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Oggetto:
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Geomateriali e Ambiente

Oggetto:

Geomaterials and environment

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
STE0068
Docenti
Alessandro Borghi (Titolare del corso)
Ruggero Vigliaturo (Titolare del corso)
Corso di studio
[2102M21] MONITORAGGIO AMBIENTALE, TUTELA E RIPRISTINO
Anno
2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
GEO/07 - petrologia e petrografia
GEO/09 - georisorse minerarie e applicazioni mineralogico-petrografiche...
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica, mineralogia, petrografia, georisorse

Basic knowledge of chemistry, mineralogy, petrography, geo-resources.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento si inserisce nel generale obiettivo del corso di studio di fornire un'approfondita preparazione relativa all'analisi sistemica dell'ambiente naturale. 
Nello specifico, partendo da un approccio eminentemente petrologico l'insegnamento si propone di fornire informazioni sui processi che portano alla formazione delle principali georisorse impiegate in ambito tecnologico, industriale e culturale, sulle buone regole che andrebbero seguite per un loro sfruttamento sostenibile, ma anche su quei fattori endogeni ed esogeni, che incidono naturalmente sui continui cambiamenti ambientali che avvengono sul nostro pianeta (eruzioni vulcaniche, sollevamento delle catene montuose, produzione di CO2 in ambito abiotico).


L'insegnamento, organizzato in moduli, si propone di fornire le conoscenze fondamentali su due importanti tematiche della Geologia Economica: le risorse industriali e i minerali metallici.
 
Il primo modulo si propone di fornire le nozioni di base relative alla caratterizzazione petrografica delle pietre ornamentali e degli altri materiali lapidei impiegati in processi industriali e definizione dei criteri per la ricerca delle materie prime. Verrà definito il concetto di geomateriale, con particolare attenzione per i materiali di sintesi prodotti a partire da minerali e rocce.

Il secondo modulo fornirà un’ampia panoramica sugli impatti ambientali del ciclo produttivo complessivo dei metalli. Le studentesse e gli studenti acquisiranno conoscenze sui potenziali impatti ambientali inerenti l’estrazione di metalli, il loro arricchimento e la rimozione di impuritá. Si presenteranno anche gli aspetti generali relativi alla protezione ambientale, la valutazione di impatto ambientale e la sostenibilità del ciclo produttivo dei metalli. Inoltre, verrano approfondite metodologie di bonifica sia per tramite di batteri, che utilizzando minerali allo stato naturale o funzionalizzati. Verranno proposti cenni sulla mineralogia medica, con particolare attenzione all’interazione tra minerali e le cellule umane. Verranno poi presentati nel dettaglio alcuni casi studio specifici che mostrano l’impatto ambientale dell’atttività estrattiva, della fine del ciclo produttivo e del deposito. Le lezioni frontali saranno affiancate da GDR didattici, dando la possibilità a studentesse e studenti di sviluppare le proprie doti di sintesi e ‘public speaking”; rinforzate inoltre tramite didattica in modalità “debate” ed “elevator pitch”. Le studentesse e gli studenti osserveranno le caratteristiche macroscopiche di campioni rappresentativi e acquisiranno conoscenze sui minerali da cui si estraggono metalli, terre rare e attinoidi.Alle studentesse e agli studenti sarà data la possibilità di scegliere uno dei minerali presentati durante le lezioni teoriche e di laboratorio, sul quale poter effettuare uno studio di microscopia elettronica a trasmissione di base.

I contenuti proposti all'interno dell'insegnamento concorrono al raggiungimento degli obiettivi formativi della Laurea Magistrale per quanto riguarda la caratterizzazione e/o certificazione, dal punto di vista minero-petrografico, dei materiali geologici e dei relativi processi di trasformazioni in ambito industriale, oltre che la modellizzazione dei processi di formazione delle georisorse minerarie per la loro ricerca e sfruttamento. Includendo possibili strategie di biorisanamento e bonifica tramite l’utilizzo di batteri e/o minerali. 


This course shares the general goal of providing a detailed knowledge of the systemic analysis of the natural environment. 
Starting from an eminently petrological approach the course aims to provide information on the processes that lead to the formation of the main geo-resources used in the technological, industrial and cultural fields, on the good rules that should be followed for their sustainable exploitation, but also on those endogenous factors and exogenous, which naturally affect the continuous environmental changes that occur on our planet (volcanic eruptions, lifting of mountain ranges, production of CO2 in the abiotic environment).
The course, organized in modules, aims to provide students with fundamental knowledge on two important topics of Economic Geology: industrial resources and metallic minerals.

The first module aims to provide students with the basics of petrographic characterization of ornamental stones and other stone materials used in industrial processes and definition of criteria for the search for raw materials. The concept of geomaterial will be defined, with particular attention to the synthesis materials produced from minerals and rocks.

The second module will provide a broad overview of the environmental impacts of the overall metal production cycle. The students will acquire knowledge of the potential environmental impacts related to the extraction of metals, their enrichment, and the removal of impurities. General aspects relating to environmental protection, environmental impact assessment and sustainability of the metal production cycle will be presented. In addition, remediation methods by means of bacteria and by using minerals in their natural state or functionalized will be explored. Notes on medical mineralogy will be proposed, with particular attention to the interaction between minerals and human cells. Some specific case studies will then be presented in detail, showing the environmental impact of mining, the end of the production cycle, and storage. The lectures will be supported by didactic RPGs, giving students the opportunity to develop their skills in synthesis and public speaking. These skills will be further reinforced through didactics in "debate" and "elevator pitch" modes. The students will observe the macroscopic characteristics of representative samples and will acquire knowledge about the minerals from which metals, rare earth elements and actinoids are extracted. The students will select one sample to be analyzed by basic transmission electron microscopy techniques.

The contents proposed within the course contribute to the achievement of the training objectives of the Master's Degree with regard to the characterization and/or certification, from the minero-petrographic point of view, of geological materials and the modeling of the formation processes of the earth resources for their exploration and exploitation. Including possible bioremediation and remediation strategies through the use of bacteria and / or minerals.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

 
Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine dell'insegnamento si dovrà:
- conoscere il concetto di “indice di criticità” delle materie prime e il suo significato nel mondo contemporaneo;
- conoscere e contestualizzare tutte le conseguenze ambientali del ciclo produttivo di metalli, terre rare e lantanidi;
- conoscere e saper contestualizzare i diversi metodi di biorisanamento o di risanamento per mezzo di minerali;
- conoscere gli aspetti generali della mineralogia medica dei minerali discussi- conoscere le principali tecniche analitiche di caratterizzazione dei "minerali economici" utilizzate nei diversi processi industriali;
- conoscere i criteri per individuare la provenienza delle materie prime;
- conoscere i processi industriali di trasformazione per la produzione di vetri, materiali ceramici, malte, cementi e calcestruzzi;
- conoscere i criteri di classificazione delle pietre ornamentali del mercato contemporaneo, nonché le relative proprietà petrofisiche e meccaniche e gli aspetti normativi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine dell'insegnamento si saprà:
- utilizzare una terminologia appropriata nella descrizione dei geomateriali impiegati in ambito industriale;
- riconoscere i principali tipi di geomateriali (con particolare riferimento alla situazione italiana) e risalire al contesto geologico di provenienza;
- individuare le principali applicazioni industriali dei materiali studiati;
- gestire autonomamente aspetti elementari della pianificazione d'uso di geomateriali in funzione del processo d'interesse;
- proporre soluzioni a situazioni complesse di inquinamento e bonifica, utilizzando le conoscenze acquisite ed applicandole (anche) a minerali/metalli non trattati direttamente nel insegnamento;
- presentare in maniera appropriata casi studio e le relative implicazioni ambientali
- interagire con il proprio interlocutore trattando tematiche interdisciplinari e coinvolgenti diversi campi;
- utilizzare tecniche di microscopia elettronica a trasmissione per caratterizzare minerali grezzi.

 Autonomia di giudizio
Al termine dell'insegnamento si saprà formulare un giudizio:
- sul tipo di applicazione dei principali tipi di metalli nella società attuale;
- sulle problematiche ambientali potenzialmente connesse con il ciclo produttivo dei geomateriali;
- sulle possibili strategie di biorisanamento e bonifica da pianificare ed intraprendere;
- sulle metodologie di indagine più adatte per la caratterizzazione dei "minerali economici" e dei lapidei ornamentali;
- sulla qualità dei dati acquisiti e sulla correttezza delle elaborazioni su di essi condotte al fine di certificarne l'impiego in ambito commerciale.

Abilità comunicative
Alla fine dell'insegnamento si dovrà:
- utilizzare correttamente il linguaggio relativo al ciclo produttivo dei metalli;
- valutare adeguatamente la potenziale criticità delle materie prime, a scala italiana ed europea;
- utilizzare in modo corretto il linguaggio tecnico della petrografia applicata a scopi industriali;
- coordinarsi con le diverse figure professionali che lavorano nel campo della caratterizzazione dei geomateriali e della ricerca e sfruttamento delle materie prime.

Capacità di apprendimento
Alla fine di questo insegnamento si sarà acquisita la capacità di studio autonomo e di valutazione critica delle tipologie di indagine da utilizzare per la caratterizzazione e ricerca delle materie prime non rinnovabili, nonché delle potenziali criticità connesse con il loro sfruttamento.

 
Knowledge and understanding
- the concept of "criticality index" of raw materials and its meaning in the contemporary world;
- being aware and being able to contextualize all the environmental consequences of the metals, rare-earth elements, and lanthanides productive cycle;
- being aware and being able to contextualize the different bioremediation methods and mineral-mediated remediation;
- being aware of general medical mineralogy aspects of the presented minerals- the main analytical techniques of characterization of "economic minerals" used in different industrial processes;
- the criteria for identifying the origin of raw materials;
- the industrial processes of transformation for the production of glasses, ceramic materials, mortars, cements and concretes;
- the classification criteria of ornamental stones in the contemporary market, as well as their petrophysical and mechanical properties and the regulatory aspects.

Ability to apply knowledge and understanding
At the end of the course the student will be able to:
- use an appropriate terminology in the description of the geomaterials used in the industrial environment;
- recognize the main types of geomaterials (with particular reference to the Italian situation) and go back to the geological context of origin;
- identify the main industrial applications of the materials studied;
- autonomously manage elementary aspects of geomaterial use planning according to the process of interest;
- propose solutions to complex situations of pollution and reclamation, using the knowledge acquired and applying it (also) to minerals / metals not directly treated in the teaching
- properly present case studies and related environmental implications;
- interact with your interlocutor by dealing with interdisciplinary issues involving different fields;
- using basic transmission electron microscopy techniques to characterize ore minerals.

Autonomous assessments
At the end of the course the student will be able to assess:
- the type of applications of the main types of metals in today's society;
- the environmental problems potentially connected with the geomaterial production cycle;

- on the possible bioremediation and remediation strategies to plan and initiate;
- the most suitable investigation methods for the characterization of "economic minerals" and ornamental stone;
- the quality of the data acquired and on the correctness of the processing carried out on them in order to certify its use in the commercial sphere.

Ability to communicate
At the end of the course the student will:
- correctly use the language related to the metal production cycle;
- adequately assess the potential criticality of raw materials, on an Italian and European scale;
- use correctly the technical language of petrography applied to industrial purposes;
- coordinating with the various professional figures working in the field of geomaterial characterization and research and exploitation of raw materials.

Learning ability
At the end of this course the student will have the ability to independently study and critically evaluate the types of survey to be used for the characterization and research of non-renewable raw materials.

Oggetto:

Programma

 

MODULO 1
Introduzione ai minerali economici e industriali. Criteri di classificazione. Metodologie d'indagine nei diversi campi di applicazione.
Le pietre ornamentali del mercato contemporaneo: analisi e considerazioni petrografiche sulle diverse categorie commerciali: definizione di marmi, graniti, pietre e travertini. Criteri di classificazione e certificazione; campi d'impiego; aspetti normativi.
L'industria del vetro. Mineralogia e geologia delle materie prime. Il ciclo produttivo. Principali vetri industriali e loro impiego.
Malte e calcestruzzi. Malte aeree ed idrauliche. Gli aggregati per calcestruzzi. Il cemento Portland. Mineralogia e geologia delle materie prime. Il ciclo produttivo. Il processo di idratazione. I cementi pozzolanici. L'alterazione dei cementi.
Le argille e i minerali argillosi. Caratteristiche minero-chimiche delle materie prime. Il ciclo produttivo dei laterizi. Principali impieghi industriali.
MODULO 2
1. Introduzione
2. Ciclo produttivo dei metalli e l’ambiente
2.E Immaginare una “Valutazione di Impatto Ambientale” basata su quanto conosciuto dagli altri corsi e quanto fatto nelle sezioni precedenti
2.1. Potenziale impatto ambientale dell’estrazione di metalli
2.2. Potenziale impatto ambientale della concentrazione di metalli
2.3. Potenziale impatto ambientale della rimozione di impuritá
2.4. Protezione ambientale
2.E “Debate” a squadre sulle conoscenze acquisite e data una mozione
3. Minerali grezzi per l’estrazione di metalli, terre rare e actinoidi, e note di mineralogia medica
3.1. Ferro e metalli per l’acciaio
3.2. Metalli base
3.3. Metalli preziosi
3.4. Metalli leggeri
3.5. Metalli minori, terre rare e attnoidi
4. Casi studio
4.E “Elevator pitch” su un caso studio selezionato
5. Laboratorio
5.1. Preparazione del campione minerale selezionato
5.2. Microscopia elettronica a scansione e metodi analitici automatizzati
5.3. Microscopia elettronica a trasmissione: fotografia, TEM ad alta risoluzione, spettrometria in dispersione di energia, diffrazione elettronica


MODULE 1
Introduction to economic and industrial minerals. Classification criteria. Survey methods in the various fields of application.
Ornamental stones of the contemporary market: analysis and petrographic considerations on the various commercial categories: definition of marble, granite, stone and travertine. Classification and certification criteria; fields of use; regulatory aspects.
The glass industry. Mineralogy and geology of raw materials. The production cycle. Main industrial glasses and their use.
Mortars and concretes. Aerial and hydraulic mortars. Aggregates for concrete. Portland cement. Mineralogy and geology of raw materials. The production cycle. The hydration process. Pozzolanic cements. Alteration of cements.
Clays and clay minerals. Minero-chemical characteristics of raw materials. The production cycle of bricks. Main industrial uses.
MODULE 2
1. Introduction
2. Metal productive cycle and the environment
2.E Imagine an “Environmental Impact Assessment” based on what is known from the other courses and what has been done in the previous sections
2.1. Potential environmental impacts of metal mining
2.2. Potential environmental impacts of metal concentration
2.3. Potential environmental impacts of impurities removal
2.4. Environmental protection
2.E “Debate” in teams on the knowledge acquired and given a motion
3. Raw minerals for the extraction of metals, rare earths and actinoids, and notes of medical mineralogy
3.1. Iron and steel metals
3.2. Base metals
3.3. Precious metals
3.4. Light metals
3.5. Minor metals, rare-earth elements and actinoids
4. Case study
4.E “Elevator pitch” on a selected case study
5. Laboratory
5.1. Sample preparation of the selected mineral
5.2. Scannning Electron Microscopy and automated analytical methods
5.3. Transmission Electron Microscopy: imaging, high resolution TEM, Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy, and Selected Area Electron Diffraction

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

La metodologia didattica consiste in:
Modulo 1:
lezioni frontali n. 24 ore
Modulo 2:
lezioni frontali n. 20 ore
lezioni di laboratorio n. 8 ore

L'insegnamento comprende lezioni frontali ed esercitazioni in presenza durante le quali verrà svolto il riconoscimento di campioni rappresentativi di rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. Inoltre, il corso include la preparazione di campioni e lo studio degli stessi con l’utilizzo di un TEM.

Questo insegnamento sarà erogato in presenza, secondo le modalità e i tempi che verranno comunicati dal docente compatibilmente con le eventuali disposizioni di carattere sanitario.

Il materiale didattico verrà pubblicato su moodle


Module 1:
lectures n. 24 hrs
Module 2:
lectures 20 hrs
lab. 8 hrs

The course includes lectures and exercises during which will be played the macroscopic identification of representative samples of igneous, sedimentary and metamorphic rocks. In addition, the course includes the preparation of samples and the study of the same with the use of a TEM.


This course will be based on traditional lessons. Detailed information will be provided by the teacher mostly based on the public health recommendations.
The teaching material will be published on moodle

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un unico colloquio orale in presenza durante il quale i due docenti verificheranno il livello di apprendimento raggiunto dallo/dalla studente/studentessa attraverso domande specifiche sugli argomenti trattati a lezione da ciascuno di essi nel proprio modulo. Sarà inoltre richiesta la descrizione e la classificazione di un campione di pietre ornamentali. Saranno inoltre valutate durante il colloquio la capacità di sintesi e la proprietà di linguaggio.

Gli esami di profitto si svolgono in presenza. L’Ateneo organizzerà esami in modalità remota per gli studenti nelle seguenti condizioni:
⮚ positivi al COVID 19
⮚ residenti all’estero se impossibilitati a rientrare in Italia a fronte di limitazioni agli spostamenti internazionali.

The exam consists of a single oral examination in presence during which the two teachers will verify the learning level reached by the student through specific questions on the topics covered in class by each of them in its own module. It will also be requested the description and classification of a sample of ornamental stone

The exams are held in person. The University will organize exams remotely for students in the following conditions:
⮚ positive for COVID 19
⮚ resident abroad if unable to return to Italy due to restrictions on international travel. "

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

I testi base consigliati per il corso sono: 

Primavori P. (1999) - Pianeta Pietra. Zusi Editore, Verona. 326 pp.

Spitz K., Tridinger J. (2009) - Mining and the Environment. From ore to metal. Taylor & Francis Editore, London, 890 pp.

Dispense su supporto elettronico fornite dai docenti.

Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:

 Sito web: www.pietreditorino.com

The basic texts recommended for the course are:

Primavori P. (1999) - Planet Stone. Zusi Publisher, Verona. 326 pp.

Spitz K., Tridinger J. (2009) - Mining and the Environment. From ore to metal. Taylor & Francis Publisher, London, 890 pp.

Lecture notes on electronic support provided by the teachers.

Finally, the following websites of interest are indicated:

Website: www.pietreditorino.com



Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 24/10/2022 16:01
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