Nata a Pisa nel 1963, la professoressa Sandra Vitolo si è laureata con lode in Ingegneria chimica presso la facoltà di Ingegneria dell'Università di Pisa nel 1989. Dopo un'esperienza in ambito industriale internazionale, a partire dal 1992 ha percorso presso l'Università di Pisa tutta la sua carriera accademica prima come ricercatore, poi come professore associato e, dal 2004, come ordinario di Impianti e processi chimici. Dall'esperienza maturata in ambito industriale sono nati il suo interesse verso i temi legati alla sostenibilità ambientale dei processi chimici e l'impegno in molteplici attività di trasferimento tecnologico.
L'attività di ricerca della professoressa Vitolo, autore di circa 130 lavori, si colloca nell'ambito dei processi chimici industriali con particolare riferimento al trattamento di effluenti gassosi e recupero e valorizzazione degli scarti industriali, allo sviluppo di processi innovativi in ambito conciario, alla produzione di energia e chemicals da biomasse oltre che allo sviluppo di sorbenti industriali per la cattura della CO . Gli studi, condotti attraverso attività sperimentali fino alla scala semi-industriale accompagnate da valutazioni relative alla sostenibilità ambientale complessiva, hanno permesso lo sviluppo di processi e tecnologie più avanzati e sostenibili applicati su scala industriale, oggetto anche di applicazioni brevettuali.
Nella produzione scientifica della professoressa Vitolo sono da segnalare i lavori relativi allo studio dell'intera filiera di produzione di biodiesel da semi oleaginosi di colture residuali, a partire dalla coltivazione, processamento fino alla caratterizzazione motoristica e delle emissioni oltre che studi sull'applicazione della catalisi eterogenea al miglioramento delle proprietà degli oli da pirolisi di biomasse. Tali studi, per l'originalità, l'approccio metodologico e il carattere fortemente interdisciplinare, rappresentano ancora oggi un punto di riferimento della comunità scientifica internazionale.
Di significativo rilievo sono poi le attività di ricerca e sviluppo finalizzate al trasferimento tecnologico condotte, fin dall'avvio della carriera accademica, in stretta collaborazione con realtà industriali del territorio tra le quali, in particolare, le aziende del distretto conciario toscano. Nell'ambito di queste attività la professoressa Vitolo ha sviluppato modelli innovativi di proficua integrazione tra ricerca e industria con specifico riferimento alle realtà di piccole e medie dimensioni che hanno permesso, in oltre venti anni, di introdurre nel tessuto produttivo conoscenze, metodologie, processi e tecnologie che hanno portato a una crescita in termini di vantaggio competitivo e un miglioramento della sostenibilità ambientale.
L'esperienza in ambito di trasferimento tecnologico ha compreso anche l'impegno a rappresentare l'Università di Pisa come presidente del Polo Tecnologico Magona di Cecina nel quinquennio 2007-2012.
Alla intensa attività didattica, di ricerca e di trasferimento tecnologico la professoressa Vitolo ha affiancato importanti impegni istituzionali: è stata direttore del dipartimento di Ingegneria chimica, Chimica industriale e Scienza dei materiali dell'Università di Pisa e, nello stesso periodo, vicedirettore del Collegio dei direttori dell'Ateneo. È attualmente delegata dal direttore del dipartimento di Ingegneria civile e industriale (DICI) nella gestione delle infrastrutture del suo ex dipartimento, nonché delegata alla presidenza della Commissione didattica paritetica del DICI.
Per queste motivazioni il Senato accademico ha conferito l'Ordine del Cherubino alla professoressa Sandra Vitolo.