مهندسی شیمی؛ علمِ ساخت آینده‌ای پاک و پایدار برای صنعت ایران
به گزارش خبرگزاری ایمنا، مهندسی شیمی به‌عنوان یکی از ستون‌های اصلی توسعه صنعتی و علمی در جهان شناخته می‌شود؛ رشته‌ای میان‌رشته‌ای که با ترکیب علوم پایه همچون شیمی، فیزیک، ریاضیات و زیست‌شناسی با اصول طراحی مهندسی، به خلق فرایندها و محصولاتی می‌پردازد که زندگی بشر را دگرگون کرده‌اند. هدف اصلی مهندسی شیمی، تبدیل مواد خام طبیعی به محصولات مفید و باارزش است؛ از تولید سوخت، دارو و مواد غذایی گرفته تا طراحی مواد پیشرفته، پلیمرها، کاتالیست‌ها و حتی فناوری‌های انرژی‌های نو! گستره فعالیت مهندسان شیمی آن‌قدر وسیع است که در هر صنعت فرایندی، ردپایی از تخصص و خلاقیت آن‌ها دیده می‌شود.
در دهه‌های اخیر، تحولات جهانی در زمینه انرژی، محیط‌زیست و فناوری، چهره‌ی مهندسی شیمی را دگرگون کرده است، بحران‌های زیست‌محیطی و تغییرات اقلیمی موجب شده‌اند که صنایع به سمت فرایندهای سبز و پایدار حرکت کنند؛ فرایندهایی که در آن‌ها مصرف انرژی کاهش یافته، آلاینده‌ها به حداقل رسیده و مواد اولیه سمی با ترکیبات ایمن‌تر جایگزین می‌شوند، در این میان مهندسان شیمی نقشی کلیدی در طراحی و پیاده‌سازی فناوری‌های پاک، بازیافت پسماندهای صنعتی و توسعه سوخت‌های زیستی دارند، از سوی دیگر رشد فناوری نانو و مواد پیشرفته موجب شده تا حوزه‌هایی همچون پلیمرهای مهندسی، نانوکامپوزیت‌ها، غشاهای جداسازی و کاتالیست‌های نانوساختار به محورهای اصلی پژوهش و نوآوری تبدیل شوند.
افزون بر جنبه‌های فنی، مهندسی شیمی امروز با چالش‌های انسانی و مدیریتی نیز روبه‌روست، یکی از این چالش‌ها، کم‌رنگ بودن حضور زنان در حوزه‌های صنعتی و مدیریتی است. در حالی که زنان مهندس شیمی در سال‌های اخیر در دانشگاه‌ها و پژوهشگاه‌ها عملکرد چشمگیری از خود نشان داده‌اند، ورود و ماندگاری آن‌ها در محیط‌های عملیاتی همچنان با موانعی فرهنگی و ساختاری مواجه است. بااین‌حال، تغییر نگرش نسل جدید و افزایش حمایت‌های سازمانی نویدبخش آینده‌ای است که در آن مهندسان زن بتوانند سهم بیشتری در تصمیم‌سازی‌های کلان صنعتی ایفا کنند.
از منظر فناوری، نیاز روزافزون به نوسازی زیرساخت‌های صنعتی کشور و بهره‌گیری از ابزارهای پیشرفته شبیه‌سازی همچون Aspen Plus، HYSYS و COMSOL Multiphysics اهمیت ویژه‌ای یافته است. این نرم‌افزارها به مهندسان امکان می‌دهند تا پیش از اجرای واقعی فرایندها، آن‌ها را به‌صورت دقیق مدلسازی و بهینه‌سازی کنند، در نتیجه هزینه‌ها کاهش یافته و بهره‌وری افزایش پیدا کند.
زنان در مهندسی شیمی
ستاره بارگاهی کارشناس و دانش‌آموخته مهندسی شیمی در گفت‌وگو با خبرنگار ایمنا اظهار کرد:: من از دوران دبیرستان به دروس فیزیک و شیمی علاقه خاصی داشتم، برایم همیشه سوال بود که چگونه می‌توان از واکنش‌های مولکولی، محصولات صنعتی و مواد پیشرفته تولید کرد. این علاقه موجب شد مهندسی شیمی را انتخاب کنم، زیرا این رشته در مرز میان علم پایه و فناوری کاربردی قرار دارد. در مقطع کارشناسی، تمرکز من بر طراحی فرایندهای شیمیایی، ترمودینامیک، انتقال جرم و حرارت، و کنترل فرایند بود. در ادامه با گرایش پلیمر آشنا شدم و به دلیل گستردگی کاربردها و اهمیت زیست‌محیطی آن، تصمیم گرفتم در این زمینه تخصص بیشتری کسب کنم.
وی افزود: مهندسی شیمی، در واقع قلب صنایع فرایندی است. از پالایش نفت و پتروشیمی گرفته تا صنایع دارویی، غذایی، نساجی و حتی نانوتکنولوژی، همه نیازمند طراحی فرایندهای ایمن، اقتصادی و پایدار هستند. وظیفه مهندس شیمی این است که واکنش‌های آزمایشگاهی را به مقیاس صنعتی تبدیل کند. این کار شامل طراحی راکتورها، انتخاب مبدل‌های حرارتی، محاسبه راندمان، و بررسی مسائل ایمنی و زیست‌محیطی است.
دانش‌آموخته مهندسی شیمی گفت: پلیمرها زنجیره‌های بلند مولکولی هستند که از تکرار واحدهای کوچکی به نام منومر تشکیل می‌شوند. بسته به نوع منومر و نحوه پلیمریزاسیون، می‌توان خواص فیزیکی و شیمیایی گوناگونی ایجاد کرد؛ برای نمونه پلی‌اتیلن (PE) در بسته‌بندی، پلی‌پروپیلن (PP) در قطعات خودرو، و پلی‌وینیل‌کلراید (PVC) در ساختمان‌سازی کاربرد دارد؛ در حوزه کاری من، تمرکز بر پلیمرهای مهندسی و زیست‌تخریب‌پذیر است؛ موادی همچون پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) که از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شوند و در صنایع بسته‌بندی و پزشکی جایگزین پلاستیک‌های سنتی هستند.
همچنین در پروژه‌های اخیر، بر روی نانوکامپوزیت‌های پلیمری کار کرده‌ایم؛ موادی که با افزودن نانوذرات به پلیمر، خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آن‌ها به‌طور چشمگیری افزایش پیدا کند.
بارگاهی بیان کرد: چالش‌های اصلی مهندسی شیمی را می‌توان در سه محور اساسی دسته‌بندی کرد. نخست، چالش فناوری و نوآوری است؛ چراکه بسیاری از صنایع کشور همچنان از تجهیزات و طراحی‌های سنتی بهره می‌برند و نیاز فوری به نوسازی و استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی پیشرفته همچون Aspen Plus و COMSOL برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راندمان احساس می‌شود. دوم، چالش‌های زیست‌محیطی است که شامل کنترل آلاینده‌ها، تصفیه و بازیافت پساب‌های صنعتی و جایگزینی مواد شیمیایی سمی با ترکیبات سبز و پایدار می‌شود؛ موضوعی که در مسیر توسعه صنعتی پایدار اهمیت ویژه‌ای دارد. و سوم، چالش حضور زنان در صنعت است؛ زیرا با وجود توانمندی‌های بالای مهندسان زن در تحلیل فنی، دقت علمی و مدیریت پروژه، حضور آنان در بخش‌های عملیاتی و تصمیم‌گیری‌های کلان هنوز محدود است و نیاز به تغییر نگرش ساختاری در این زمینه وجود دارد.
وی ادامه داد: در ابتدا ورود به محیط‌های صنعتی برای خانم‌ها ساده نیست، به‌ویژه در صنایع سنگین مثل پتروشیمی یا پالایشگاه. اما من همیشه اعتقاد داشتم که علم و تخصص می‌تواند مرزها را بشکند، وقتی در جلسات فنی بتوانید با استدلال علمی و محاسبات دقیق از طرح خود دفاع کنید، احترام حرفه‌ای به‌دست می‌آورید، امروزه بسیاری از شرکت‌ها به توانایی مهندسان زن اعتماد بیشتری دارند.
دانش‌آموخته مهندسی شیمی تصریح کرد: آینده این رشته بدون شک در مهندسی سبز، انرژی‌های تجدیدپذیر و مواد هوشمند است. پلیمرهای زیست‌فعال، غشاهای جداسازی برای تصفیه آب، و کاتالیست‌های نانوساختار از جمله زمینه‌های پرپتانسیل هستند. همچنین دیجیتالی شدن فرایندهای شیمیایی با استفاده از مدلسازی ریاضی، یادگیری ماشین و کنترل پیش‌بینانه (MPC) تحولی بزرگ ایجاد خواهد کرد.
بارگاهی تاکید کرد: توصیه من این است که از یادگیری مفاهیم پایه مثل ترمودینامیک، سینتیک واکنش و مکانیک سیالات غافل نشوند. نرم‌افزارهای تخصصی را به‌خوبی یاد بگیرند، در پروژه‌های تحقیقاتی شرکت کنند و نگاه بین‌رشته‌ای داشته باشند. مهندسی شیمی ترکیبی از علم، خلاقیت و مسئولیت اجتماعی است. ما باید یاد بگیریم فرایندهایی طراحی کنیم که هم کارآمد باشند، هم پایدار و دوست‌دار محیط‌زیست.
به گزارش ایمنا، در مجموع می‌توان گفت مهندسی شیمی، دانشی بنیادین و راهبردی است که نقش تعیین‌کننده‌ای در رشد صنعتی، حفظ محیط‌زیست و بهبود کیفیت زندگی بشر دارد. این رشته با تلفیق علم و فناوری، بستری فراهم می‌کند تا مفاهیم نظری به کاربردهای عملی تبدیل شوند و مواد خام طبیعی به محصولات باارزش و کارآمد مبدل گردند. در دنیای امروز که دغدغه‌های زیست‌محیطی، کمبود منابع انرژی و نیاز به توسعه پایدار بیش از پیش احساس می‌شود، نقش مهندسان شیمی از طراحی فرایندهای تولید تا توسعه فناوری‌های سبز و بازیافت مواد حیاتی‌تر شده است.
از سوی دیگر، با پیشرفت فناوری‌های مدرن همچون شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، نانوتکنولوژی و مهندسی مواد، مهندسی شیمی وارد مرحله‌ای تازه از تحول شده است؛ مرحله‌ای که در آن دقت محاسبات، کاهش مصرف انرژی، و کنترل هوشمند فرایندها جایگزین روش‌های سنتی می‌شود، این تغییرات نه‌تنها به افزایش بهره‌وری کمک می‌کنند، بلکه مسیر حرکت به سوی صنعتی سبزتر و کم‌اثرتر بر محیط‌زیست را هموار می‌سازند، همچنین افزایش حضور زنان در این حوزه، چشم‌انداز تازه‌ای برای تنوع فکری، دقت علمی و نوآوری در صنعت ایجاد کرده است، مهندسان زن امروز، با پشتوانه دانش تخصصی و دیدگاه انسانی خود، توانسته‌اند در بخش‌های تحقیقاتی، آموزشی و حتی مدیریتی جایگاه‌های ارزشمندی به دست آورند و نشان دهند که مهندسی شیمی عرصه‌ای فراتر از جنسیت است.
منبع | ایمنا
