• O ρόλος του χημικού μηχανικού στη βιοϊατρική μηχανική, ιστομηχανική και νανοϊατρική.
  • Αρχές βιοϊατρικής μηχανικής 
  • Αρχές ιστομηχανικής
  • Αρχές νανοοϊατρικής
  • Εισαγωγή στη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος, εσωτερικές διεργασίες, σχέση μεταξύ δομής & λειτουργίας
  • Eμβάθυνση, εξελίξεις και σύγχρονες τάσεις 

- Mεθοδολογία σχεδιασμού πειραμάτων (Design of Experiments, DOE).

- Εργαστηριακές ασκήσεις- σεμινάρια και θεωρία που θα αφορούν προηγμένες τεχνικές μέτρησης:

• τεχνικές ανάλυσης και χαρακτηρισμού, όπως η φασματοσκοπία Raman, η περίθλαση ακτινων X, η φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης, η φασματομετρία μάζας σε συνδυασμό με υγρή χρωματογραφία, η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, θερμοσταθμική ανάλυση

• τεχνική εκτύπωσης βιοΰλικών, 3D printing

• μέτρηση ρευστομηχανικών μεγεθών με μη παρεμβατικές τεχνικές, όπως μ-PIV, μ-LIF, Οπτική μέτρηση ταχέως εξελισσόμενων φαινομένων.

Το μάθημα έχει ως σκοπό να μεταδώσει τις βασικές γνώσεις βιολογίας στους επιστήμονες που ενδιαφέρονται να χρησιμοποιήσουν βιολογικές αρχές προς την επίλυση τεχνολογικών προβλημάτων. Η Βιολογία έχει σημαντική θέση στην ατνιμετώπιση παγκόσμιων προκλήσεων, όπως καλύτερη ιατροφαρμακευτική περίθαλψη, καθαρότερο περιβάλλον, ενέργεια, τρόφιμα και γενικότερα καλύτερη ποιότητα ζωής. Για να μπορεί να εφαρμόζει τις αρχές της Βιολογίας για την επίλυση σύγχρονων προβλημάτων, ο νέος επιστήμονας πρέπει να καταλαβαίνει εις βάθος τις αρχές αυτές.

Βιοσύνθεση πρωτογενών και δευτερογενών μεταβολιτών, Ρύθμιση ενζυμικής παραγωγής, Κινητική ζύμωσης, Συνεχείς καλλιέργειες, Κινητική και μηχανική αποστείρωσης, Απομόνωση ενζύμων, Κινητική και ακινητοποίηση ενζύμων, Ενζυμικοί αντιδραστήρες, Εφαρμογές

Σκοπός του μαθήματος είναι η εκπαίδευση των φοιτητών στον υπολογισμό της συγκέντρωσης τοξικών ρύπων από μία διαρροή στην ατμόσφαιρα, αλλά και των επιπτώσεων αυτής της διασποράς. Συγχρόνως μελετώνται αναλυτικά τα μεγαλύτερα ατυχήματα διασποράς που έχουν γίνει. Χρησιμοποιείται λογισμικό που έχει γίνει στο εργαστήριο για την παραμετρική επίλυση και εξέταση περιπτώσεων διασποράς. Ολοκληρώνεται με τις Εικονικές Δίκες. Πιο αναλυτικά η ύλη διαχωρίζεται ως ακολούθως: • Εισαγωγή στα μεγάλα Βιομηχανικά Ατυχήματα μέσω εξέτασης και ανάλυσης βίντεο (Διαρροή χημικών, πυρηνικών, βιολογικών ουσιών, και ασύμμετρης απειλής). • Διαρροή από σωλήνες, δοχεία, καμινάδες (Εξισώσεις διαρροής). • Βασικές εξισώσεις διασποράς. Μετεωρολογικές συνθήκες, παράμετροι που υπεισέρχονται. • Περιπτώσεις διασποράς. Υπολογισμοί συγκέντρωσης. • Επιπτώσεις διασποράς τοξικού νέφους. • Ασύμμετρη απειλή (Τοξικά αέρια σε τρομοκρατικές ενέργειες). • Παραδείγματα case studies. • Εικονικές δίκες.

Το μάθημα δίνει μια ολοκληρωμένη οπτική στην ολοκληρωμένη διαχείριση αποβλήτων με βάση τις αρχές της κυκλικής οικονομίας και της βιώσιμης ανάπτυξης. Δίνει βασικά ανταγωνιστικά εργαλεία για εργασία και επιστημονική έρευνα για την προώθηση της κυκλικής οικονομίας με σεβασμό στη προστασία της δημόσιας υγείας και της λειτουργίας του οικοσυστήματος Περιεχόμενα του μαθήματος • Εισαγωγή στη διαχείριση αποβλήτων και την κυκλική οικονομία – Βασικές αρχές • Νομοθετικό πλαίσιο διαχείρισης στερεών αποβλήτων (εθνικό – κοινοτικό) • Χαρακτηριστικά του ρεύματος στερεών αποβλήτων • Πολιτικές και μέτρα πρόληψης δημιουργίας αποβλήτων • Μείωση στην πηγή και τοξικότητα • Αποκομιδή και Ανακύκλωση • Κομποστοποίηση αστικών στερεών αποβλήτων • Απόθεση σε ΧΥΤΥ • Αποτέφρωση απορριμμάτων με ανάκτηση ενέργειας • Αεριοποίηση και Πυρόλυση απορριμμάτων και υπολειμμάτων • Βιολογικές διεργασίες επεξεργασίας στερεών αποβλήτων για ανάκτηση ενέργειας και παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας • Εξόρυξη αστικών αποβλήτων • Διαχείριση Επικίνδυνων Αποβλήτων • Βιομηχανικά και Ιατρικά Απόβλητα – τεχνολογίες και συστήματα διαχείρισης • Χωροθέτηση εγκαταστάσεων διαχείρισης στερεών αποβλήτων • Συνδυασμένη διαχείριση στερεών και υγρών αποβλήτων • Διαχείριση αποβλήτων και δημόσια υγεία – ένα παγκόσμιο πρόβλημα 

Πρωτογενείς ενεργειακές πηγές και ενεργειακοί φορείς. Ενεργειακές ανάγκες και δυναμικό Βιομάζα και Βιοενέργεια. Διαθέσιμο δυναμικό. Συστήματα καύσης βιομάζας, Διεργασίες μετατροπής - Θερμοχημικές, χημικές και βιολογικές, Βιοκαύσιμα - Βιοντήζελ, βιοαιθανόλη και Βιοαέριο, Χημικές πρώτες ύλες και υλικά από βιομάζα, Βιοδιυλιστήρια. Ηλιακή ενέργεια. Θερμική μετατροπή, Επίπεδοι συλλέκτες, Συγκεντρωτικά συστήματα, Παθητικά ηλιακά συστήματα. Φωτοβολταϊκά στοιχεία. Φωτοηλεκτρική μετατροπή. Ενεργειακοί υπολογισμοί Αιολική Ενέργεια. Διαθέσιμη ισχύς του ανέμου. Τύποι ανεμογεννητριών. Απόδοση ανεμογεννητριών και απώλειες. Ενεργειακοί υπολογισμοί. Αιολικά πάρκα. Γεωθερμία. Χαρακτηρικά και χρήσεις Γεωθερμικό Δυναμικό στην Ελλάδα, Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αντλίες θερμότητας Υδροισχύς- υδροηλεκτρική ενέργεια. Διαθέσιμο υδροδυναμικο, Παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος, Τύποι υδροστροβίλων, Ενεργειακοί υπολογισμοί Εναλλακτικά καύσιμα και αποθήκευση ενέργειας. Υδρογόνο – διεργασίες παραγωγής και χρήσεις., Ηλιακά καύσιμα, Κυψέλες καυσίμου, Συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρισμού και θερμότητας. Επιστημονικές και τεχνολογικές προκλήσεις του μέλλοντος στον τομέα της ενέργειας

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν μια ξεκάθαρη εικόνα του τρόπου με τον οποίο η μηχανική και επεξεργασία τροφίμων μπορούν να συνδράμουν αποφασιστικά στην παραγωγή τροφίμων/συμπληρωμάτων διατροφής με στόχο τη βελτίωση της υγείας του καταναλωτή στη σύγχρονη κοινωνία. Οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με μοντέρνες τεχνικές και εργαλεία για την επίτευξη του παραπάνω στόχου.

Εφαρμογές των Συνήθων Διαφορικών Εξισώσεων και Διαφορικών Εξισώσεων με Μερικές Παραγώγους στην επιστήμη του Χημικού Μηχανικού ή σε προβλήματα διεπιστημονικής φύσης τεχνολογικού ενδιαφέροντος. Μαθηματική Μοντελοποίηση προβλημάτων στη Χημική Μηχανική. 

Εισαγωγή στη μοντελοποίηση και προσομοίωση μοριακών συστημάτων. Μελετάται η περιγραφή θερμοδυναμικών ιδιοτήτων καθαρών ρευστών και μιγμάτων μέσω καταστατικών εξισώσεων, θεωριών μέσου πεδίου και μοριακής προσομοίωσης.

 

• Νανοσωματίδια και νανοδομές • Τεχνικές χαρακτηρισμού στη νανοκλίμακα • Διαβροχή, συγκόλληση, τριχοειδή φαινόμενα • Υπερυδρόφοβες επιφάνειες. Ιεραρχικές υπερδομές. Υπερυδροφιλικότητα. • Αμφίφιλα μόρια και αυτοοργάνωση της ύλης • Μικύλια, κολλοειδή σύζευξης, λιποσωμάτια • Εφάπλωση, υμένια, βιομεμβράνες • Σύγχρονες τεχνικές σύνθεσης και παραγωγής νανοδομών • Βιομιμητική Χημεία • Οπτικές και ηλεκτροκινητικές ιδιότητες κολλοειδών • Σταθεροποίηση κολλοειδών. Θεωρία DLVO • Νανο/μικρο-γαλακτώματα και εφαρμογές • Νανοσπόγγοι, αεροπηκτές. • Ικριώματα ιστομηχανικής, εγκλεισμός φαρμακευτικών ουσιών και νανοφορείς ελεγχόμενης αποδέσμευσης. 

Στόχος του μαθήματος είναι να προσφέρει μια αναλυτική επισκόπηση σύγχρονων, αναδυόμενων τεχνικών και μεθόδων που χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό και την αποτελεσματική λειτουργία των βιοαντιδραστήρων, δεδομένου του ουσιαστικού ρόλου που επιτελούν ως “τεχνητοί βιότοποι” για τη συστηματική ανάπτυξη ή απλά διατήρηση των κυτταρικών καλλιεργειών. Επιχειρείται πολυδιάστατη προσέγγιση του παραπάνω στόχου που προϋποθέτει κατανόηση και σύνθεση βασικών αρχών της μηχανικής, της βιολογίας συστημάτων και της θεμελιώδους θεωρίας του σχεδιασμού διεργασιών. 

1. Εισαγωγή: Υδρολογικός κύκλος, φυσικοχημικά και μικροβιολογικά χαρακτηριστικά του νερού, στρατηγική σχεδιασμού εγκαταστάσεων επεξεργασίας νερού. 2. Διεργασίες διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων: Κροκίδωση – συσσωμάτωση, καθίζηση – επίπλευση, διήθηση χώρου και επιφάνειας. Εργαστήριο διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων με κροκίδωση – συσσωμάτωση – διή¬θηση σε κλίνη άμμου με ταυτόχρονη μέτρηση μεταβολής της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων για την αξιολόγηση της διεργασίας. 3. Διεργασίες απολύμανσης: Μηχανισμοί απολύμανσης, είδη απολυμαντικών – UV, σχεδιασμός διεργασιών απολύμανσης, οζονισμός – βιομηχανικές εφαρμογές 4. Διεργασίες διαχωρισμού διαλυτών συστατικών από το νερό 4.1 Εκλεκτικές διεργασίες: Χημική ιζηματοποίηση - Προσρόφηση – Ιοντοεναλλαγή 4.2 Μη εκλεκτικές: Αντίστροφη ώσμωση - νανοδιήθηση 5. Επιλεγμένες διεργασίες επεξεργασίας νερού 5.1 Ιοντοεναλλαγή - προσρόφηση: Σχεδιασμός διεργασίας, υπολογισμός πάγιου και λειτουργικού κόστους 5.2 Χημική και βιολογική απομάκρυνση Fe/Mn - Βιολογική οξείδωση αμμωνίας 5.3 Cr(VI), As, Sb, Se προέλευση, μορφές, τοξικότητα, διεργασίες απομάκρυνσης, αξιολόγηση κόστους 5.4 Απομάκρυνση βαρέων μετάλλων, παράμετροι που επηρεάζουν την εκλεκτικότητα, σχεδιασμός διεργασίας 5.5 Επιφανειακοί ταμιευτήρες: Στρωμάτωση επιφανειακών ταμιευτήρων, επιπτώσεις, διεργασίες αποστρωμάτωσης, σχεδιασμός διεργασίας αποστρωμάτωσης με αέρα, εκτίμηση λειτουργικού κόστους, παραδείγματα ταμιευτήρων: «Αισύμης – Διποτάμου» Δήμου Αλεξανδρούπολης, «Πραμόριτσα» Δήμου Βοΐου, «Γαδουρά» Δήμου Ρόδου. 5.6 Διαχείριση υπολειμμάτων: 5.6.1 Ιλύς από την επεξεργασία νερού: Πάχυνση και μηχανική αφυδάτωση 5.6.2 Διαχείριση στερεών: Τεστ εκπλυσιμότητας για αξιολόγηση τοξικότητας, διάθεση, πιθανή ανάκτηση κροκιδωτικών. 6. Επίσκεψη σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού

Στόχος του μαθήματος είναι: Η κατανόηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού και των αποβλήτων, τα οποία καλούμαστε να τροποποιήσουμε με την εφαρμογή διεργασιών επεξεργασίας, Η αξιολόγηση των διεργασιών επεξεργασίας σε σχέση με τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που μπορούν να μεταβάλλουν. Η διδασκαλία σχεδιασμού εξελιγμένων διεργασιών επεξεργασίας νερού και υγρών αποβλήτων. 

Το μάθημα θα παρέχει το θεωρητικό και το εφαρμοσμένο υπόβαθρο για την κατανόηση φαινομένων μεταφοράς μάζας, ενέργειας και ορμής. Θα δοθεί έμφαση στη μικροσκοπική και στη μακροσκοπική δομή ώστε να γίνουν κατανοητές οι κοινές αρχές που διέπουν τα φαινόμενα μεταφοράς και τις ιδιότητές τους. Εξισώσεις διατήρησης και μεταφοράς μάζας, χημικών στοιχείων και ενέργειας σε διαφορική μορφή. Συνήθεις συνοριακές συνθήκες. Αγωγή και διάχυση σε μόνιμη και μη μόνιμη κατάσταση. Διάχυση με χημική αντίδραση. Μηχανική Ρευστών: Διατήρηση γραμμικής ορμής. Μεταφορά ορμής με μικρούς και μεγάλους Reynolds μέσα σε αγωγούς και γύρω από σώματα. Οριακά στρώματα ορμής. Συναγωγή Θερμότητας και Μάζας: Μεταφορά σε στρωτή ροή μέσα σε αγωγούς ή γύρω από σώματα. Οριακά στρώματα θερμοκρασίας ή συγκέντρωσης. Ελεύθερη συναγωγή. Σύγχρονη μεταφορά Θερμότητας και Μάζας: Μη ισόθερμη μεταφορά μάζας. Επίδραση μεταφοράς μάζας στους συντελεστές μεταφοράς θερμότητας και μάζας. 

  • Στατιστικές κατανομές/στοιχεία μοριακών προσομοιώσεων/εφαρμογές σε μακρομοριακά συστήματα
  • Διαμορφώσεις πολυμερών/Ενεργειακές διαμορφώσεις λόγω περιστροφής (RIS)
  • Θερμοδυναμική διαλυμάτων-Θεωρίες καταστατικής εξίσωσης από στατιστική θερμοδυναμική θεώρηση/Εφαρμογή σε συστήματα μοριακών και μακρομοριακών συστημάτων
  • Μίγματα πολυμερών
  • Υαλώδης μετάβαση – θερμοδυναμική και κινητική προσέγγιση
  • Κρυσταλλικότητα, κρυστάλλωση και τήξη. Εμπυρήνωση, θεωρία Avrami
  • Στοιχεία ρεολογίας πολυμερών
  • Τρισδιάστατες δομές. Φυσικά και θερμοπλαστικά ελαστομερή. Διόγκωση και κατάρρευση πηκτών.
  • Ιξωδοελαστικότητα.
  • Συστήματα πολυμερών - υπερκρίσιμων ρευστών