Parte di un impianto per il trattamento chimico del petrolio. In particolare sono raffigurate delle colonne di distillazione per il recupero di solvente.
L'ingegneria chimica è un ramo dell'ingegneria che applica principi di fisica, chimica, scienza dei materiali e di altre discipline collegate alla progettazione di sistemi e soluzioni per produrre in serie prodotti chimici, petrolchimici e farmaceutici.
Una parte sostanziale dell'ingegneria chimica ricade all'interno della cosiddetta ingegneria di processo, cioè quella parte delle scienze politecniche che si occupa delle "trasformazioni" delle sostanze e dei materiali. Questi processi di trasformazione sono studiati ed analizzati come premessa alla realizzazione dell'impianto chimico utilizzato per svolgere tali processi, che rappresenta perciò la sintesi finale di tutto lo studio.
L'implementazione di un processo chimico in un impianto richiede la realizzazione di uno schema ordinato di operazioni di trasformazione dove gli elementi sono collegati in serie, in parallelo e con linee di riciclo. Di qui, l'importanza che nell'ingegneria chimica riveste anche la conoscenza informatica, con l'uso di linguaggi di programmazione (MATLAB, Fortran, C++), di simulatori di processo (Aspen, DynSys), software di modellazione molecolare (Amber 8, Gaussian) e programmi per il controllo di processo (LabView, programmi per la gestione dei PLC).
L'ingegneria chimica ha inoltre molti punti in comune con l'ingegneria dei sistemi, in quanto richiede e si avvale di metodologie analitiche per poter esaminare le varie sfaccettature di ogni singola unità e descrivere in termini quantitativi e qualitativi le proprietà e le prestazioni del sistema (processo o impianto) in analisi.
È possibile distinguere la storia dell'ingegneria chimica, che si sviluppa dalla fine del XIX secolo, in tre epoche:
La prima, sulla spinta dell'industrializzazione, si rivolse allo studio e all'analisi delle tecnologie di produzione tipiche dei vari processi dell'industria chimica; in altre parole l'ingegneria chimica nasce essenzialmente come risposta alle necessità di sviluppo e controllo delle raffinerie e delle industrie petrolchimiche e chimiche di base.
La seconda riconobbe che l'enorme varietà di processi dell'industria chimica è, in effetti, solo una combinazione di poche "unità fondamentali" (reattori chimici, scambiatori di calore, apparecchiature di separazione, ecc.). Queste "unità fondamentali" presero il nome di "operazioni unitarie" e nacque l'impiantistica chimica. Tale evoluzione è iniziata nel 1930 negli Stati Uniti e si è poi diffusa in tutto il mondo.
La terza rivoluzione prese coscienza del fatto che tutti gli impianti si possono comunque ricondurre agli stessi fenomeni basilari: aspetti termodinamici, cinetica chimica, scambio di materia, di energia e fluidodinamica. Il 31 gennaio 1960 con Kramer (Paesi Bassi), Levich[non chiaro] (URSS), Bird, Stewart e Lightfoot (USA) nasce l'ingegneria chimica moderna.
Sebbene i chimici e gli ingegneri chimici abbiano in comune molte conoscenze scientifiche e tecniche di base (tra cui la chimica inorganica, la organica e la biochimica), i rispettivi percorsi di studio e professionali sono profondamente differenti per varie ragioni. In particolare:
generalmente, lo scopo del chimico è la produzione e analisi di sostanze chimiche in laboratorio, mentre l'ingegnere chimico si rivolge alla produzione di sostanze su scala industriale; dunque il chimico avrà in genere maggiore dimestichezza con apparecchiature di laboratorio, mentre l'ingegnere chimico si dedicherà in genere alla progettazione, controllo e gestione di impianti industriali; nonostante ciò, un chimico può lavorare anche per un'industria chimica (ad esempio per l'analisi di campioni prelevati da un impianto chimico, che però avviene sempre in laboratorio) e un ingegnere chimico può lavorare anche in laboratorio (ad esempio per svolgere prove di laboratorio su apparecchiature di laboratorio che simulano il comportamento delle apparecchiature industriali);
il chimico è concentrato principalmente allo studio della chimica e delle sue branche, mentre l'ingegnere chimico deve considerare, oltre ai fenomeni chimici, i molteplici aspetti di un processo: dal trasferimento di materia ed energia ai fattori gestionali ed economici, dalle problematiche di sicurezza a quelle di carattere ambientale;
il chimico ha un approccio più scientifico (cioè svolge calcoli ed esperimenti che servono a validare certe ipotesi, ad esempio sulla natura di una particolare sostanza), mentre l'ingegnere chimico ha un approccio più ingegneristico (cioè svolge una serie di calcoli ed esperimenti che servono alla realizzazione di una particolare opera d'ingegno, che è in genere un impianto chimico o una sua parte, ma non solo).
Il laureato in ingegneria chimica ha competenze professionali che riguardano la produzione industriale di sostanze chimiche e nello stesso tempo coprono un ampio campo di tecnologie di trasformazione tipiche di tutta l'industria manifatturiera: dalla trasformazione degli alimenti alla produzione e distribuzione dei combustibili, dall'industria farmaceutica all'abbattimento di inquinanti, per citare solo alcuni esempi. L'ingegnere chimico è dunque un professionista in grado di operare tanto nel settore industriale quanto in quello dei servizi, svolgendo funzioni di natura tecnica, di pianificazione e coordinamento per quanto riguarda la ricerca e sviluppo di nuovi processi, il progetto, la gestione e l'ottimizzazione di un impianto chimico.
Perciò, il laureato in Ingegneria chimica ha opportunità d'impiego a livello dirigenziale presso:
industrie chimiche e petrolchimiche, di produzione e trasformazione di materie plastiche, siderurgiche, metallurgiche, farmaceutiche, alimentarie, agrarie, produzione di cellulosa e carta, produzione e formulazione di vernici e pigmenti, industrie tessili;
società d'ingegneria specializzate nel progetto, installazione e avviamento di impianti industriali, analisi di affidabilità, analisi dei rischi industriali e ambientali, analisi del ciclo di vita;
centri di ricerca avanzati e di innovazione tecnologica;
società di servizi industriali (ambiente, energia e sicurezza);
società di distribuzione di gas combustibile;
enti pubblici e agenzie operanti nel settore ambientale e della valutazione dei rischi;
organismi sovranazionali che si occupano di sviluppo tecnologico e del controllo dei rischi associati alla produzione, al trasporto e all'uso di prodotti chimici.
I risultati di indagini svolte su un campione significativo di laureati in Ingegneria chimica negli ultimi anni dimostrano che il titolo offre ottime opportunità nella ricerca di un impiego qualificato: quasi nove laureati su dieci trovano un lavoro con qualifica di ingegnere entro tre mesi dal completamento degli studi. Tra i laureati con un periodo di attività compreso tra uno e due anni, la percentuale di ingegneri chimici inquadrati con un contratto di lavoro a tempo indeterminato è del 70% circa.[senza fonte] I dati dimostrano anche un elevato livello di soddisfazione professionale ed economica, oltre a un giudizio largamente positivo sulla qualità della formazione ricevuta.
A volte ci si specializza anche nel campo della sintesi chimica organica.
Société Française de Génie des Procédés (SFGP), Francia
Associazione Italiana Di Ingegneria Chimica (AIDIC): ha sede principale a Milano nel quartiere di Città Studi, a poca distanza dal Politecnico di Milano, ed è inoltre presente in tutto il territorio italiano tramite le sue diverse divisioni sovraregionali.
Renato Rota, Fondamenti di Termodinamica dell'Ingegneria Chimica, Pitagora Editrice Bologna (2004), ISBN 88-371-1472-9;
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Cinetica chimica
J.I. Steinfeld, J.S. Francisco and W.L. Hase, Chemical Kinetics and Dynamics, Prentice Hall, (1989), ISBN 0-13-129479-2
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Fenomeni di trasporto
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Fritz Ullmann, Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th Edition, Wiley-VCH, 2002, ISBN3-527-30385-5.
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