Dipartimento di Ingegneria Chimica e Materiali

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1 Piazza D'Armi, Cagliari - Italy Tel.: Fax: Cagliari, 17/11/2006 Roberto BARATTI baratti@dicm.unica.it

2 Allegato V - Modello per la Presentazione dei Programmi di Tirocini/Stage 1 Consorzio 21 Edificio 2- Polaris Programma Master and Back Loc. Piscina Manna Pula 1. Soggetto Proponente (Operante in Sardegna) Ragione Sociale Università di Cagliari Indirizzo Piazza D Armi s.n., Cagliari Telefono Fax baratti@dicm.unica.it Rappresentante Legale Prof. Roberto BARATTI (Direttore) Referente per il Programma Prof. Roberto BARATTI Tipologia Università Centro di Ricerca Pubblico o Privato Impresa Associazione Imprenditoriale o di Categoria Istituzione Pubblica Agenzia di Sviluppo Economico e/o Territoriale Breve Presentazione del Soggetto Proponente Operante in Sardegna Il (DICM) dell'università degli Studi di Cagliari è stato fondato nel Gennaio 1987 dal precedente Istituto di Chimica Applicata e Metallurgia, fondato nel Il personale del Dipartimento è attualmente composto da 29 persone strutturate tra cui 22 docenti e fanno inoltre capo al Dipartimento mediamente circa 20 giovani ricercatori tra studenti di Dottorato, assegnisti di ricerca e titolari di contratti di ricerca. Il DICM è una istituzione didattica e scientifica che offre la gran parte degli insegnamenti del percorso formativo per la Laurea di primo livello e la Laurea Specialistica in Ingegneria Chimica. Fornisce inoltre servizi didattici per le materie Chimiche di base in tutti i Corsi di Laurea della Facoltà di Ingegneria e per alcuni insegnamenti specialistici in alcuni Corsi di Laurea (Civile, Biomedica, Energetica) sempre della Facoltà di Ingegneria. Il DICM afferisce, con numerosi docenti facenti parte dei relativi Collegi, ai Dottorati di Ricerca in Ingegneria Industriale, Ingegneria Metallurgica, Ingegneria dei Materiali ed Ingegneria Edile. Il DICM promuove e coordina attività di ricerca nel campo dell Ingegneria Chimica e della 1 Da compilare a cura del Soggetto Proponente il Programma di Tirocini/Stage su carta intestata. La scheda deve essere inviata al Consorzio 21 anche via mail all indirizzo: mailto:masterandbanck.tirocinistage@regione.sardegna.it. Roberto BARATTI Page 2

3 Scienza dei Materiali. Le principali competenze scientifiche del personale afferente al Dipartimento riguardano la progettazione, il controllo e l ottimizzazione di apparecchiature e processi dell industria chimica, la reattoristica, gli equilibri di fase e i principi di trasferimento di materia e di calore, la scienza dei materiali metallici e non, con particolare attenzione al settore dell archeometallurgia. Il DICM ha legami di collaborazione con diverse Università sia italiane che estere e con centri di ricerca sia pubblici che privati. In particolare, il gruppo di ricerca coordinato dal prof. Baratti ha collaborazioni a livello regionale, nazionale e internazionale con organismi privati ed istituzioni accademiche. Per quanto riguarda gli enti privati, sono attivi frequenti rapporti di collaborazione con le più importanti aziende del settore chimico e petrolchimico (Saras Raffinerie, Polimeri Europa, Sartec) sia per quanto riguarda la modellazione di processo che lo sviluppo di tecniche di controllo innovative. Le collaborazioni accademiche nazionali (Università di Genova, Pisa, Padova ed il Politecnico di Milano) hanno portato alla realizzazione di diversi progetti finanziati dal MIUR per lo sviluppo di tecniche di controllo ed ottimizzazione di processo ed all istituzione di una scuola per gli allievi di Dottorato su problematiche di controllo. In ambito internazionale, il gruppo di ricerca ha portato avanti negli ultimi anni diversi progetti di ricerca in collaborazione con la Università Autonoma Metropolitana di Città del Messico (Messico) e con l Università di Rabat (Marocco) nel settore del controllo di processo usufruendo di finanziamenti della R.A.S. previsti dalla Legge Regionale 19/96 per attività di collaborazione con Paesi in Via di Sviluppo. Inoltre, sono attive diverse collaborazioni con Università Europee e non (University College, Università Autonoma Metropolitana di Città del Messico, Louisiana State University, Norvegian University of Science and Technology di Trondheim, l Helsinki University of Technology e la Purdue University) su diversi argomenti di ricerca di comune interesse (modellazione, controllo ed ottimizzazione di processo). 2. Soggetto Ospitante (Operante Fuori dalla Sardegna) Ragione Sociale: Chemical Engineering Dept. - Purdue University Indirizzo: Forney Hall of Chemical Engineering, West Lafayette, IN (USA) Telefono Fax avarma@ecn.purdue.edu Rappresentante Legale Prof. Arvind VARMA Referente per il Programma Prof. Arvind VARMA Tipologia Università Centro di Ricerca Pubblico o Privato Impresa Associazione Imprenditoriale o di Categoria Istituzione Pubblica Agenzia di Sviluppo Economico e/o Territoriale Breve Presentazione del Soggetto Ospitante Il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Purdue University è stato fondato nel 1911, nel 1916 fu istituito il programma di Graduate Study e, nel 1921 fu conferito il primo Master mentre il primo PhD (equivalente al nostro Dottorato di Ricerca) fu conferito nel Presso il Dipartimento hanno lavorato (ad esempio i professori J.M. Smith, C.O. Bennet, J.E. Roberto BARATTI Page 3

4 Myers e.c. Van Ness) e lavorano (ad esempio i professori. A. Varma, V. Reklaitis e D. Ramkrishna) tutt oggi diversi professori tra i più rinomati del campo dell Ingegneria Chimica. I principali campi di ricerca riguardano: l ingegneria biochimica e biomolecolare; I polimeri; I nanomateriali; l ingegneria delle reazioni chimiche; la modellazione di processi, molecolare e nanomateriali; la fluodinamica e il trasporto di materia e di calore. Presso il Dipartimento sono presenti numerosi laboratori equipaggiati con le più moderne strumentazioni e tecnologie che consentono ricerche all avanguardia e di offrire una educazione di altro livello. In particolare il gruppo del Prof. Varma, composto da quattro studenti di PhD, un post-doc ed un ricercatore, si occupa, sia a livello sperimentale che teorico/modellistico di: sintesi di materiali innovativi tramite combustione; meccanismi di combustione ed ignizione; produzione di idrogeno per fuel cells e segregazione di biossido di carbonio. Roberto BARATTI Page 4

5 3. Accordo/Programma di Collaborazione Tipologia dell Accordo/Programma di Collaborazione Sviluppo della Ricerca Scientifica e Tecnologica. Formazione del Capitale Umano. Cooperazione Economica e Sociale. Descrizione dell Accordo/Programma di Collaborazione Obiettivi La modellazione di processo sta diventando sempre più uno strumento di comune utilizzo per analizzare la realtà industriale sia prima che dopo la realizzazione degli impianti. Ciò comporta la necessità di preparare ingegneri con conoscenze modellistiche in grado di applicare dette metodologie alla complessa realtà degli impianti industriali. Gli obiettivi previsti dal tirocinio riguarderanno l acquisizione di metodologie atte a realizzare un approccio alternativo alla risoluzione del problema di sviluppo sostenibile e di ottimizzazione energetica noto come sequestro del carbonio, il cui contenuto crescente nell'atmosfera è responsabile del riscaldamento globale della terra. Per evitare o minimizzare questo cambiamento climatico, è necessario ridurre le emissioni di anidride carbonica, CO 2. Un metodo possibile è il sequestro del carbonio che rappresenta una strategia interessante poiché permette l'uso delle fonti industriali disponibili e ritenute inquinanti, al fine di eliminare il loro attuale impatto ambientale. L idea è quella di sequestrare la CO 2 su grande scala da fonti di emissione quali le centrali elettriche usando un ciclo di combustione (CLC, Chemical-Looping Combustion). Il CLC è il processo in cui l'ossidazione del combustibile è effettuata mediante un agente intermedio - un ossido di metallo - attraverso due reattori a letto fluidizzato: un reattore di riduzione, in cui avviene una reazione endotermica che riduce l'ossido di metallo e ossida il combustibile e un reattore di ossidazione, dove una reazione esotermica ossida l'ossido di metallo in aria. In generale, il sistema effettua lo stesso lavoro di un ciclo di combustione convenzionale, con il vantaggio però di separare i prodotti di ossidazione (CO 2 e H 2 O) in un flusso di uscita privo di azoto e ossigeno in eccesso. Il flusso rimosso dal reattore di riduzione è costituito da acqua e CO 2, quest ultimo facilmente disponibile per la liquefazione, trasporto e lo stoccaggio a lungo termine. Il calore dell'aria uscente dal reattore di ossidazione è usato invece per produrre potenza attraverso un ciclo termodinamico. Attività Realizzate e/o Previste Il candidato svolgerà attività di ricerca per un periodo di 6 mesi presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Purdue University sotto la guida del prof. Arvind VARMA. Durante questo periodo il candidato sarà inserito nel filone di ricerca concordato, ovvero lo sviluppo di un modello, o parte di esso, per la descrizione del ciclo di combustione CLC, Chemical-Looping Combustion. Una volta sviluppato il modello, questo potrà essere utilizzato per l analisi e per l ottimizzazione del processo. E da ribadire l importanza dello studio in esame in quanto detto processo potrà permettere la diminuzione dell emissione in atmosfera del biossido di carbonio, responsabile dell effetto serra, in linea con le direttive espresse dall accordo di Kyoto. Risultati Attesi Roberto BARATTI Page 5

6 I principali risultati attesi dallo stage riguardano il consolidamento del rapporto fra due istituzioni di fondamentale importanza per le proprie regioni di appartenenza. Il gruppo ospitante potrà avvalersi di una persona che potrà dare un importante contributo al progetto per lo sviluppo del modello matematico del CLC. Inoltre, l esperienza maturata all interno di un gruppo attivo e riconosciuto in ambito mondiale, permetterà al tirocinante di allargare l orizzonte delle sue conoscenze, non solo modellistiche/matematiche. Piano di Lavoro Il piano di lavoro concordato con il prof. Arvind VARMA della Purdue University prevede dapprima uno studio della letteratura e dei risultati già acquisiti dal gruppo ospitante sull argomento al fine di fornire al tirocinante la possibilità di far proprie quelle conoscenze necessarie per lo sviluppo di un modello matematico che descriva i principali fenomeni chimico/fisici che avvengono in un CLC. La fase successiva prevede che il tirocinante, sotto la guida del prof. Varma, inizi lo sviluppo del modello vero e proprio. E da altresì precisare che vista la limitatezza del tempo e la complessità del processo in esame non sarà possibile lo sviluppo, da parte del tirocinante, di un suo modello completo per cui l attenzione verrà concentrata su particolari aspetti, inerenti il processo CLC, che verranno definiti in loco. L impossibilità di sviluppare un modello completo da parte del tirocinante non pregiudica la validità del tirocinio proposto poiché le conoscenze che acquisirà gli permetteranno non solo, una volta tornato in sede, di poter continuare la collaborazione ma anche di accrescere le sue conoscenze modellistiche sempre più necessarie all industria di processo. Risorse Professionali Impegnate Il Dipartimento di Ingegneria Chimica e dei Materiali dell Università degli Studi di Cagliari mette a disposizione i suoi docenti e ricercatori per il supporto all attività di ricerca ed in particolare opereranno in questa specifica attività il prof. Roberto BARATTI, Professore Ordinario di Teoria dello Sviluppo, ed i ricercatori e dottorandi del gruppo di cui è coordinatore. Il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Purdue University metterà disposizione il proprio personale di altissima esperienza per seguire e supportare il tirocinante in tutte le fasi del lavoro, ed il personale tecnico per fornire assistenza nell utilizzo delle risorse di calcolo e delle strumentazioni da utilizzare nel corso dell attività di ricerca. Risorse Finanziarie Impegnate Il Dipartimento di Ingegneria Chimica della Purdue University metterà a disposizione del tirocinante le risorse necessarie per il calcolo (PC e software di simulazione), i database informativi e l accesso alle biblioteche. Modalità di Formalizzazione dell Accordo/Programma di Collaborazione L accordo sarà formalizzato dal soggetto ospitante all atto dell accettazione del tirocinante. 4. Piano del Tirocinio/Stage 2 2 Sezione da compilare per ciascun Tirocinio/Stage previsto dal Programma Roberto BARATTI Page 6

7 Obiettivi Formativi L obiettivo principale del presente programma di tirocinio è quello di fornire al candidato un ruolo fondamentale all interno di un rapporto di collaborazione con una istituzione di rilevanza internazionale. Collaborazione che ha permesso negli anni passati la permanenza presso il gruppo del prof. VARMA di alcuni giovani laureati e la stesura di articoli, su riviste di rilevanza internazionale. Alla luce dell esperienza pregressa, il candidato acquisirà un fondamentale livello conoscitivo delle tecniche di modellazione matematica di processi reagenti utilizzate da un gruppo di ricerca che possiede una notevole esperienza nell affrontare e risolvere tali problematiche. Potendo fare proprie tali metodologie, il candidato amplierà i suoi orizzonti conoscitivi ed acquisendo la capacità di sviluppare egli stesso nuovi filoni metodologici. Ciò gli consentirà di apprendere nuove metodologie che gli permetteranno di affrontare i vari problemi che si prospetteranno nel corso della sua carriera professionale nel modo più idoneo. Nello specifico, gli obiettivi previsti dal tirocinio riguarderanno l acquisizione di metodologie atte a realizzare un approccio alternativo alla risoluzione del problema di sviluppo sostenibile e di ottimizzazione energetica noto come sequestro del carbonio. Infatti, il contenuto crescente di anidride carbonica nell'atmosfera è responsabile del riscaldamento globale della terra. Per evitare o minimizzare questo cambiamento climatico, è necessario ridurre le emissioni di CO 2. In questo contesto, il sequestro del carbonio rappresenta una strategia interessante poiché permette l'uso delle fonti industriali disponibili e ritenute inquinanti, al fine di eliminare il loro attuale impatto ambientale. L idea è quella di sequestrare la CO 2 su grande scala da fonti di emissione quali le centrali elettriche usando un ciclo di combustione (CLC, Chemical-Looping Combustion). Partendo perciò dal forte interesse internazionale verso la realizzazione di queste centrali elettriche, il candidato si occuperà di studiare diverse alternative per ridurre le emissioni durante la produzione di energia cercando di trovare soluzioni tecnologicamente semplici ed economicamente valide. Il tirocinio ha quindi lo scopo fondamentale di soddisfare due esigenze molto sentite nel mondo dell industria; raggiungere un miglioramento di efficienza dei processi di produzione e realizzare una tecnologia che abbia una forte competitività in termini di costi rispetto alle attuali idee di energia alternativa quali le fonti rinnovabili. Obiettivi Professionali Dal punto di vista professionale, è di estrema importanza l acquisizione da parte del tirocinante dell esperienza delle tecniche di modellazione matematica di sistemi reagenti in contesti differenti da quello di origine. E inoltre fondamentale il conseguimento di tale esperienza, nell ambito di un gruppo all avanguardia mondiale, in modo che il tirocinante acquisisca i metodi lavorativi di una differente realtà, allo scopo di costruirsi una solida professionalità spendibile in numerosi ambiti lavorativi. Per mantenere in futuro un ottimo livello professionale, inoltre, è necessario un continuo coinvolgimento ed aggiornamento sulle tecniche che vengono continuamente messe a punto. Pertanto, è necessario che il tirocinante acquisisca anche la capacità di condurre studi, ricerche e di valutare le scoperte più recenti, con lo scopo di assimilare egli stesso l elasticità necessaria per porsi di fronte a futuri problemi in modo completo ed aggiornato. Piano Analitico delle Attività Formative e Professionali Nel corso del tirocinio il candidato verrà inserito nel gruppo di ricerca guidato dal prof. Arvind VARMA che ha una notevole esperienza nel campo della modellazione di sistemi Roberto BARATTI Page 7

8 reagenti, confermata dalle numerose pubblicazioni internazionali in riviste specifiche ad elevato impact factor. Il piano delle attività previste nel corso del tirocinio si articola nei seguenti punti: 1) durante il primo periodo di tirocino il candidato studierà gli aspetti fenomenologici del processo in esame e della modellazione fino ad ora sviluppata press il gruppo del prof. VARMA acquisendo così le conoscenze necessarie per poter dare il suo contributo allo sviluppo del modello matematico del processo; 2) nel secondo periodo del tirocinio il candidato non potendo sviluppare un modello del completo del sistema, vista la limitatezza del tempo, si occuperà dello sviluppo di alcuni aspetti che verranno definiti sul posto. Requisiti Professionali Richiesti 3 Requisito Laurea Specialistica in Ingegneria Chimica Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica Altre Lauree Esperienze, comprovate, nella modellazione di processi industriali reagenti. Per un periodo di 12 o più mesi Per un periodo da 5 a 11 mesi Tesi di laurea riguardante modellazione di sistemi reagenti. Report su modellazione di sistemi reagenti Articoli su rivista Presentazioni a conferenze Punteggio Assegnato Questi requisiti dovranno essere utilizzati per la valutazione dei Soggetti interessati ai tiocini/stage e quindi devono essere esplicitati in maniera puntuale sotto forma di griglia di valutazione Roberto BARATTI Page 8

9 Costi del Tirocinio/Stage 4 I costi stimati per tale periodo di tirocinio/stage (sei mesi circa) ammontano in tutto a 8200, di cui 1000 per il viaggio e la parte restante per vitto e alloggio. Partecipazione Finanziaria degli Organismi Proponenti 5 Non è prevista la partecipazione finanziaria dall Organismo Proponente. Piano di Valorizzazione Professionale del Tirocinante/Stagista 6 Il gruppo del prof. Baratti del dell Università di Cagliari assume l impegno formale di valorizzare le competenze acquisite dal tirocinante, affidandogli il compito di sviluppare gli argomenti e le attività apprese nel corso del piano di tirocinio e di applicare le tecniche apprese anche a problemi di modellazione di altri processi industriali. Il tirocinante, inoltre, acquisterà una notevole visibilità in ambito internazionale in quanto potrà inserire nel proprio CV le attività svolte nel corso dello stage in una prestigiosa Università quale quella di Purdue e sotto la direzione del prof. VARMA, ma anche grazie all attività editoriale ovvero alla possibilità di pubblicare articoli su riviste di importanza internazionale riguardanti aspetti dell attività di ricerca svolta nell ambito del tirocinio. Quest ultimo aspetto gli consentirà inoltre di farsi conoscere in ambito mondiale dalle comunità di ricerca e di poter avviare con esse delle attività di ricerca in collaborazione, apportando ulteriore prestigio non solo alla sua figura professionale ma anche alla Regione di appartenenza. Data di Presentazione delle Candidature per il Tirocinio/Stage 28 Febbraio 2007 Data di Inizio del Tirocinio/Stage Aprile 2007 Data di Conclusione del Tirocinio Stage Ottobre 2007 Durata del Tirocinio/Stage (mesi) 6 mesi (Firma Legale Rappresentante del Soggetto Proponente) Vedasi Paragrafo della presente Guida. Indicare l importo e le modalità di erogazione. Indicare le modalità attraverso le quali gli Organismi proponenti intendono valorizzare, nei 12 mesi successivi alla conclusione del tirocinio/stage, le competenze e le esperienze acquisite dal Tirocinante/Stagista. La realizzazione del Piano di Valorizzazione costituisce un impegno formale per gli Organismi proponenti. Roberto BARATTI Page 9

10 Si autorizza la Regione Autonoma della Sardegna, anche attraverso i Soggetti Attuatori del Programma Master and Back a: pubblicizzare sul sito internet del Programma Master and Back e su altra documentazione specifica la presente scheda relativa al Programma di Tirocinio/Stage per il quale si richiede l erogazione del voucher; fornire i propri riferimenti di posta elettronica ai Soggetti interessati a partecipare al Programma di Tirocini/Stage presentato nella presente scheda. (Firma Legale Rappresentante del Soggetto Proponente) Roberto BARATTI Page 10