أهمية الهندسة الكيميائية في حياتنا
تُعتبر الهندسة الكيميائية فرع شديد الأهمية تابع لعلم الهندسة تابع أدق التفاصيل عبر موقع مُحيط، وذلك لأنها تختص بدراسة الإنتاج الكيميائي وتصنيع المنتجات، كما أنها تُطبق مبادئ علم الكيمياء والبيولوجيا والفيزياء بالإضافة إلى الرياضيات، وذلك للقيام بحل المشكلات التي تعتمد على إنتاج أو استخدام المواد الكيميائية والوقود والأدوية والأغذية والعديد من المنتجات الأخرى، عن طريق وضع تصاميم المعدات الهندسية والنظم ومعظم المهام التي تختص بتكرير المواد الخام وخلط وتركيب ومعالجة المواد الكيميائية.
أهمية الهندسة الكيميائية
لها دور هام في جميع عمليات التصنيع التي تختص بالعديد من المنتجات الحيوية اللازمة للحياة، وذلك كالآتي:
- عمليات الكيمياء الخضراء للحفاظ على البيئة يُقصد بذلك تصميم وتطوير مواد كيميائية آمنة عن طريق استعمالها ودراسة العلاقات بين المواد والبيئة من خلال صنع تركيبات كيميائية أقل خطورة.
- تصميم طرق إنتاج صناعية تحتوي على القليل من المواد السامة الخطرة على صحة الإنسان والبيئة.
- تُساعد في الكثير من عمليات تصنيع المعادن كالصلب وإنتاج الأمونيا واللدائن، البلاستيك وكذلك تصنيع المواد الزجاجية.
- تستخدم في تصنيع مواد بناء أكثر كفاءة وصديقة للبيئة كالاسمنت منخفض الكربون، وذلك لأن كيمياء الأسمنت تلعب دورًا كبيرًا في انبعاثات الغازات الدفيئة التي تُضر بالبيئة.
- تطبيق نظريات الهندسة الكيميائية يُقلل متطلبات الطاقة للعمليات الكيميائية إلى أدنى حد، وذلك باستخدام الضغط ودرجة الحرارة المحيطة حيثما أمكن ذلك.
- استخدام المواد الأولية المتجددة لخفض المشتقات والاعتماد على المحفزات للتقليل من وقت التفاعلات.
- يعمل المهندسون الكيميائيون على تحسين رفاهية لأكثر من قرن من خلال تطوير رقاقات كمبيوتر أصغر وأسرع إلى الابتكارات، في إعادة التدوير وعلاج الأمراض وتنظيف المياه وتوليد الطاقة، وتُعد العمليات والمنتجات التي ساعد هؤلاء المهندسون في خلقها تلمس معظم جوانب حياتنا.
- الإنجازات العظيمة للهندسة الكيميائية والمبتكرين الجريئين تتمثل في الآفاق الجديدة، في مجالات الطاقة والبيئة والطب الحيوي والإلكترونيات وإنتاج الغذاء والمواد.
- يعمل المهندسون الكيميائيون في التصنيع والأدوية والرعاية الصحية والتصميم والبناء تصنيع لب الورق والبتروكيماويات.
- تجهيز الأغذية والمواد الكيميائية المتخصصة والإلكترونيات الدقيقة والمواد الإلكترونية والمتقدمة، البوليمرات وخدمات الأعمال والتكنولوجيا الحيوية وصناعات الصحة والسلامة البيئية.
قد يهمك الاطلاع على الآتي: اهمية الكيمياء في حياتنا: اهمية دراسة الكيمياء
مجالات الهندسة الكيميائية
تطبيق مبادئ الهندسة الكيميائية يُعد أمر هام جداً في العديد من المجالات، والتي من أهمها ما يلي:
تستخدم البوليمرات وهو المنتج الرئيسي لصناعة البتروكيماويات ولذلك يزيد الطلب عليها.
كما يتم تطويرها باستمرار ودراسة النشاط الجديد في تركيب المواد إلى جانب تطوير مواد لاصقة جديدة، ستفتح الطريق لإحلال أكبر بكثير من البوليمرات للمعادن وغيرها من المواد التقليدية.
تُزيد النمو في معالجة الأغذية وتغليفها وذلك يخلق زيادة الطلب على مواد التعبئة والتغليف وذلك لتوسيع نطاق المضافات الغذائية المستخدمة لأغراض مثل الحفظ وتحسين النكهة والقوام.
تُستخدم في تحضير المستحضرات الصيدلانية والرعاية الصحية والمنتجات التقليدية مثل الأسمدة والتي مازالت لا تزال قوية الطلب، خاصةً مع تزايد عدد سكان العالم.
وتساعد على خلق آفاق جديدة في الأسواق الاستهلاكية في البلدان النامية، وهذا لأن الطلب في المستقبل يزيد على منتجات تُسهل على الناس حياتهم.
مهام المهندس الكيميائي
يعمل معظم المهندسين في مباني المكاتب أو المعامل أو المنشآت الصناعية، كما قد يقضي آخرون وقتًا في الهواء الطلق داخل مواقع البناء والاستكشاف والقيام بإنتاج النفط والغاز، وذلك كالتالي:
- يُراقبون العمليات ويُوجهونها أو يحلون مشاكل الموقع، وقد يُسافر بعض المهندسين إلى المصانع أو مواقع العمل هنا وفي الخارج.
- عادةً ما يعمل المهندس الكيميائي في خط التصنيع أو مجالات التكنولوجيا الحيوية، وذلك بناءً على الاكتشافات الأولية التي قام بها الكيميائيون في علم الهندسة الكيميائية.
- يستخدمون نماذج الكمبيوتر والبرامج الخاصة ومعادلات معينة، بالإضافة إلى عمليات أخرى لاختبار فعالية هذه المنتجات وتحديد سلامتها على كلٍ من المستهلكين والبيئة على حد سواء.
- تتضمن وظيفة المهندس الكيميائي البحث عن طرق جديدة لتصنيع المواد الكيميائية وإنشاء العملية التي يتم من خلالها فصل الغاز أو المكونات السائلة.
- جمع تقديرات تكلفة الإنتاج وتصميم وتنفيذ إجراءات السلامة للموظفين الذين يعملون مع المواد الكيميائية، والتي يحتمل أن تكون خطر على الصحة ومن المجالات المهمة جداً المواد النانوية والأكسدة.
يُمكنك إثراء معلوماتك والتعرف على المزيد حول: العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي وقانونها وتفاصيلها
أبرز مشاريع الهندسة الكيميائية الحديثة
على وجه التحديد تُساهم الهندسة الكيميائية في تحسين تقنيات معالجة الأغذية وطرق إنتاج الأسمدة، بهدف زيادة كمية ونوعية الأغذية المتاحة لتتماشى مع الزيادة الكبيرة في عدد سكان العالم خلال السنوات الأخيرة، من خلال الآتي:
- تُصنع الألياف الاصطناعية التي تجعل ملابسنا أكثر راحة ومقاومة للماء، كما يُطورون طرقًا لإنتاج الأدوية بكميات كبيرة وكفاءة أعلى في المواد الفعالة، مما يجعلها ميسورة التكلفة على كل المواطنين، حيث أن الحصول على الدواء من حقوق جميع البشر.
- تخلق طرقًا أكثر أمانًا وفعالية لتكرير المنتجات البترولية باستخدام المحفزات لتقليل وقت وطاقة التفاعلات، مما يجعل مصادر الطاقة والمواد الكيميائية أكثر إنتاجية وفعالية من حيث التكلفة.
- يقوم دائما المهندسون الكيميائيون بتطوير حلول للمشاكل البيئية مثل مكافحة التلوث ومعالجته سواء تلوث الهواء بانبعاثات الكربون أو الماء أو التربة.
- تساعد الهندسة الكيميائية على معالجة المواد الكيميائية التي تُستخدم لصنع أو تحسين كل ما نراه من حولنا.
التحديات التي تُواجهها الهندسة الكيميائية
يُواجه المهندسون الكيميائيون العديد من التحديات كتلك التي يُواجهها المهنيون الآخرون، وذلك من خلال تطبيق معارفهم التقنية ومهارات الاتصال.
وكذلك العمل الجماعي، ومعرفتهم بكل ما هو جديد في العلم والعمل الجاد، وتتمثل المزايا التي يحصلون عليها في المكافأة المالية والتقدير داخل الصناعة والمجتمع.
تابع القراءة حول التعرف على: أدوات معامل الكيمياء واستخدام كل منها
مستقبل الهندسة الكيميائية
الهندسة الكيميائية يُمكن أن تقدم الكثير نحو تحقيق هدف التنمية المستدامة ليس هذا فقط بل تعمل على تحقيق وزيادة كفاءة الطاقة، من خلال المساهمة في وضع تصاميم مصنع كيميائي مستدام وتحسين عمليات التشغيل، والحد من استخدام المواد الكيميائية السامة وتقليل النفايات بشكل كبير، وذلك عن طريق الآتي:
- صنع نفس المنتجات بطرق جديدة تستهلك طاقة أقل.
- استخدام أجزاء بلاستيكية خفيفة الوزن لتحسين كفاءة الوقود لمركبات النقل.
- تقليل استخدام الطاقة في تصنيع ونقل مواد التعبئة والتغليف.
- المحفزات الجديدة التي طورتها الهندسة الكيميائية تُقلل من الحاجة إلى الطاقة المكثفة في العمليات الكيميائية، على سبيل المثال محفزات جديدة تُمكن المستهلك من استخدام الجيل الثاني من الوقود الحيوي.
- صنع مواد بناء يُمكن أن تُقلل بشكل كبير من استخدام الطاقة في البناء.
- التقليل من متطلبات التدفئة والتبريد، مثال مواد العزل الذكية والنوافذ منخفضة الانبعاثات.
- تحسين كفاءة التحويل وتخزين بطاريات الطاقة المتجددة.
- تحسين المواد المُستخدمة في تصنيع توربينات الرياح والألواح الشمسية، وتركيب المعدات والأنابيب لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية.
- إطالة العمر الافتراضي للسلع والمواد القابلة للتلف في إنتاج الأغذية وتخزينها.
يُواجه المجتمع البشري مجموعة من التحديات غير المسبوقة النابعة من الطبيعة غير المستدامة للنموذج المجتمعي الحالي، وتسهم الهندسة الكيميائية بشكل ملحوظ في إنشاء بناء مجتمع مستدام جديد يعتمد بشكل أساسي على نهج قائم على بعض الاحتياجات.
بدلاً من آخر يعتمد على الاستهلاك المتزايد باستمرار وسيؤدي الفشل في تحقيق ذلك إلى تدمير واسع النطاق لبيئتنا، والتي تزداد ضغوطًا قد تؤدي إلى سرعة انهيار لا مفر منه للمجتمع على الصعيدين الاجتماعي والاقتصادي.
