Διδασκόμενη ύλη

1. Εισαγωγή στη πλαστική ρύπανση και προτεινόμενες λύσεις: Ανακύκλωση, Βιοδιασπώμενα πολυμερή. (Ορισμοί: Βιοαποικοδομήσιμο, Φωτοδιασπώμενο/ Οξοδιασπώμενο, Κομποστοποιήσιμο, Βιομάζα, Αποτύπωμα άνθρακα, Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA)). Βασικές αρχές βιώσιμης χημείας: πρόληψη, οικονομία του ατόμου και άλλες μετρήσεις βιωσιμότητας, χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, βιώσιμες διαδικασίες, ασφάλεια, μείωση ενεργειακών απαιτήσεων.
2. Μονομερή (και πολυμερή) που προέρχονται από βιομάζα: Βιοδιυλιστήριο.
3. Φυσικά πολυμερή (κυτταρίνη, άμυλο, λιγνίνη, ζελατίνη, χιτίνη, χιτοζάνη κ.λπ.): Δομές, ιδιότητες, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
4. Μη βιοαποδομήσιμα βιοπλαστικά: πολυαιθυλένιο (PE), πολυπροπυλένιο (PP), τερεφθαλικός αιθυλεστέρας (PETE ή PET), πολυουρεθάνη (PU), πολυαμίδιο (PA).
5. Βιοδιασπώμενα πολυμερή με βάση το πετρέλαιο: πολυ(αδιπικό βουτυλένιο-συν-τερεφθαλικό) (PBAT), πολυκαπρολακτόνη (PCL), πολυ(ηλεκτρικό βουτυλένιο (PBS).
6. Αειφόρα πολυμερή από βιομάζα: α. σύνθεση πολυγαλακτικού οξέος (PLA), κρυστάλλωση, ιδιότητες, επεξεργασία, βιοαποικοδόμηση, εφαρμογές, β. πολυυδροξυαλκανοϊκά (PHAs) τύποι, ιδιότητες, σύνθεση, επεξεργασία, εφαρμογές.
7. Βιοσύνθετα, ταξινόμηση, φυσικές ίνες.
8. Εφαρμογές βιοπλαστικών και βιοσύνθετων: συσκευασία, τρόφιμα, αφροί, φάρμακα (φάρμακα και παράδοση φαρμάκων), προσωπική φροντίδα, υφάσματα, κ.λπ.
9. Διαχείριση πλαστικών απορριμάτων: Ανακύκλωση (μηχανική, χημική), κομποστοποίηση, ενέργεια από απόβλητα, καύση, εργασίες υγειονομικής ταφής.
10. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις, LCA βιώσιμων πλαστικών, βιοαποικοδόμηση πολυμερών (βιομηχανική κομποστοποίηση, θαλάσσια κομποστοποίηση, αναερόβια χώνευση, ενεργός χωματερή, οικιακό κομπόστ, στερεά βιοαποικοδόμηση), προσδιορισμός περιεκτικότητας σε άνθρακα κατά την βιοαποικοδόμηση.
11. Εργαστηριακή εργασία σε: σύνθεση βιοπολυμερών ή τρισδιάστατη εκτύπωση βιοπολυμερών ή παρασκευή σύνθετων βιοπολυμερών ή παρασκευή πηκτωμάτων βιοπολυμερούς ή αποπολυμερισμό.

Ιστοσελίδα μαθήματος

Το eclass του μαθήματος.

Μαθησιακά αποτελέσματα

Το μάθημα στοχεύει να παρέχει γνώση των βασικών ορισμών και εννοιών που αφορούν στη χημεία και τις εφαρμογές των βιώσιμων πολυμερών ώστε να κατανοηθούν οι αρχές που διέπουν τον σχεδιασμό και τις εφαρμογές βιοαποδομήσιμων ή/και βιοπροερχόμενων πλαστικών ως εναλλακτικών στα πλαστικά με βάση το πετρέλαιο.

Μετά από επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

• Κατανοούν βασικούς ορισμούς και αρχές που διέπουν την χημεία και εφαρμογή βιώσιμων πολυμερών και των βιοαποδομήσιμων πολυμερών.
• Χρησιμοποιούν όρους και έννοιες βιωσιμότητας στην επιστήμη των πολυμερών.
• Αξιολογούν τα κύρια χαρακτηριστικά των πολυμερών ως προς τη βιωσιμότητα.
• Να κατανοούν πως η βιομάζα μπορεί να μετατραπεί σε χημικά δομικά στοιχεία και πολυμερή.
• Να αξιολογούν χρήση και την κατάληξη πολυμερών με βάση τη χημική τους δομή.
• Να ενσωματώνουν καινοτόμες τεχνικές που μπορούν δυνητικά να ενισχύσουν τη βιωσιμότητα σε πειράματα και σχεδιασμό έργων σε εργαστηριακή και βιομηχανική κλίμακα (φωτοχημεία, ηλεκτροχημεία, χημεία ροής).
• Να συμμετέχουν σε ένα διεπιστημονικό εργαστηριακό περιβάλλον που απαιτεί βασική κατανόηση οργανικής χημείας (στα πλαίσια διπλωματικής εργασίας ή προγράμματος Erasmus).

Το μάθημα σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πλαίσιο Προσόντων Δια Βίου Μάθησης είναι επιπέδου 6 ως μάθημα πρώτου κύκλου σπουδών.

Μέθοδοι Aξιολόγησης

Η αξιολόγηση των φοιτητών γίνεται με τελική γραπτή εξέταση που περιλαμβάνει συνδυασμό επίλυσης προβλημάτων και ερωτήσεις ανάπτυξης δοκιμίων, καθώς και με την εργαστηριακή εργασία. Υπάρχει δυνατότητα για προφορική εξέταση για φοιτητές με μαθησιακές δυσκολίες.

Οι φοιτητές έχουν το δικαίωμα να δουν το γραπτό τους μετά την έκδοση των αποτελεσμάτων βαθμολόγησης και να υποβάλουν ερωτήσεις στο διδάσκοντα.

Ο τρόπος αξιολόγησης των φοιτητών καθώς και τα ποσοστά κάθε δραστηριότητας στον τελικό βαθμό περιγράφονται κατά την πρώτη διάλεξη, δίνονται και γραπτά στους φοιτητές ενώ επίσης αναφέρονται και στο eclass του μαθήματος.

Βιβλιογραφία

1. Applied Biopolymer Technology and Bioplastics: Sustainable Development by Green Engineering Materials, Tatiana G. Volova, A. K. Haghi, Neha Kanwar Rawat (Editors), 1^st Edition, CRC Press, USA, 2021.
2. Green Plastics: An Introduction to the New Science of Biodegradable Plastics, E. S. Stevens, Princeton University Press, 2002.
3. Soil Degradable Bioplastics for a Sustainable Modern Agriculture, Ed. Mario Malinconico, Springer-Verlag GmbH Germany 2017.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

• Sustainable Chemistry & Engineering, ASC.
• Sustainable Materials and Technologies, Elsevier.