2. testo “Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power, Second Edition”, Ed. R. C. Brown DOI:10.1002/9781119417637
(Accesso da rete di Ateneo -> https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119417637)
Obiettivi Formativi
CA1: Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici/elettrici/propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
CA3: Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi e/o innovativi
CA5: Identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria industriale, in particolare energetica.
CA7: Analizzare, progettare e gestire sistemi integrati innovativi ad energie rinnovabili, sostenibilità e impatto ambientale ed economico
CA8: Capacità di analizzare le tecnologie degli impianti, dei componenti e dei processi e metodi dell'ingegneria e le loro implicazioni economiche
CA9: Capacità di combinare teoria e pratica per risolvere problemi di ingegneria multidisciplinari
CA10: Abilità comunicative per comunicare e trasferire informazioni, idee, soluzioni a specialisti e non, in italiano e inglese
CC1: Approfondimento delle conoscenze in ambito energetico ed elettrico.
CC8: Risorse energetiche rinnovabili, tecnologie a basso impatto ambientale: caratteristiche e disponibilità, tecnologie consolidate e innovative di sfruttamento, sostenibilità energetica, economica ed ambientale.
CC10: Contesto multidisciplinare dell'ingegneria energetica e orientamento al problem solving, che parte dal problema per risalire alle cause e alle possibili misure per affrontarle, tipicamente multidisciplinari.
CT3: Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4: Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
Prerequisiti
matematica, fisica, fisica tecnica, sistemi energetici
Metodi Didattici
Lezioni frontali in aula, seminari ed esercitazioni
Altre Informazioni
Consultare il sito ufficiale dell'insegnamento, per l'accesso chiedere
informazioni al docente: MOODLE https://e-l.unifi.it/
Modalità di verifica apprendimento
Esame Orale.
Lo studente dovrà dimostrare di avere approfondito le proprie conoscenze in ambito energetico (CC1), di avere compreso quali sono le risorse energetiche rinnovabili e le tecnologie a basso impatto ambientale (CC8), posizionandole criticamente nel più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria energetica (CC10).
L'esame orale (CA10) includerà domande aperte (CA9) di applicazioni delle tecnologie discusse a lezione nell'ambito dell'ingegneria energetica (CA5-7-8), per rispondere alle quali lo studente dovrà argomentare (CT3), ed è incoraggiato il ricorso a schemi di impianto e processo (block/process flow diagrams) quale ausilio alla dicussione (CT4). Lo studente dovrà inoltre distrare di avere acquisito capacità di analizzare un problema (CA1) e progettare a partire da un set di condizioni al contorno (CA3).
Programma del corso
PARTE 1 LA RISORSA
1.1 Tipologie di biomasse. Principali componenti della biomassa.
1.2 Colture forestali ed agricole
1.3 Colture energetiche
1.4 Residui agroindustriali e residui agricoli
1.5 Microalghe e macroalghe
1.6 Caratteristiche chimico-fisiche della biomassa solida. Tecniche analitiche per la caratterizzazione dei biocombustibili solidi.
PARTE 2 LE TECNOLOGIE DI PRETRATTAMENTO
2.1 Essiccaggio: tecnologie, consumi energetici
2.2 La cippatura
2.3 Compattazione: pellets e briquettes
PARTE 3 LE TECNOLOGIE DI CONVERSIONE ENERGETICA
3.1 Combustione: tipologie di impianti domestici ed industriali
3.2 Torrefazione della biomassa.
3.3 Pirolisi della biomassa: pirolisi lenta, intermedia e veloce. Prodotti della pirolisi.
3.4 Gassificazione di biomassa. Processi, tecnologie ed impianti.
3.5 Digestione anaerobica e produzione di biogas. Materie prime, caratteristiche del biogas.
3.6 Utilizzo di biogas per la generazione di energia elettrica e la cogenerazione
3.7 Utilizzo di olii di pirolisi per la generazione di energia elettrica e la cogenerazione
3.8 Utilizzo di gas di gassificazione per la generazione di energia elettrica e la cogenerazione
PARTE 4 I BIOCARBURANTI
4.1 Richiami di Chimica Organica. I combustibili
4.2 Biocombustibili liquidi per trasporti. Introduzione ai biocarburanti di prima e seconda generazione (advanced biofuels).
4.3 Biocarburanti di prima generazione. Olio vegetale puro: materie prime, processi ed impianti.
4.4 Biocarburanti di prima generazione. Biodiesel: materie prime, processi ed impianti.
4.5 Biocarburanti di prima generazione. Bioetanolo: materie prime, processi ed impianti.
4.6 Biocarburanti di seconda generazione. Biocarburanti di sintesi (BTL): materie prime, processi ed impianti.
4.7 Biocarburanti di seconda generazione. Bioetanolo da lignocellulosico: materie prime, processi ed impianti.
4.8 Microalghe. Tecnologie di coltivazionie di biomasse algali tramite fotobioreattori e vasche aperte.
5.9 Utilizzo di biocarburanti in motori
4.10 La Chimica Verde
PARTE 5 POLITICHE, SOSTENIBILITA’ E ASPETTO ECONOMICI OF BIOENERGY
5.1 Cenni su Politiche Europee e Nazionali
5.2 Cenni su sostenibilità e LCA
5.3 Cenni sugli aspetti economici
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile