Scheda programma d'esame
NON-FOOD CROPS
LUCIANA GABRIELLA ANGELINI
Anno accademico2021/22
CdSPRODUZIONI AGROALIMENTARI E GESTIONE DEGLI AGROECOSISTEMI
Codice272GG
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
COLTURE NON-FOODAGR/02LEZIONI64
LUCIANA GABRIELLA ANGELINI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Obiettivi formativi e contenuti:

Lo scopo del corso è quello di aumentare le conoscenze scientifiche e le competenze tecniche su un ampio range di colture non-food e officinali e sui loro prodotti, al fine di rispondere alle esigenze di innovazione e di diversificazione delle aziende agricole.

Il corso fornisce un quadro aggiornato e approfondito delle principali colture a destinazione non alimentare e officinali per la produzione di materiali e prodotti a base biologica per svariate applicazioni industriali  comprese quelle del settore cosmetico e farmaceutico. Particolare attenzione sarà rivolta a colture erbacee innovative per la produzione di bioenergia, oli vegetali, fibra e cellulosa, coloranti, dolcificanti  e altri metaboliti secondari ad alto valore aggiunto, focalizzando l’attenzione sui diversi settori di impiego della materia prima agricola e dei suoi diversi componenti. Verrà illustrato il concetto di bioraffineria e di utilizzazione a cascata delle diverse componenti della biomassa al fine di migliorare l’efficienza produttiva e ridurre gli sprechi contribuendo all’uso durevole delle risorse per uno sviluppo sostenibile, in linea con l’Agenda Globale 2030 per lo sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite e dei relativi Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (Sustainable Development Goals – SDGs). Verranno affrontati dal punto di vista tecnico- scientifico le principali filiere produttive dalla produzione agricola della materia prima al prodotto finito. Verranno prese in considerazione per ciascuna filiera produttiva, le  specie più importanti e verranno illustrati gli aspetti agronomici della produzione della materia prima, il livello di resa, le modalità di raccolta e prima trasformazione ed i requisiti qualitativi dei prodotti principali e dei co-prodotti.  Verranno fornite, per alcune filiere, le potenzialità di penetrazione nel mercato e gli orientamenti del quadro normativo. Ciò consentirà agli studenti di definire le specie più idonee per ogni specifica filiera produttiva e contesto ambientale, di valutare criticamente le relazioni tra interventi tecnici e ambiente, di conoscerne le specifiche caratteristiche quantitative e qualitative in relazione alla destinazione d’uso e di individuarne criticamente le potenzialità e i limiti.

Knowledge

The aim of the course is to increase scientific knowledge and technical skills on a wide range of non-food and medicinal crops and their products, in order to meet the needs of innovation and diversification of farms.The student who successfully completes the course will will be able to demonstrate a solid knowledge of the agricultural management and post-harvest treatments of a  range of non-food and medicinal crops for various industrial applications including those in the cosmetic and pharmaceutical sector. He/she will be able to describe the range of the crops, other than food or feed, suitable for the different industrial application, the raw materials characteristics and the downstream processing for the different markets; he/she will be able to apply the knowledge of the production requirements, agronomy, harvest and handling and end-product requirement in order to plan and to manage a supply chain of high value. He/she will be aware of the sustainability criteria, regulation and challenges of the different production chains.

 

Modalità di verifica delle conoscenze

L’esame consisterà in una verifica orale con votazione in trentesimi sugli argomenti trattati a lezione.

La prova orale è superata quando il candidato risulta in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta; dimostra di avere compreso le parti del programma svolte e risulta in grado di elaborare sistemicamente le nozioni acquisite. Lo studente dovrà altresì essere anche in grado di predisporre in maniera approfondita e accurata un lavoro guidato su un argomento da concordare con il docente e di presentarlo, sia in forma di breve relazione che oralmente, prima della verifica orale.

Assessment criteria of knowledge

Methods: Final oral exam
The student will provide a short written report on a specific topic of the course and should present it orally. 

Capacità

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

-dimostrare una solida conoscenza delle colture a destinazione non alimentare e officinali per la produzione di materiali e prodotti a base biologica;

- dimostrare una conoscenza approfondita delle relazioni tra fattori tecnici di gestione del processo produttivo agricolo, resa, sostenibilità ambientale e uso efficiente delle risorse;

 -definire le specifiche caratteristiche quantitative e qualitative dei prodotti principali e co-prodotti in relazione alla destinazione d’uso;

-definire all'interno di sistemi agricoli diversificati e sostenibili, le specie più idonee e i processi di trasformazione per ogni specifica filiera produttiva e contesto ambientale e individuarne criticamente le potenzialità e i limiti.

 

Skills

By the end of the course:

Students will be able  to discuss the main course contents using the appropriate terminology. They will be able to demonstrate a solid knowledge of the course  main topics presented. Students will be able to present, in a written and oral report,  the bibliographical analysis results carried out on a specific project.

Modalità di verifica delle capacità

Durante l’esame finale sarà verificata la capacità dello studente di conoscere le principali colture erbacee a destinazione non alimentare e officinali, definirne le specifiche caratteristiche quantitative e qualitative, definire gli aspetti agronomici della produzione agricola di pieno campo definendo sistemi colturali  efficienti  e sostenibili; individuare processi di trasformazione in grado di aggiungere valore alla produzione riducendo al tempo stesso gli scarti e l'impatto sull'ambiente.

Lo studente dovrà preparare e presentare un report su un argomento da concordare con il docente che dimostri capacità di raccogliere ed elaborare informazioni scientifiche in modo approfondito e criticamente.

Assessment criteria of skills

Students will have to prepare and present a written report that documents the results of the project activity

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità verso le problematiche ambientali connesse con l’uso di fonti rinnovabili in sostituzione di quelle fossili e/o non sostenibili nei processi produttivi industriali. Lo studente acquisirà consapevolezza dell'importanza della produzione agricola di biomasse per la produzione, non solo di energia e biocarburanti, ma anche di materiali e prodotti rinnovabili per diversi settori industriali. Lo studente potrà altresì approfondire i principi alla base della strategia europea della bioeconomia che prevede la transizione verso una economia circolare e  sostenibile, in grado di promuovere l’innovazione dell’industria, l’ammodernamento dei sistemi di produzione primaria, la protezione dell’ambiente e il potenziamento della biodiversità.

Behaviors

Attendance at lectures and seminars is strongly recommended.

Students will acquire knowledge on challenges and opportunities for a range of non-food and medicinal crops and their products

Students will acquire knowledge on the concept of biorefinery and cascade utilization of the biomass according to European Circular Economy Strategy.

Students will develop an awareness of environmental issues  in order to improve production efficiency and reduce waste by contributing to the sustainable use of resources for sustainable development, in line with the Global 2030 Agenda for the sustainable development of the United Nations and its Sustainable Development Goals (SDGs).

Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica dei comportamenti sarà effettuata durante le lezioni e le esercitazioni attraverso domande rivolte al gruppo di studenti dal docente e discussione collettive sulle risposte fornite.

Durante il lavoro di redazione del report sarà valutata la modalità di raccolta delle informazioni attraverso fonti diverse, la loro elaborazione critica, l’organizzazione dei contenuti e la qualità dell’ esposizione dell’argomento trattato.

Assessment criteria of behaviors

Following attendance at lectures and seminars,  students will be requested to prepare a oral and written  report  concerning a bibliographical analysis on a selected  topic 

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Robusta Conoscenza dell'Agronomia e delle Produzioni vegetali.

Prerequisites

A robust knowledge of both "Agronomy" and "Arable Crops Production" is required. 

Indicazioni metodologiche
  • lezioni frontali, con ausilio di lucidi/slide/filmati
  •  le esercitazioni verranno effettuate, nel rispetto delle misure anti-contagio COVID-19, in laboratorio (es. Laboratorio di Analisi e di Ricerca sulle Sementi) e in campo presso il Centro “Enrico Avanzi” e aziende agricole e centri di trasformazione rappresentativi;
  • viene fornito il materiale didattico utilizzato nelle lezioni frontali;  
  • le interazioni tra docente e studenti avvengono anche mediante ricevimenti, posta elettronica e mediante gli studenti consiglieri;
  • tipo di strumenti di supporto : siti web, seminari
  • l' interazione tra studente e docente avverrà tramite ricevimenti e uso della posta elettronica 
  • allo studente sarà richiesto lo svolgimento di un lavoro guidato da concordare con il docente
  • non sono previste prove intermedie
Teaching methods

Teaching methods:

  • Lectures
  • Seminar
  • visit to experimental farms and/or pilot plant at DiSAAA-a or other Institutions/industries.
  • project work
Programma (contenuti dell'insegnamento)

 

-Introduzione al corso: obiettivi, argomenti, letteratura di riferimento  e aspetti organizzativi.

-Le colture a destinazione non alimentare e officinali per la produzione di materiali e prodotti a base biologica: classificazione, la gamma delle colture, i settori di impiego,i mercati guida, le filiere produttive, i principali vantaggi ambientali, economici e sociali dell’uso di materie prime rinnovabili nei diversi settori industriali.

-La strategia europea della bioeconomia, sostenibilità e circolarità, il concetto di bioraffineria e l'uso a cascata a cascata delle diverse componenti della biomassa, efficienza produttiva, riduzione degli sprechi e sviluppo sostenibile (Agenda Globale 2030 e Obiettivi di Sviluppo Sostenibile).

-Prodotti ottenuti da colture non alimentari classificate in base al settore di impiego: biocarburanti e bioenergia, fibre e biocompositi, biopolimeri e bioplastiche, biolubrificanti e prodotti della lipochimica, prodotti farmaceutici e cosmetici, altri prodotti chimici e materiali a base biologica per mercati diversi. Principali prodotti e panoramica delle colture utilizzate.

- Bioenergia e Biocarburanti: lo stato e gli obiettivi della bioenergia a livello europeo e italiano. Biomassa da agricoltura e silvicoltura. Le principali colture, la gamma di tecnologie e le opzioni applicative. La complessità della catena di produzione agricola. Biocarburanti di prima e seconda generazione: le colture, la qualità delle materie prime, la gamma di tecnologie.

- Fibre e cellulosa: lo stato dell'arte delle colture da fibra, le principali colture, la classificazione delle fibre naturali  e i settori applicativi. La produzione di fibre naturali a livello mondiale, europeo e nazionale. Le piante da fibra corticale, le tecniche di ottenimento delle fibre dagli steli e della loro lavorazione. I requisiti di qualità delle fibre e le possibili applicazioni nel settore tessile e dei materiali compositi. Certificazione di prodotti tessili biologici (GOTS). La sostenibilità nella produzione tessile. Per alcune specie più importanti verranno descritte le caratteristiche botaniche, biologiche, le esigenze pedo-climatiche ed illustrati gli aspetti agronomici della produzione della materia prima, le modalità di raccolta e di prima trasformazione ed i requisiti qualitativi dei prodotti principali e dei co-prodotti.

- Oli vegetali: Colture da semi oleosi. Applicazioni industriali non alimentari di oli vegetali. Le colture più importanti e quelle minori, le caratteristiche dell'olio, le caratteristiche dei coprodotti, le applicazioni non alimentari. Colture minori con oli caratterizzati da una composizione di acidi grassi specifica. Per alcune specie più importanti verranno descritte le caratteristiche botaniche, biologiche, le esigenze pedo-climatiche ed illustrati gli aspetti agronomici della produzione della materia prima, le modalità di raccolta e di prima trasformazione ed i requisiti qualitativi dei prodotti principali e dei co-prodotti.

- Piante  aromatiche e medicinali (PAM): stato dell'arte e importanza economica, principali specie coltivate e zone di coltivazione, i settori di impiego; L'organizzazione della filiera: la catena di produzione dalla coltivazione all'industria. La coltivazione e la raccolta spontanea e i suoi riflessi sulla qualità del prodotto e sull’ambiente.Aspetti generali della coltivazione, della raccolta, prima trasformazione  e conservazione. La qualità della materia prima di origine agricola. Fattori che influenzano il contenuto e la qualità dei principi attivi. Le norme di buona pratica di coltivazione, raccolta  e prima trasformazione (GACP). Metodi di produzione agricola integrato,  biologico e biodinamico. Verranno illustrate in dettaglio le caratteristiche botaniche, biologiche, le esigenze pedo-climatiche e i principi tecnico-scientifici   della coltivazione, raccolta e prima trasformazione delle principali specie medicinali  ed aromatiche in una corretta conoscenza e valorizzazione dell’agroecosistema, fornendo gli strumenti per sviluppare, in modo autonomo, ulteriori approfondimenti anche su altre specie, in diversi ambienti pedoclimatici. 

-Colture speciali per prodotti di alto valore:

Colture per coloranti naturali. Principali specie, classe di sostanze chimiche, requisiti di coltivazione, tecnologie di estrazione, applicazione, resa e caratteristiche qualitative.

Piante da dolcificanti. Principali specie, classe di sostanze chimiche e ambiti applicativi, requisiti di coltivazione, raccolta e prima trasformazione, resa e caratteristiche qualitative.

 

 

Syllabus

-Introduction to the course: objectives, topics and the organization and sequencing of course content.

-Non food crops: the range of crops, the renewable materials for industrial applications, the lead markets, the agricultural-based supply chain, key environmental, economic and social benefits.

-Products made from non-food crops categorized by function: biofuel and bioenergy, fibers and biocomposites, building materials, biopolymers and bioplastics, pharmaceuticals, specialty chemicals. Main products and overview of the crops used.

- The European strategy of bioeconomy, sustainability and circularity, the concept of biorefinery and the cascading use of biomass, production efficiency, waste reduction and sustainable development (Global Agenda 2030 and Sustainable Development Goals).

-Biofuels and Bioenergy: the status and objectives of bioenergy at European and Italian level. Biomass from agriculture and forestry. The main crops, the range of technologies and application options. The complexity of the production chain. First generation and second generation biofuels: the crops, the feedstock quality, the range of technologies.

-Fibers and cellulose: the state of the art of fiber crops, the main crops, the classification of natural fibers and application sectors. The production of natural fibers at a global, European and national level. Cortical fiber plants, techniques for obtaining fibers from the stems and their processing. Fiber quality requirements and possible applications in the textile and composite materials sector. Certification of organic textile products (GOTS). Sustainability in textile production. Description of the main fiber crops and related and related  agronomic techniques. For each crop will be described the following topics: facts of interest, production requirements, varieties, agronomy, pest and disease control, harvest and first processing, end-product and co-products requirement information.

- Oils from plants: Oilseed crops. Non-food industrial applications of plant-derived oils. The major and minor oilseed crops, the oil characteristics, the co-products characteristics, the non food applications. Minor oilseed crops with specific fatty acid composition. Description of the main oilseed species and related  agronomic techniques. For each crop will be described the following topics: facts of interest, production requirements, varieties, agronomy, pest and disease control, harvest and first processing, end-product and co-products requirement information.

-Medicinal and Aromatic plants (MAP): state of the art and economic importance, main crops and cultivation areas, the main industrial applications; the production chain from cultivation to industry. Agricultural production of PAM and/or harvesting from the wild, effects on product quality and the environment. General aspects of cultivation, harvesting, first processing and conservation. The quality of the raw material. Factors that influence the content and quality of active compounds. The Good Agricultural  and Collection Practices (GACP) for medicinal plants. Integrated, organic and biodynamic agricultural production methods. Description of the main medicinal and aromatic species and related agronomic techniques. For each crop will be described the following topics: facts of interest, production requirements, varieties, agronomy, pest and disease control, harvest and first processing, end-product quality  requirement information.

-Specialty Crops for high-value products: Crops for Natural dyes. Plants as sources of intensive non caloric sweeteners. Main species, class of chemicals, cultivation requirements and related agronomic techniques, extraction technologies,  quality control. 

 

Bibliografia e materiale didattico

Lucidi forniti dal docente   (per studenti che hanno frequentato) e altro materiale di approfondsimento quale:

- Angelini L.G., De Mastro G., Sacco D. Le colture dedicate da energia: potenzialità e limiti. pp 1-16.

-AAVV (2017). Crops to Industry: Fibre crops that can be produced in EU27. Pp. 122.

-AAVV (2017). Crops to Industry: Oilseed crops that can be produced in EU27. Pp. 114

-AAVV (2017). Crops to Industry: Specialty crops that can be produced in EU27. Pp. 163

- AAVV piano di Settore della filiera delle piante officinali 2014-2016. MiPaaf pp.31.

- Marzi V., De Mastro G. Piante officinali. Mario Adda Editore, Bari. pp.472.

- Catizone P., Barbanti L., Marotti I., Dinelli G. Produzione ed impiego delle piante officinali. Patron editore  Bologna 2013, pp.348.

 

 

Bibliography

Recommended: Teacher Materials 

 Recommended reading and bibliography :

- Angelini L.G., De Mastro G., Sacco D. Le colture dedicate da energia: potenzialità e limiti. pp 1-16.

-AAVV (2017). Crops to Industry: Fibre crops that can be produced in EU27. Pp. 122.

-AAVV (2017). Crops to Industry: Oilseed crops that can be produced in EU27. Pp. 114

-AAVV (2017). Crops to Industry: Specialty crops that can be produced in EU27. Pp. 163

- AAVV piano di Settore della filiera delle piante officinali 2014-2016. MiPaaf pp.31.

- Marzi V., De Mastro G. Piante officinali. Mario Adda Editore, Bari. pp.472.

- Catizone P., Barbanti L., Marotti I., Dinelli G. Produzione ed impiego delle piante officinali. Patron editore  Bologna 2013, pp.348.

  

 

Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti devono contattare il docente tramite mail per avere tutte le informazioni necessarie.  Essi possono seguire lo svolgimento delle lezioni utilizzando il materiale didattico messo a disposizione dal docente prima dell'inizio del corso  e seguendo il registro delle lezioni del docente.

Non-attending students info

Non-attending students must contact the teacher to get all the necessary information. 

Modalità d'esame

L’esame consisterà in una verifica orale con votazione in trentesimi sugli argomenti trattati a lezione.

Prima dell'esame orale lo studente dovrà  presentare un report su un argomento concordato  con il docente sia in forma scrita che attraverso una presentazione con slides.

 

Assessment methods

The exam consists of an oral test with a score of thirty,  on the topics covered in class.

Before the oral examination the student will have to present a report on a subject agreed with the teacher,  both in written and oral form (presentation with slides).

Note

Il docente riceve tutti i giorni da lunedì a venerdì per appuntamento, tramite video call. 

In accordo con le direttive dell'Ateneo e le misure anti-COVID il ricevimento in presenza sarà presso lo studio del docente: 

c/o DISAAA Via S. Michele degli Scalzi 2, 56127 Pisa

tel 050 2218901

E mail:luciana.angelini@unipi.it

Ultimo aggiornamento 28/10/2021 13:09