Dottorato di Ricerca in Scienze Fisiche e Ingegneristiche per l’innovazione e la sostenibilità (XXXIX Ciclo)

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Descrizione

Il Dottorato in Scienze fisiche e ingegneristiche per l’innovazione e la sostenibilità opera in continuità con l’ispirazione e il progetto scientifico e formativo dello stesso dottorato del ciclo precedente e del dottorato in Scienze fisiche e ingegneria dell’innovazione industriale ed energetica, per i cicli precedenti. Svolge attività di alta formazione e di ricerca scientifica collegata a 3 aree/curricula: INGEGNERIA INDUSTRIALE E DELL’INFORMAZIONE, INGEGNERIA CIVILE E ARCHITETTURA, SCIENZE FISICHE e SCIENZE MATEMATICHE ED INFORMATICHE coperte dai settori scientifici dei membri del collegio: ingegneria energetica, termomeccanica e nucleare; ingegneria meccanica, aerospaziale e navale; ingegneria elettrica, elettronica e misure; ingegneria delle telecomunicazioni e campi elettromagnetici; pianificazione e progettazione urbanistica e territoriale, ingegneria strutturale e geotecnica; fisica e matematica; relative analisi tecniche, economiche, sociali e ambientali. Di fatto, la ricerca in ingegneria industriale e dell’informazione richiede sempre più competenze avanzate di scienze fisiche e matematiche e, per quanto riguarda l’applicazione nel territorio, di Ingegneria Civile e Architettura. Ne sono un esempio le ricerche sullo sviluppo e integrazione di sistemi a fonti rinnovabili, idrogeno e celle a combustibile, di sistemi di misura, controllo, automazione e gestione, di analisi geotecniche e strutturali avanzate, di analisi urbanistiche e paesaggistiche e in genere di pianificazione/progettazione/gestione di sistemi innovativi e sostenibili, che si ritrovano nelle pubblicazioni, progetti, brevetti e riconoscimenti dei membri del collegio del dottorato e nelle relative attività portate avanti dal Dipartimento di Scienze Ingegneristiche (DSI, , dipartimento di tale dottorato), dal Centro di Ricerca per la Transizione Ecologica e Digitale (CERITED a cui afferiscono membri del dottorato, del DSI e di altri dipartimenti come il DSEA, Dipartimento di Scienze Economiche e Aziendali) e dall’Università degli Studi Guglielmo Marconi (USGM) sia sperimentalmente, tramite il laboratorio con il test rig di processi elettrochimici (e.g. batterie/supercondensatori/celle a combustibile/elettrolizzatori) e di processi termochimici (e.g. condizionamento, pirolisi, gasssificazione), sia simulativamente, tramite il server del DSI a cui docenti e ricercatori hanno accesso dotato di vari programmi (e.g. ASPEN, SIMAPRO).

Obiettivi del corso

Il Dottorato ha l’obiettivo di dare una formazione rigorosa ed aperta, nella metodologia e nei contenuti, capace di rispondere alle esigenze e alle sfide di una società in evoluzione. Avvalendosi di metodologie di insegnamento sia classiche che innovative e di strumenti sia tradizionali che tecnologicamente avanzati, l’intendimento è sviluppare l’approccio multidisciplinare nella ricerca, indirizzando lo studio di ogni disciplina all’acquisizione di contenuti e tecniche specifici e, nel contempo, all’interdisciplinarietà, al coordinamento e all’interazione, alla visione d’insieme, alla definizione di un sapere articolato e complesso ma unitario, non frammentato in comparti autosufficienti ed autoreferenziali. Costante attenzione è anche rivolta agli sviluppi consolidati e in atto a livello nazionale e sovranazionale, europeo in particolare, onde analizzare le prospettive e le linee di tendenza più marcate nei vari ambiti di interesse. Per il conseguimento di detti fini, il Dottorato punta all’internazionalizzazione, favorendo l’inserimento di Dottorandi stranieri e l’inserimento in attività di ricerca multidisciplinari presso numerosi enti di ricerca nazionali e internazionali, utilizzando gli accordi in essere con i principali centri di ricerca nazionali e internazionali (USGM, DSI, e CERITED hanno accordi con il CNR/INFN e l’ENEA, membri del collegio, ma anche con vari enti di ricerca nazionali e internazionali) e i molteplici progetti di ricerca (e.g. BLAZE su impianti a biomasse residuali e celle a combustibile, GICO su sistemi per la cattura, conversione e uso della CO2 per generazione di biocombustibili, SO-FREE su celle a combustibile a ossidi solidi, LIFE3H su 3 Hydrogen Valley in Lazio, Abruzzo e Umbria, Idrogeno Civitavecchia su fotovoltaico e elettrolisi). Infine, i membri del collegio svolgono attività di ricerca in centri internazionali quali il CERN di Ginevra ed il FERMILAB di Chicago (e.g. esperimenti CMS, NA62, Mu2e).

Sbocchi occupazionali e professionali previsti

L’obiettivo del Dottorato è quello di formare esperti che, grazie alle competenze acquisite, siano in grado di guidare lo sviluppo dell’innovazione di processo e di prodotto nei vari ambiti industriali, civili e di ricerca, come lo sviluppo di sistemi energetici efficienti e sostenibili da fonti rinnovabili e celle a combustibile. In tal senso i futuri Dottori di Ricerca, in possesso sia di competenze tecniche specialistiche che di capacità operative di gestione dello sviluppo dell’innovazione, si potranno inserire, ad esempio, come Innovation Manager, Energy Manager, Fleet Manager, Product Manager o all’interno di reparti di Ricerca e Sviluppo, Pianificazione, Progettazione, Produzione, Applicazione, Gestione, Controllo, Sicurezza di enti pubblici e/o privati, per, ad esempio, la progettazione, gestione, di impianti di produzione, distribuzione, stoccaggio e uso di materiali/apparati e energia e analisi e monitoraggio dell’impatto ambientale degli stessi; di razionalizzazione e ottimizzazione dell’uso delle risorse. Inoltre, grazie alle discipline inerenti il governo del territorio e inerenti l’ingegneria industriale, informatica, civile e edile, i futuri Dottori avranno competenze in grado di garantire il possesso dei fondamenti cognitivi e conoscitivi di un decision-maker nel Settore Pubblico e Privato ed, in generale, nelle attività di gestione delle trasformazioni urbane e industriali. Saranno in grado di progettare e implementare, in aderenza al quadro normativo esistente, i sistemi amministrativi e di management meglio rispondenti alle esigenze di una sua positiva funzionalità. Al fine di fornire una preparazione multidisciplinare, e grazie al connubio tra ricerca applicata e scienza di base, i futuri dottori di ricerca avranno la possibilità di apprendere le tecniche più avanzate di elaborazione dei dati e di analisi di processo, ampliando così le possibilità di occupazione in settori diversi. I futuri Dottori potranno quindi trovare occupazione presso Università, Centri di Ricerca pubblici o privati, industrie meccaniche, energetiche, automobilistiche e dell’informazione, aziende ed enti per la produzione e la conversione dell’energia e per la mobilità di persone e merci, imprese impiantistiche, industrie per l’automazione e la robotica, imprese manifatturiere in generale e nel contesto dei servizi, nella Pubblica Amministrazione e negli Enti locali. Particolare sviluppo occupazionale potrà essere dato anche al settore transazionale e dei servizi, sia per gli Enti pubblici che Privati, nonché nel settore delle Biotecnologie Applicate in ambito di innovazione tecnologica in Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Ingegneria Civile e Architettura e Scienze Fisiche e Matematiche. Inoltre, nel caso che i risultati ottenuti durante il dottorato portino allo sviluppo di prodotti/processi originali e spendibili sul mercato, sarà possibile partecipare da protagonisti alla creazione di brevetti, nuove imprese e spin-off-accademici in particolar modo attraverso il CERITED e il centro Innovation hub della Marconi.

Coerenza con gli obiettivi del PNRR

I temi di Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Ingegneria Civile e Architettura e Scienze Fisiche e Matematiche trovano riscontro diretto, trasversale e/o indiretto in quasi tutte le politiche strategiche del PNRR. In particolare, trovano riscontro principale nella missione 2 rivoluzione verde e transizione ecologica (coprendo tutte le componenti di tale misura: M2C1: agricoltura sostenibile ed economia circolare; M2C2: energia rinnovabile, idrogeno, rete e mobilità sostenibile; M2C3: efficienza energetica e riqualificazione degli edifici; M2C4: tutela del territorio e della risorsa idrica); ma anche nella missione 1 digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo (principale focus è sulla componente M1C2: digitalizzazione, innovazione e competitività nel sistema produttivo), nella missione 3 infrastrutture per una mobilità sostenibile (coprendo tutte le componenti di tale misura M3C1: investimenti sulla rete ferroviaria M3C2: intermodalità e logistica integrata), nella missione 4 Istruzione e Ricerca (coprendo tutte le componenti M4C1 ad esempio con lo sviluppo del laboratorio del dottorato anche in remoto e per long term test, si veda progetto europeo RE-OPEN e M4C2 ad esempio con lo sviluppo di brevetti e spin-off). Inoltre, alcuni punti di forte connessione si ritrovano nei temi generali della “Crescita intelligente. Sostenibile ed inclusiva” della “Coesione sociale e Territoriale”, della “Salute e resilienza economica, sociale ed istituzionale”, della “Transazione del verde”. Una particolare attenzione nel dottorato sarà data (in piena coerenza con gli obiettivi del PNRR che dedica al settore numerosi investimenti) al tema della “rigenerazione urbana”, intesa come uno strumento volto a “ridurre situazioni di emarginazione e degrado sociale nonché di migliorare la qualità del decoro urbano oltre che del contesto sociale e ambientale”, ed a quello della definizione di strumenti (come i Piani Urbani Integrati) che possano prevedere “una pianificazione urbanistica partecipata, con l’obiettivo di trasformare territori vulnerabili in città smart e sostenibili, limitando il consumo di suolo edificabile” (cit. PNRR).

Composizione

Il collegio di dottorato è composto da 17 professori strutturati Marconi, 2 membri INFN e 2 membri ENEA per il totale dei seguenti 21 membri:

Attività formative

Programma delle attività formative

Elenco documenti (ad accesso interno)

Regolamento per l’elezione dei Rappresentanti dei Dottorandi
Regolamento Comitato Consultivo
Documento di Sintesi annuale

Lista studenti

Vizza Domenico, Economical analysis of Sustainable Energy Systems
Boodaghi Roja, Accessibility analysis for urban hybrid and electric transportation
Annese Silvy, Aspetti legislativi e di valutazione dell’impatto di sistemi di trasporto basati sull’automazione parziale dei veicoli
Quarta Alessio, Scenari di aumento delle stazioni rifornimento a idrogeno e prospettive di sviluppo

PhD course in Physical and Engineering Sciences for innovation and sustainability

The Doctorate in Physical and Engineering Sciences for Innovation and Sustainability operates in continuity with the inspiration and the scientific and educational project of the same doctorate of the previous cycle and the Doctorate in Physical Sciences and Engineering of Industrial and Energy Innovation, for previous cycles. It carries out advanced training and scientific research activities linked to 3 areas/curricula: INDUSTRIAL AND INFORMATION ENGINEERING, CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE, PHYSICAL SCIENCES and MATHEMATICAL AND COMPUTER SCIENCES covered by the scientific sectors of the members of the college: energy, thermomechanical and nuclear engineering ; mechanical, aerospace and naval engineering; electrical engineering, electronics and measurements; telecommunications engineering and electromagnetic fields; urban and territorial planning and design, structural and geotechnical engineering; physics and mathematics; related technical, economic, social and environmental analyses. In fact, research in industrial and information engineering increasingly requires advanced skills in physical and mathematical sciences and, as regards application in the territory, in Civil Engineering and Architecture. An example of this is research on the development and integration of systems based on renewable sources, hydrogen and fuel cells, measurement, control, automation and management systems, advanced geotechnical and structural analyses, urban and landscape analyzes and planning in general. /design/management of innovative and sustainable systems, which can be found in the publications, projects, patents and recognitions of the members of the doctoral committee and in the related activities carried out by the Department of Engineering Sciences (DSI, department of this doctorate), by the Center of Research for the Ecological and Digital Transition (CERITED to which members of the doctorate, the DSI and other departments such as the DSEA, Department of Economic and Business Sciences belong) and by the Guglielmo Marconi University (USGM) both experimentally, through the laboratory with the test rig of electrochemical processes (e.g. batteries/supercapacitors/fuel cells/electrolyzers) and thermochemical processes (e.g. conditioning, pyrolysis, gasification), both simulatively, via the DSI server to which teachers and researchers have access equipped with various programs (e.g. ASPEN, SIMAPRO).

Course objectives

The Doctorate aims to provide rigorous and open training, in methodology and content, capable of responding to the needs and challenges of an evolving society. Making use of both classic and innovative teaching methodologies and both traditional and technologically advanced tools, the intention is to develop a multidisciplinary approach in research, directing the study of each discipline to the acquisition of specific contents and techniques and, at the same time, to ‘interdisciplinarity, coordination and interaction, the overall vision, the definition of an articulated and complex but unitary knowledge, not fragmented into self-sufficient and self-referential compartments. Constant attention is also paid to consolidated and ongoing developments at a national and supranational level, particularly European, in order to analyze the most marked prospects and trend lines in the various areas of interest. To achieve these goals, the Doctorate aims at internationalization, encouraging the inclusion of foreign Doctoral students and the inclusion in multidisciplinary research activities at numerous national and international research institutions, using the agreements in place with the main research centers national and international (USGM, DSI, and CERITED have agreements with the CNR/INFN and ENEA, members of the college, but also with various national and international research bodies) and the multiple research projects (e.g. BLAZE on residual biomass plants and fuel cells, GICO on systems for the capture, conversion and use of CO2 for the generation of biofuels, SO-FREE on solid oxide fuel cells, LIFE3H on 3 Hydrogen Valleys in Lazio, Abruzzo and Umbria, Civitavecchia Hydrogen on photovoltaic and electrolysis). Finally, the members of the college carry out research activities in international centers such as CERN in Geneva and FERMILAB in Chicago (e.g. CMS, NA62, Mu2e experiments).

Expected employment and professional opportunities

The objective of the Doctorate is to train experts who, thanks to the skills acquired, are able to guide the development of process and product innovation in various industrial, civil and research fields, such as the development of efficient energy systems and sustainable from renewable sources and fuel cells. In this sense, future PhDs, in possession of both specialized technical skills and operational skills in managing the development of innovation, can be inserted, for example, as Innovation Manager, Energy Manager, Fleet Manager, Product Manager or as within Research and Development, Planning, Design, Production, Application, Management, Control and Safety departments of public and/or private entities, for, for example, the design, management of production, distribution, storage and use of materials/equipment and energy and analysis and monitoring of their environmental impact; rationalization and optimization of the use of resources. Furthermore, thanks to the disciplines relating to territorial governance and related to industrial, IT, civil and construction engineering, future Doctors will have skills capable of guaranteeing possession of the cognitive and cognitive foundations of a decision-maker in the Public and Private Sector and , in general, in the management of urban and industrial transformations. They will be able to design and implement, in compliance with the existing regulatory framework, the administrative and management systems that best respond to the needs of its positive functionality. In order to provide multidisciplinary preparation, and thanks to the combination of applied research and basic science, future PhDs will have the opportunity to learn the most advanced data processing and process analysis techniques, thus expanding employment opportunities in different sectors. Future Doctors will therefore be able to find employment at universities, public or private research centres, mechanical, energy, automotive and information industries, companies and bodies for the production and conversion of energy and for the mobility of people and goods, businesses plant engineering, automation and robotics industries, manufacturing companies in general and in the context of services, in the Public Administration and local authorities. Particular employment development may also be given to the transactional and service sectors, both for public and private bodies, as well as in the Applied Biotechnology sector in the field of technological innovation in Industrial and Information Engineering, Civil Engineering and Architecture and Physical and Mathematical Sciences . Furthermore, in the event that the results obtained during the doctorate lead to the development of original products/processes that can be used on the market, it will be possible to participate as protagonists in the creation of patents, new businesses and academic spin-offs, particularly through CERITED and the Marconi Innovation hub centre.

Consistency with the objectives of the PNRR

The themes of Industrial and Information Engineering, Civil Engineering and Architecture and Physical and Mathematical Sciences find direct, transversal and/or indirect feedback in almost all the strategic policies of the PNRR. In particular, they are mainly reflected in mission 2 green revolution and ecological transition (covering all the components of this measure: M2C1: sustainable agriculture and circular economy; M2C2: renewable energy, hydrogen, network and sustainable mobility; M2C3: energy efficiency and requalification of buildings; M2C4: protection of the territory and water resources); but also in mission 1 digitalisation, innovation, competitiveness, culture and tourism (the main focus is on the M1C2 component: digitalisation, innovation and competitiveness in the production system), in mission 3 infrastructures for sustainable mobility (covering all the components of this M3C1 measure: investments on the M3C2 railway network: intermodality and integrated logistics), in mission 4 Education and Research (covering all M4C1 components for example with the development of the doctorate laboratory also remotely and for long term tests, see European project RE-OPEN and M4C2 for example with the development of patents and spin-offs). Furthermore, some points of strong connection are found in the general themes of “Smart Growth. Sustainable and inclusive” of “Social and Territorial Cohesion”, of “Health and economic, social and institutional resilience”, of the “Green Transaction”. Particular attention in the doctorate will be given (in full coherence with the objectives of the PNRR which dedicates numerous investments to the sector) to the theme of “urban regeneration”, understood as a tool aimed at “reducing situations of marginalization and social degradation as well as improving the quality of urban decorum as well as the social and environmental context”, and to that of the definition of tools (such as Integrated Urban Plans) which can provide for “participatory urban planning, with the aim of transforming vulnerable territories into smart and sustainable cities, limiting the consumption of building land” (cit. PNRR).

Composition

The doctoral board is made up of 17 Marconi structured professors, 2 INFN members and 2 ENEA members for a total of the following 21 members:

Training activities

Planning of training activities

List of documents (with internal access)

Regulations for the election of Doctoral Student Representatives
Advisory Committee Regulations
Annual Summary Document

List of PhD Student

Vizza Domenico, Economical analysis of Sustainable Energy Systems
Boodaghi Roja, Accessibility analysis for urban hybrid and electric transportation
Annese Silvy, Aspetti legislativi e di valutazione dell’impatto di sistemi di trasporto basati sull’automazione parziale dei veicoli
Quarta Alessio, Scenari di aumento delle stazioni rifornimento a idrogeno e prospettive di sviluppo