorazione industriale dei materiali polimerici. Un'ultima parte riguarda le applicazioni dei polimeri naturali in ambito energetico (6 ore). Applicazione dei polimeri naturali nelle celle solari. Fotosintesi naturale. Spettroelettrochimica. Teoria dei processi di trasferimento elettronico a stato fondamentale e fotoindotto. Teoria di Marcus. Celle solari. Laboratorio (24 ore): ideazione, progettazione e sintesi di nuovi materiali a base di polimeri naturali. Il laboratorio sarà guidato dal docente ma gestito in maniera autonoma dagli studenti, al fine di concorrere all'autonomia dello studente. Attività di laboratorio, alternate a lezioni teoriche a supporto delle esperienze pratiche, sono previste con cadenza settimanale, a partire dalla seconda settimana di corso. Gli studenti svolgeranno attività pratiche in laboratorio, divisi in piccoli gruppi, in cui verrà richiesto un lavoro attivo di definizione di un protocollo di estrazione di un biopolimero a partire da una biomassa di scarto, selezionata dagli studenti stessi durante uno studio di letteratura effettuato in aula e assistito dal docente. In una seconda fase gli studenti determineranno una strategia di sintesi di un biomateriale a base del polimero ottenuto nella fase precedente. Ulteriori attività di laboratorio prevedono la misura della permeabilità al vapore acqueo di un film bioplastico e la preparazione e l’assemblaggio di una DSSC, in cui le molecole fotosensibili vengono ottenute tramite estrazione da matrici naturali. Visita di alcuni spin-off di Ateneo, per la comprensione degli sviluppi applicativo-commerciali della ricerca di base.
Una parte iniziale è dedicata ai polimeri sintetici ed alle loro applicazioni (10 ore). Polimeri sintetici, polimeri semi-sintetici e polimeri naturali. Plastica, numeri della plastica, inquinamento da plastica, microplastiche, direttiva Single Use Plastic (EU2019/904). Classificazione dei polimeri, sintesi di polimeri plastici, relazioni struttura-proprietà. Additivi della plastica. Stato solido dei polimeri: polimeri amorfi e cristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Termodinamica e cinetica di cristallizzazione in sistemi macromolecolari. Tatticità. Materiali elastomerici. Materiali termoindurenti. Una seconda parte riguarda i polimeri naturali (proteine, polisaccaridi, poliesteri, lignina, PLA, PHA) e le bioplastiche. (8 ore). Polimeri naturali: polisaccaridi, proteine, poliesteri, polinucleotidi, poliisoprene, poliidrossialcanoati. Proprietà chimico-fisiche e di self-assembly. Biopolimeri da fermentazione batterica: PHA. Biopolimeri da processi biotecnologici: PLA. Bioplastiche da polimeri naturali. Definizione di bioplastica, classificazione delle bioplastiche. Bioplastiche bio-based e biodegradabili, bioplastiche fossil-based e biodegradabili, bioplastiche bio-based e non biodegradabili. Sintesi e caratteristiche. Definizione di biodegradabilità e compostabilità. Definizione di bio-based. Normative di riferimento. Trend di mercato. Una terza parte riguarda le tecniche di caratterizzazione dei materiali e loro lavorazione industriale (10 ore). Tecniche di caratterizzazione termica (DSC) e spettroscopica di polimeri naturali (Raggi X, FTIR, UV-Visibile). Tecniche di caratterizzazione meccanica di polimeri naturali: prove meccaniche, curva sforzo-deformazione e relazione con la struttura dei materiali. Viscosità. Tecniche di caratterizzazione reologica di polimeri naturali. Tecniche di lavorazione industriale dei materiali polimerici. Un'ultima parte riguarda le applicazioni dei polimeri naturali in ambito energetico (6 ore). Applicazione dei polimeri naturali nelle celle solari. Fotosintesi naturale. Spettroelettrochimica. Teoria dei processi di trasferimento elettronico a stato fondamentale e fotoindotto. Teoria di Marcus. Celle solari. Laboratorio (24 ore): ideazione, progettazione e sintesi di nuovi materiali a base di polimeri naturali. Il laboratorio sarà guidato dal docente ma gestito in maniera autonoma dagli studenti, al fine di concorrere all'autonomia dello studente. Attività di laboratorio, alternate a lezioni teoriche a supporto delle esperienze pratiche, sono previste con cadenza settimanale, a partire dalla seconda settimana di corso. Gli studenti svolgeranno attività pratiche in laboratorio, divisi in piccoli gruppi, in cui verrà richiesto un lavoro attivo di definizione di un protocollo di estrazione di un biopolimero a partire da una biomassa di scarto, selezionata dagli studenti stessi durante uno studio di letteratura effettuato in aula e assistito dal docente. In una seconda fase gli studenti determineranno una strategia di sintesi di un biomateriale a base del polimero ottenuto nella fase precedente. Ulteriori attività di laboratorio prevedono la misura della permeabilità al vapore acqueo di un film bioplastico e la preparazione e l’assemblaggio di una DSSC, in cui le molecole fotosensibili vengono ottenute tramite estrazione da matrici naturali. Visita di alcuni spin-off di Ateneo, per la comprensione degli sviluppi applicativo-commerciali della ricerca di base.
Una parte iniziale è dedicata ai polimeri sintetici ed alle loro applicazioni (10 ore). Polimeri sintetici, polimeri semi-sintetici e polimeri naturali. Plastica, numeri della plastica, inquinamento da plastica, microplastiche, direttiva Single Use Plastic (EU2019/904). Classificazione dei polimeri, sintesi di polimeri plastici, relazioni struttura-proprietà. Additivi della plastica. Stato solido dei polimeri: polimeri amorfi e cristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Termodinamica e cinetica di cristallizzazione in sistemi macromolecolari. Tatticità. Materiali elastomerici. Materiali termoindurenti. Una seconda parte riguarda i polimeri naturali (proteine, polisaccaridi, poliesteri, lignina, PLA, PHA) e le bioplastiche. (8 ore). Polimeri naturali: polisaccaridi, proteine, poliesteri, polinucleotidi, poliisoprene, poliidrossialcanoati. Proprietà chimico-fisiche e di self-assembly. Biopolimeri da fermentazione batterica: PHA. Biopolimeri da processi biotecnologici: PLA. Bioplastiche da polimeri naturali. Definizione di bioplastica, classificazione delle bioplastiche. Bioplastiche bio-based e biodegradabili, bioplastiche fossil-based e biodegradabili, bioplastiche bio-based e non biodegradabili. Sintesi e caratteristiche. Definizione di biodegradabilità e compostabilità. Definizione di bio-based. Normative di riferimento. Trend di mercato. Una terza parte riguarda le tecniche di caratterizzazione dei materiali e loro lavorazione industriale (10 ore). Tecniche di caratterizzazione termica (DSC) e spettroscopica di polimeri naturali (Raggi X, FTIR, UV-Visibile). Tecniche di caratterizzazione meccanica di polimeri naturali: prove meccaniche, curva sforzo-deformazione e relazione con la struttura dei materiali. Viscosità. Tecniche di caratterizzazione reologica di polimeri naturali. Tecniche di lavorazione industriale dei materiali polimerici. Un'ultima parte riguarda le applicazioni dei polimeri naturali in ambito energetico (6 ore). Applicazione dei polimeri naturali nelle celle solari. Fotosintesi naturale. Spettroelettrochimica. Teoria dei processi di trasferimento elettronico a stato fondamentale e fotoindotto. Teoria di Marcus. Celle solari. Laboratorio (24 ore): ideazione, progettazione e sintesi di nuovi materiali a base di polimeri naturali. Il laboratorio sarà guidato dal docente ma gestito in maniera autonoma dagli studenti, al fine di concorrere all'autonomia dello studente. Attività di laboratorio, alternate a lezioni teoriche a supporto delle esperienze pratiche, sono previste con cadenza settimanale, a partire dalla seconda settimana di corso. Gli studenti svolgeranno attività pratiche in laboratorio, divisi in piccoli gruppi, in cui verrà richiesto un lavoro attivo di definizione di un protocollo di estrazione di un biopolimero a partire da una biomassa di scarto, selezionata dagli studenti stessi durante uno studio di letteratura effettuato in aula e assistito dal docente. In una seconda fase gli studenti determineranno una strategia di sintesi di un biomateriale a base del polimero ottenuto nella fase precedente. Ulteriori attività di laboratorio prevedono la misura della permeabilità al vapore acqueo di un film bioplastico e la preparazione e l’assemblaggio di una DSSC, in cui le molecole fotosensibili vengono ottenute tramite estrazione da matrici naturali. Visita di alcuni spin-off di Ateneo, per la comprensione degli sviluppi applicativo-commerciali della ricerca di base.
Una parte iniziale è dedicata ai polimeri sintetici ed alle loro applicazioni (10 ore). Polimeri sintetici, polimeri semi-sintetici e polimeri naturali. Plastica, numeri della plastica, inquinamento da plastica, microplastiche, direttiva Single Use Plastic (EU2019/904). Classificazione dei polimeri, sintesi di polimeri plastici, relazioni struttura-proprietà. Additivi della plastica. Stato solido dei polimeri: polimeri amorfi e cristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Termodinamica e cinetica di cristallizzazione in sistemi macromolecolari. Tatticità. Materiali elastomerici. Materiali termoindurenti. Una seconda parte riguarda i polimeri naturali (proteine, polisaccaridi, poliesteri, lignina, PLA, PHA) e le bioplastiche. (8 ore). Polimeri naturali: polisaccaridi, proteine, poliesteri, polinucleotidi, poliisoprene, poliidrossialcanoati. Proprietà chimico-fisiche e di self-assembly. Biopolimeri da fermentazione batterica: PHA. Biopolimeri da processi biotecnologici: PLA. Bioplastiche da polimeri naturali. Definizione di bioplastica, classificazione delle bioplastiche. Bioplastiche bio-based e biodegradabili, bioplastiche fossil-based e biodegradabili, bioplastiche bio-based e non biodegradabili. Sintesi e caratteristiche. Definizione di biodegradabilità e compostabilità. Definizione di bio-based. Normative di riferimento. Trend di mercato. Una terza parte riguarda le tecniche di caratterizzazione dei materiali e loro lavorazione industriale (10 ore). Tecniche di caratterizzazione termica (DSC) e spettroscopica di polimeri naturali (Raggi X, FTIR, UV-Visibile). Tecniche di caratterizzazione meccanica di polimeri naturali: prove meccaniche, curva sforzo-deformazione e relazione con la struttura dei materiali. Viscosità. Tecniche di caratterizzazione reologica di polimeri naturali. Tecniche di lavorazione industriale dei materiali polimerici. Un'ultima parte riguarda le applicazioni dei polimeri naturali in ambito energetico (6 ore). Applicazione dei polimeri naturali nelle celle solari. Fotosintesi naturale. Spettroelettrochimica. Teoria dei processi di trasferimento elettronico a stato fondamentale e fotoindotto. Teoria di Marcus. Celle solari. Laboratorio (24 ore): ideazione, progettazione e sintesi di nuovi materiali a base di polimeri naturali. Il laboratorio sarà guidato dal docente ma gestito in maniera autonoma dagli studenti, al fine di concorrere all'autonomia dello studente. Attività di laboratorio, alternate a lezioni teoriche a supporto delle esperienze pratiche, sono previste con cadenza settimanale, a partire dalla seconda settimana di corso. Gli studenti svolgeranno attività pratiche in laboratorio, divisi in piccoli gruppi, in cui verrà richiesto un lavoro attivo di definizione di un protocollo di estrazione di un biopolimero a partire da una biomassa di scarto, selezionata dagli studenti stessi durante uno studio di letteratura effettuato in aula e assistito dal docente. In una seconda fase gli studenti determineranno una strategia di sintesi di un biomateriale a base del polimero ottenuto nella fase precedente. Ulteriori attività di laboratorio prevedono la misura della permeabilità al vapore acqueo di un film bioplastico e la preparazione e l’assemblaggio di una DSSC, in cui le molecole fotosensibili vengono ottenute tramite estrazione da matrici naturali. Visita di alcuni spin-off di Ateneo, per la comprensione degli sviluppi applicativo-commerciali della ricerca di base.