به گزارش خبرگزاری ایمنا، مهندسی شیمی یکی از مهمترین شاخههای مهندسی محسوب میشود و نقش بنیادی در توسعه علمی و صنعتی جهان ایفا میکند. این رشته با تلفیق مفاهیم پایهای شیمی، فیزیک و ریاضیات با اصول مهندسی، امکان طراحی و پیشبرد فرایندهایی را فراهم میکند که مواد خام را به محصولات با ارزش افزوده بالا تبدیل میکنند. مهندسان شیمی در تمام مراحل تولید صنعتی مشارکت دارند و تلاش میکنند فرایندها را ایمنتر، اقتصادیتر و سازگارتر با محیط زیست سازند.
امروزه صنایع گوناگون برای رشد و تولید محصولات جدید بهشدت به مهندسی شیمی وابستهاند. از صنایع نفت و گاز و پتروشیمی گرفته تا صنایع داروسازی، غذایی، رنگ و پلیمر، و حتی حوزههای نوظهوری همچون نانو و بیوتکنولوژی، همگی به دانش و تخصص مهندسان شیمی متکی هستند. این گستره وسیع فعالیت، مهندسی شیمی را به یکی از رشتههای کلیدی و اثرگذار دنیای امروز تبدیل کرده است.
با این حال، این رشته با چالشهای مهمی نیز روبهروست. یکی از این چالشها، نیاز روزافزون به توسعه مواد جدید و کارآمد برای فناوریهای نوین است، بهویژه در زمینه انرژی پاک الکترونیک و محیط زیست، صنایع به موادی نیاز دارند که عملکرد بالا و پایداری طولانی داشته باشند. روند کشف و بهینهسازی چنین موادی بهطورمعمول کند و پیچیده است، زیرا بررسی پارامترهای مختلف به زمان طولانی، آزمایشهای دقیق و تجهیزات پیشرفته نیاز دارد. حتی آزمایشگاههای خودکار که بر پایه روباتیک و هوش مصنوعی فعالیت میکنند، به دلیل محدودیت دادههای حاصل از هر آزمایش، نمیتوانند شتاب زیادی در این روند ایجاد کنند.
در سالهای اخیر، گروهی از پژوهشگران برای حل این مشکل روشهای نوینی را پیشنهاد کردهاند. در پژوهشی با عنوان «فشردهسازی داده با استفاده از جریانهای دینامیک برای شتاب دادن به کشف مواد معدنی»، محققان توضیح دادهاند که استفاده از جریان دینامیک در رآکتورهای میکروفلوئیدیک میتواند حجم دادههای جمعآوریشده را به میزان چشمگیری افزایش دهد. در شیوههای قدیمی، واکنشها در حالت جریان پایدار انجام میشدند و ترکیب مواد اولیه ثابت بود؛ اما در روش جدید، ترکیب مواد بهصورت مستمر تغییر میکند و سامانه در حالت پویا قرار دارد. این تغییر موجب میشود دادهها به شکل لحظهای، پیوسته و بسیار گستردهتر ثبت شوند و فرایند کشف مواد با سرعت بیشتری پیش برود.
نقش مهندسی شیمی تنها به توسعه مواد جدید محدود نمیشود. این رشته ستون اصلی بسیاری از صنایع بزرگ است. در پالایشگاههای نفت و گاز، مهندسان شیمی با طراحی واحدهای تقطیر، کراکینگ و خالصسازی، زمینه تأمین سوختهای پاک و پایدار را فراهم میکنند. بدون حضور این متخصصان، تولید بنزین، گازوئیل و بسیاری از محصولات پتروشیمیایی ممکن نخواهد بود. در صنایع پلیمر نیز مهندسان شیمی فرایند تولید مواد مهمی همچون پلیاتیلن، پلیپروپیلن، لاستیک مصنوعی و رزینها را طراحی و کنترل میکنند؛ موادی که در ساخت وسایل روزمره همچون بطریها، لوازم خانگی، قطعات خودرو و تجهیزات پزشکی بهطور گسترده کاربرد دارند.
در حوزه داروسازی، این رشته نقش حیاتی دارد. تولید داروهای پیچیده همچون داروهای ضدسرطان، واکسنها و فرآوردههای هورمونی به کنترل دقیق دما، فشار، غلظت و زمان واکنش نیازمند است. مهندسان شیمی با طراحی رآکتورها، بهینهسازی مراحل تولید و نظارت بر استانداردهای کیفیت، سلامت جامعه را تضمین میکنند. حتی در صنایع غذایی نیز این متخصصان با طراحی فرایندهایی همچون پاستوریزاسیون، خشکسازی، تخمیر و بستهبندی، به افزایش کیفیت و ماندگاری محصولات کمک میکنند.
در کنار همه این کارکردها، رشته مهندسی شیمی با مسئولیتهای مهم زیستمحیطی روبهروست. تغییرات اقلیمی، کاهش منابع طبیعی و رشد جمعیت، جهان را به سوی نیاز بیشتر به فناوریهای صنعتی پاک سوق داده است. مهندسان شیمی باید فناوریهایی را توسعه دهند که مصرف انرژی کمتری داشته باشند، آلودگی را کاهش دهند و بازده فرایندها را افزایش دهند. بهرهگیری از منابع تجدیدپذیر، تولید سوختهای زیستی، بازیافت هوشمند مواد، جذب و ذخیره کربن و توسعه فرایندهای تولید انرژی پاک از جمله حوزههایی است که این رشته در آنها نقش اساسی ایفا میکند.
از سوی دیگر، آموزش مهندسی شیمی نیز ماهیتی گسترده و چندلایه دارد. دانشجویان این رشته باید دروسی همچون مکانیک سیالات، انتقال جرم و حرارت، ترمودینامیک، سینتیک شیمیایی و طراحی رآکتور را فرا بگیرند، این آموزشها به آنها کمک میکند فرایندهای صنعتی را بشناسند و توانایی طراحی و تحلیل سیستمهای تولیدی را به دست آورند. همچنین مهارتهایی همچون مدیریت پروژه، کار گروهی، تفکر انتقادی و توانایی حل مسئله، در موفقیت صنعتی آنان نقش کلیدی دارد.
با توجه به پیشرفتهای سریع فناوری، آینده مهندسی شیمی بیش از هر زمان دیگری با نوآوری گره خورده است. ظهور هوش مصنوعی، مدلسازی پیشرفته، روباتیک صنعتی و سیستمهای خودکار، نسل جدیدی از مهندسان را میطلبد که بتوانند از دادههای پیچیده استفاده کنند و فرایندهای نوین را طراحی و کنترل کند.
در ادامه این گزارش، برای بررسی دقیقتر تحولات، چالشها و فرصتهای پیش روی مهندسی شیمی، به سراغ سید عرفان موسوی، مهندس شیمی و پژوهشگر این حوزه رفتیم، او با تحلیل تجربههای تخصصی خود، تصویری روشن از وضعیت امروز این رشته و مسیرهای آینده آن ارائه میدهد.
ایمنا: آقای موسوی ریشههای تاریخی مهندسی شیمی چیست؟
موسوی: مهندسی شیمی از ترکیب دو واژه «مهندسی» و «شیمی» شکل گرفته است. این رشته زمانی متولد شد که بشر خواست تولیدات شیمیایی را از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی منتقل کند. در گذشته، شیمیدانها یا مکانیکدانها به تنهایی پاسخگوی نیاز صنعت نبودند. پالایشگاهها و پتروشیمیها در اوایل قرن بیستم به سرعت گسترش یافتند و نیاز به متخصصانی که هم دانش شیمی داشته باشند و هم توانایی طراحی و ساخت دستگاهها، جدی شد. اینجا بود که مهندسی شیمی بهعنوان رشتهای مستقل پا به عرصه گذاشت.
ایمنا: یک تاریخچه در مورد مهندسی شیمی در ایران؛ از گذشته تا امروز ذکر کنید؟
موسوی: در ایران، تا حدود سال ۱۳۲۰ شمسی، تنها سه رشته مهندسی در دانشگاهها تدریس میشد: مهندسی الکترومکانیک، که یکی از مشهورترین فارغالتحصیلان آن شهید چمران بود، مهندسی راه و ساختمان و مهندسی معدن. این رشتهها پایه و اساس آموزش مهندسی در کشور را شکل میدادند و بیشتر بر پروژههای زیرساختی، استخراج معادن و ماشینآلات صنعتی تمرکز داشتند. با گذشت زمان و پیشرفت علوم و فناوری، نیاز به تخصصهای جدید باعث شد که رشتههای نوینی از دل این رشتههای قدیمی متولد شوند. برای مثال، مهندسی برق بهعنوان رشتهای مستقل از مهندسی الکترومکانیک جدا شد و در دهههای بعد، مهندسی کامپیوتر نیز به مجموعه رشتههای مهندسی اضافه گردید تا نیازهای جدید صنعتی و فناوری اطلاعات را پوشش دهد.
از سوی دیگر، مهندسی مکانیک به نقطه شروعی برای شکلگیری چندین رشته تخصصی تبدیل شد. از دل آن رشتههایی مانند مهندسی شیمی، مهندسی پزشکی، هوافضا، نساجی، مواد و نفت ظهور کردند. در این میان، مهندسی شیمی ابتدا شاخهای از مهندسی مکانیک بود و تمرکز آن بر فرآیندهای تولید صنعتی و مدیریت انرژی بود، اما با رشد و توسعه فناوریهای شیمیایی و نیازهای صنعتی، این رشته بهقدری پیشرفت کرد که خود بهعنوان یک رشته مستقل، نقش والد را پیدا کرد. مهندسی شیمی زمینهای برای شکلگیری رشتههای جدیدی مانند مهندسی پلیمر، مهندسی نفت، نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی شد و این روند نشاندهنده اهمیت و اثرگذاری روزافزون این رشته در توسعه علمی و صنعتی کشور است.
به این ترتیب، روند تحولات مهندسی در ایران، از چند رشته محدود به شبکهای گسترده از شاخههای تخصصی تبدیل شد که امروز نیازهای متنوع صنعتی، فناوری و پژوهشی کشور را پوشش میدهد و مهندسی شیمی در این مسیر نقش کلیدی و راهبردی داشته است.
ایمنا: در مورد جایگاه مهندسی شیمی توضیح بدید؟
موسوی: صنعت بشر را میتوان به سه عصر اصلی تقسیم کرد. عصر صنعت که از انقلاب صنعتی آغاز شد و تا جنگ جهانی دوم ادامه داشت، دورهای بود که در آن مصرف انرژی و میزان آلودگی به اوج رسید و کشورهای دارنده منابع نفت و گاز تحت سلطه قدرتهای صنعتی قرار گرفتند. پس از آن، عصر فراصنعت از پایان جنگ جهانی دوم تا اوایل قرن بیستویکم شکل گرفت؛ دورهای که در آن فناوریهای نظامی مانند مایکروویو و کامپیوتر وارد زندگی مردم شدند و قوانین زیستمحیطی در دهههای ۶۰ تا ۸۰ میلادی پایهگذاری گردید و مفاهیمی همچون ردپای کربن مطرح شد. در نهایت، عصر پساصنعت از ابتدای قرن جدید آغاز شد؛ دورهای که بشر در آن به سمت کاهش مصرف انرژی، توسعه فناوریهای پاک و بهینهسازی فرایندها حرکت کرده و مهندسی شیمی نقشی اساسی در پیشبرد سوختهای زیستی، اقتصاد چرخشی و تولید پایدار ایفا میکند.
ایمنا: نقش مهندسی شیمی در اقتصاد و اشتغال چیست؟
موسوی: مهندسی شیمی امروز دیگر محدود به نفت و گاز نیست، بلکه در تمام جنبههای مادی زندگی بشر حضور دارد و به یکی از گستردهترین و پردرآمدترین رشتههای مهندسی تبدیل شده است. در کشورهایی که صنایع شیمیایی قدرتمند دارند، این رشته معمولاً رتبه اول یا دوم اشتغال را به خود اختصاص میدهد. در ایران نیز صنایع شیمیایی با داشتن رتبه دوم اشتغال و رتبه اول ارزآوری نقش حیاتی در اقتصاد کشور دارند. مهندسی شیمی علاوه بر درآمد بالا (با میانگین جهانی سالانه حدود ۱۶۰ تا ۱۷۰ هزار دلار) فرصتهای شغلی بسیار متنوعی ارائه میدهد و در ایران نیز بالاترین سطح پرداخت در وزارت نفت و صنایع وابسته به آن مشاهده میشود. امروزه این رشته در بخشهای گوناگون ازجمله پزشکی و داروسازی (طراحی دارو و تولید واکسن)، نانو و بیوتکنولوژی (ساخت مواد پیشرفته)، هوافضا (توسعه پوششها و مواد مقاوم)، صنایع غذایی (بهینهسازی تولید و بستهبندی) و محیط زیست (طراحی فناوریهای پاک و کاهش آلودگی) نقشآفرین است و بهعنوان یکی از موتورهای اصلی توسعه علمی و صنعتی جهان شناخته میشود.
ایمنا: چالشها و فرصتهای آینده را توضیح دهید.
موسوی: آینده شغلی هر فرد به ابتکار و توانایی او بستگی دارد. با ورود هوش مصنوعی و فناوریهای نوین، بسیاری از مشاغل سنتی حذف خواهند شد و تنها کسانی موفق میشوند که بتوانند نوآوری و خلاقیت داشته باشند. مهندسی شیمی بهذات مهندسی فرایند است. یعنی نگاه از بالا به کل سیستم دارد و میتواند مصرف انرژی را بهینه کند. در دنیای امروز که حاملهای انرژی به قیمت واقعی خود نزدیک میشوند، این توانایی یک امتیاز بزرگ است. مهندسی شیمی رشتهای است که از دل مکانیک و شیمی زاده شد، اما امروز خود یک والد بزرگ است که رشتههای متعددی از آن منشعب شدهاند. این رشته در همه عرصههای اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و صنعتی حضور دارد و آینده آن وابسته به توانایی ما در نوآوری و پاسخ به نیازهای جهانی است.
نظر شما