72838 - INDUSTRIAL INNOVATION

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student will know the principles and tool of Green Chemistry, the use of safer solvents and reagents, the use of green catalysis, the instruments of Green metrics, the industrial application of the Green approach for chemical production.

Contenuti

Informazioni generali: Questo corso è parte del Master Erasmus Mundus  in "Chemical Innovation and Regulation" (ChIR). Nell'a.a. 2013/14 le lezioni si terranno presso l'Università dell'Algarve. Maggiori informazioni sono presenti sul sito web: http://www.emmcchir.org/index.html. 

Programma del Modulo "Renewable sources": In questo modulo le fonti più importanti di sostanze chimiche saranno presentate, comparando la struttura delle sostanze fossili con quella delle sostanze rinnovabili (zuccheri, amido, cellulosa, chitina, lignocellulosa, trigliceridi, terpeni, proteine, biossido di carbonio). Gli effetti della sostutizione di fonti fossili con fonti rinnovabli in termini di effetto serra e di uso del suolo saranno esaminati. Saranno presentate le metodologie più importanti per la conversione della biomassa in sostanze chimiche utilizzabili (fermentazione microbiologica, idrolisi chimica, disidratazione, pirolisi, gassificazione). Sarà fornito anche un quadro sommario dei metodi per la conversione della biomassa in fonti energetiche. Saranno esaminate le applicazioni di alcune sostanze chimiche di pregio ottenibili dalla biomassa che già realizzate o in via di realizzazione.

Programma del Modulo "Green metrics for organic chemistry": Il Modulo discuterà inizialmente i parametri tradizionalmente usati per definire l'efficienza di una trasformazione sintetica (resa, chemo- regio- e stero-selettività) poi saranno introdotti nuovi concetti relativi alla sostenibilità e all'impatto ambientale di un processo chimico (tossicità e disponibilità dei reagenti, pericolosità delle reazioni, produzione di scarti). Infine, partendo dalla definizione originale di Atom Economi di Trost, saranno discussi i principali "green metrics" introdotti fino ad ora per valutare l'efficienza ambientale di una trasformazione sintetica, applicandoli anche a casi studio reali.

Programma del Modulo "Catalysis for a sustainable organic chemistry": Il corso tratterà dell'uso di quantità substechimetriche di catalizzatori alla scopo di aumentare la velocità di reazione, migliorare la selettività (chemo- regio- e stereo) e consentire di operare in condizioni blande e sostenibili. Farà enfatizzata la ncessità di rimpiazzare reagenti pericolosi con altri sicuri e non dannosi per l'ambiente. Il concetto di catalisi da acidi e basi sia di Brønsted che di Lewis sarà discusso, assieme a quello dell'uso di catalizzatori chirali per il controllo stereochimico. Saranno portati esempi di comparazione tra metodologie convenzionali e catalitiche. 

CProgramma del Modulo "Alternative green solvents": Questo modulo prenderà in esame gli aspetti fondamentali della valutazione relativa dei rischi ambientali, tossicologici, fisici e della reattività chimica connessi all'uso dei solventi organici più comuni rispetto all'uso dei solventi alternativi "green" disponibili, rappresentati dai fluidi supercritici, solventi fluorurati, liquidi ionici, polimeri liquidi. Saranno proposti dei criteri per la selezione dei solventi. Infine saranno discusse le soluzioni tecniche possibili per ridurre l'uso dei solventi e per il loro riciclo..

Progrmma del Modulo "Pharmaceutical  and fine chemicals industry": Obiettivo del modulo è di mostrare quali sono le migliori tecniche disponibili nella ricerca e nello sviluppo di nuovi farmaci. Il corso sarà basato su specifici casi studio. Inoltre, saranno studiati gli effetti della tutela della proprietà intellettuale sull'industria farmaceutica nonchè i cambiamenti nel sistema di qualità determinati dalla Legislazione Internazionale.  

Programma del Modulo "Green synthetic strategies and pathways": Questo modulo prenderà in esame gli aspetti fondamentali della progettazione di vie alternative per realizzare un obiettivo sintetico e i criteri per valutale sulla base dell'accettabilità ambientale, dei problemi di sicurezza e della "green metrics". In particolare, saranno analizzate criticamente le strategie organocatalitiche. Il principio guida è quello di "benign by design" che si può realizzare con una modifica mirata dei passaggi sintetici impiegando i concetti dell'organocatalisi allo scopo di minimizzare o eliminare la formazione di scarti pericolosi nei processi di sintesi.

Testi/Bibliografia

Renewable resources

 Renewables-based technology : sustainability assessment; J. Dewulf, H. Van Langenhove (Eds). John Wiley, 2006.

Green Chemistry for Environmental Remediation, R. Sanghi, V Singh Eds., Scrivener Publishing LLC., 2012
Green metrics

“Green Chemistry Metrics: Measuring and Monitoring Sustainable Processes”, A. Lapkin , D. Constable (Eds.), Wiley-Blackwell, 2008, ISBN:  978-1-4051-5968-5

Catalysis for a sustainable organic chemistry 

“ Innovative Catalysis in Organic Synthesis, Oxidation, Hydrogenation, and C-X Bond Forming Reactions”, Andersson, Pher G. (ed.), Wiley-VCH, 2012.

“ Fundamentals of Asymmetric Catalysis”, P. Walsh and M. Kowzlowski(eds.), University Science Books 2009 .

Green synthetic strategie and pathways

Pharmaceutical and fine chemical industry 

1. Walter Cabri & Romano di Fabio “From Bench to Market. The Evolution of Chemical Synthesis from Discovery to Industrial Production.”; Oxford University Press: Oxford, 2000.
2. Walter Cabri“Industrial Synthesis Design With Low Environmental Impact In The Pharma Industry” in New Methodologies and Techniques for a Sustainable Organic Chemistry; Mordini,A. Ed.; Springer-Verlag  WB/Nato Publishing Unit.; pp119.

ICH Guidelines: http://www.ich.org/products/guidelines.html

Metodi didattici

Lezioni frontali 
Esercitazioni

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Valutazione scritta
Relazione su ricerca in letteratura

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiezione.   
Il materiale di lezione sarà a disposizione

Link ad altre eventuali informazioni

http://corsi.unibo.it/2cycle/ChIR/Pages/default.aspx

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Emilio Tagliavini

Consulta il sito web di Marco Lombardo

Consulta il sito web di Claudio Trombini

Consulta il sito web di Marco Bandini

Consulta il sito web di Pier Giorgio Cozzi