Il percorso formativo

Le materie di studio

Per la formazione di queste figure professionali, dall’alto profilo tecnico-scientifico, è stata necessaria l’acquisizione di competenze sulla gestione delle risorse territoriali; sulla produzione di biomasse; sui processi di bioconversione delle biomasse in biochemicals; sulla conversione dei biochemicals in materiali plastici; sulla gestione di un impianto pilota; sulla valutazione tecnico-economica della filiera agro-industriale attraverso la valutazione della sostenibilità del sistema produttivo, in termini di efficienza energetica e impatto ambientale.
Il percorso formativo, destinato a laureati, con laurea magistrale in materie tecnico scientifiche (Scienze Biotecnologiche, Scienze Chimiche, Scienze Agrarie, Ingegneria Chimica, Ingegneria dei Materiali, Scienze Biologiche) ha sviluppato le seguenti competenze:

Agronomia: gestione delle risorse territoriali, selezione e miglioramento genetico, produzione materiale di propagazione delle colture (semina, micropropagazione), tecniche di coltivazione sostenibile, meccanizzazione delle colture, coltivazione in ambienti marginali, tecniche di miglioramento della fertilità del suolo, relazioni tra stress ambientali e qualità delle biomasse ligno-cellulosiche, emissioni gas serra e impatto ambientale dei sistemi colturali.

Biotecnologie: tecniche di isolamento, selezione e coltivazione di microorganismi di interesse biotecnologico, loro caratterizzazione biochimica e biomolecolare e identificazione; produzione, purificazione e caratterizzazione di enzimi di interesse biotecnologico ottenuti sia mediante approccio coltivazione-dipendente che metagenomico, loro espressione ricombinante e mutagenesi rationale e random; sviluppo di mutanti naturali di microorganismi con migliori prestazioni biotecnologiche e miglioramento dei microorganismi mediante ingegneria genetica; tecniche (batch, fed-batch, continuo) di fermentazione e loro ottimizzazione per la produzione di biochemichals, dalla scala di laboratorio alla scala pilota.

Downstream dei biochemicals e sintesi chimica polimeri: tecnologie di separazione dei solidi (sedimentazione, filtrazione, centrifugazione). Tecnologie di purificazione prodotti (scambio ionico, elettroforesi, estrazione, distillazione, cristallizzazione). Chimica delle reazioni di polimerizzazione di addizione e condensazione. Caratterizzazione dei polimeri. Catalizzatori di polimerizzazione. Reattori di polimerizzazione. Cinetica di polimerizzazione. Controllo di processo.

Ingegneria dei materiali: Miscele polimeriche: richiami di termodinamica delle miscele, termodinamica statistica e la Teoria di Flory-Huggins, diagrammi di fase binari e ternari, curve binodali e spinodali, meccanismi di separazione di fase e morfologia delle miscele, modelli semiempirici per la previsione del comportamento di fase, modelli per la previsione della transizione vetrosa, effetti sulla cristallinità. Correlazione tra proprietà e processabilità: Cenni alle principali tecnologie di trasformazione (filmatura, schiumatura, soffiaggio di corpi cavi, stampaggio, filatura), il comportamento non-Newtoniano ed anomalie di flusso in campo elongazionale e di taglio, effetti della struttura (peso molecolare e distribuzione dei pesi molecolari, ramificazioni) sulle proprietà viscoelastiche dei fusi, comportamento reologico di sistemi eterogenei (miscele polimeriche, compositi), cristallizzazione in condizioni isotermiche e non isotermiche. Il processo di estrusione: i principi di funzionamento dell’estrusione, modellazione della fase di alimentazione, modellazione della fase di trasporto, modellazione del comportamento all’uscita. Tecnologie post- estrusione: i processi di filmatura, i processi di schiumatura.

Ingegneria dei processi: Ingegneria di processo applicata alla produzione di chemicals da fonti rinnovabili (es. biocombustibili), attraverso lo studio di alcuni processi chiave in cui l’approccio eco-sostenibile ha già trovato successo applicativo.

Analisi sistemica dell’impatto ambientale: Saper descrivere e valutare l’impatto ambientale con un approccio olistico di un sistema produttivo in termini di efficienza energetica, ridotto uso di risorse non rinnovabili e basse emissioni di inquinanti nell’ambiente. E’ stato utilizzato un approccio integrato tra l’analisi LCA (Life Cycle Assessment) e l’analisi eMergetica, in modo da apprendere l’uso di una serie di indicatori di efficienza e di sostenibilità ambientale per consentire di ottenere una valutazione più completa e significativa dell’impatto ambientale dei processi produttivi sia in “up-stream” che in “down-stream. LCA si basa sulle Norme ISO della serie 14040 (ISO 14040 – 14044, 2006) e consente di effettuare uno studio approfondito del prodotto o del processo produttivo considerando tutto il ciclo di vita (“dalla culla alla tomba” o meglio “dalla culla alla culla” in caso sia previsto anche il massimo riciclo/riuso dei materiali e delle emissioni). L’analisi eMergetica valuta gli input di ogni sistema (calcolati come prodotto tra il flusso inventariato e la corrispondente unit emergy value).

Analisi tecnico-economica della filiera: Studio dei parametri di profittabilità e fattibilità tecnica al fine di compiere analisi critiche comparative relative all’attrattività economica dell’investimento industriale.

L'articolazione del corso

Il corso ha avuto una durata di 1200 ore ripartite in tre grandi moduli: Modulo A - Approfondimento conoscenze specialistiche (formazione d’Aula) della durata di 600 ore che ha costituito il 50% dell’intero corso; Modulo B – Work experiences applicative con affiancamento a personale impegnato in attività di ricerca industriale e/o sviluppo sperimentale (480 ore per ciascun allievo); Modulo C - Apprendimento di conoscenze in materia di programmazione, gestione strategica, valutazione e organizzazione operativa dei progetti di ricerca industriale e/o sviluppo sperimentale che ha costituito il 10% del corso, constando di 120 ore.

L’obiettivo formativo del Modulo A, articolato in 20 submoduli, è stato quello di approfondire le discipline tecnico-scientifiche coinvolte nei processi sviluppati nel progetto di ricerca BioPoliS, ovvero: a) aspetti agronomici legati alla produzione e alla valorizzazione della biomassa, b) processi di trattamento della biomassa, c) processi di fermentazione e separazione prodotti, d) i processi di sintesi chimica, e) formulazioni e tecnologie di trasformazione materiali plastici.

Il Modulo B ha previsto l’affiancamento dei formandi al personale impegnato nel Progetto di Ricerca. Questa modalità didattica ha consentito alle risorse di completare il loro iter formativo, mettendo in pratica gli aspetti tecnici approfonditi nel modulo A.

Il Modulo C, invece, ha affrontato le seguenti materie: Finanza aziendale e contabilità di progetto; Quadro di riferimento nazionale e comunitario per i progetti di ricerca; Tecniche di gestione di progetti complessi: competenze tecniche e organizzative, gestionali e relazionali del Project Management; La proprietà intellettuale: Diritti d’autore e Diritti Connessi. Marchi e Brevetti. Il Valore Economico di un Brevetto.

Tutti gli argomenti sono stati affrontati attraverso una metodologia didattica interattiva, che ha previsto l’affiancamento all’analisi dei singoli argomenti di case study, esercitazioni e simulazioni.
In base alle informazioni disponibili e grazie all’uso di tecniche partecipatorie quali il brainstorming, nel corso delle esercitazioni pratiche i partecipanti sono stati coinvolti nell’identificazione dei problemi chiave da affrontare e nell’elaborazione del Quadro Logico.

In questa fase i discenti hanno Sviluppato due project work:
Arundo 6.6: Produzione di Nylon 6.6 100% di origine biologica a partire da biomasse lignocellulosiche.

Nasce dall’esigenza di offrire un’alternativa ecosostenibile alla produzione di polimeri normalmente ottenuti per via petrolchimica. Per produrre i precursori (building blocks) del Nylon 6,6 e propone di sfruttare fonti rinnovabili, come le biomasse vegetali non appartenenti alla catena alimentare che sono coltivate in zone a bassissima resa o in aree marginali.

Gruppo di lavoro: Teresa Maria Carusone; Michela Inverso; Andrea Causa, Guido Ranieri, Stefano Giacomelli, Filomena Monica Vella, Ettore Guerrera, Cosimo Vestito.

Patch spore: Sviluppo di teli pacciamanti funzionalizzati con consorzi di microbici per il controllo di specie vegetali infestanti e fitostimolazione di specie ortive.

L’idea progetto Patch-Spore punta ad una maggiore sostenibilità ambientale ed economica dell’intero processo produttivo, riduce il numero di interventi da parte degli operatori per ulteriori applicazioni dei biofitofarmaci e genera un risparmio in termini di ore uomo e di utilizzo delle macchine

Gruppo di lavoro: Paola Sabrina Barbato; Lucia Barra; Anna De Fenzo; Carlo Fasano; Pierpaolo Iannucci; Alberto Pascale; Maria Elena Sola; Laura Vitale.

Esigenze scientifiche e tecnologiche di settore

Le figure professionali formate nel corso del progetto di formazione rispondono alle richieste provenienti dal settore della green chemistry che necessita di personale sempre più qualificato nella formulazione di linee di ricerca industriali per l’ottenimento di bioprodotti attraverso una completa ed efficiente conversione di feedstocks rinnovabili di notevole interesse (filiera agro-industriale).
Le competenze in uscita si inseriscono in quelli che sono gli sforzi e gli interessi della comunità scientifica mondiale nell’individuare risposte alla crescente richiesta del mercato globale di sostituire materiali e prodotti chimici di derivazione petrolchimica con altri di derivazione da fonti rinnovabili.
In questo scenario, le industrie che lavorano nel settore dei materiali plastici hanno la continua necessità di sostituire i loro prodotti sia con prodotti analoghi di derivazione bio sia con prodotti alternativi con caratteristiche funzionali specifiche quali ad esempio la biodegradabilità e/o la compostabilità.
Gli allievi del corso attraverso le loro idee progettuali contenute nei due sopramenzionati project work, hanno dimostrato di potersi inserire professionalmente nel settore di riferimento.

Biopolis Formazione
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