پيدايش علم مهندسي شيمي و كاربردهاي نوين آن

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
پيدايش علم مهندسي شيمي و كاربردهاي نوين آن

دكتر مرتضي سهرابي استاد دانشكده مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي اميركبير و عضو پيوسته فرهنگستان علوم، يكي از سخنرانان اصلي پنجمين كنگره بين المللي مهندسي شيمي در كيش بود.
وي طي سخناني با حضور بيش از700 نفر از استادان برجسته و دانشجويان مهندسي شيمي دانشگاههاي سراسر كشور (در مقاطع كارشناسي ارشد و دكترا) سخنراني مفصلي با عنوان فرازهايي از تاريخ علم مهندسي شيمي ايراد كرد كه بواسطه زمينه پژوهشي آن مورد توجه مخاطبان قرار گرفت.
دكتر سهرابي متن كامل اين سخنراني را به طور اختصاصي در اختيار ماهنامه نفت پارس قرار داد كه با تلخيص جزئياتي، از نظر مي گذرانيد. گزارش مشروح كنگره كيش پيش از اين در ماهنامه شماره55 نفت پارس درج شده است.




به طور كلي هنر مهندسي ريشه در ما قبل تاريخ دارد. از همان زمان كه بشر نخستين به خلق نگاره و نقش بر ديوار غارها مي پرداخت، در توليد ابزارهاي كارا و استحكام پناهگاه خود نيز مي كوشيد. بويژه به دنبال راهكارهايي براي حفظ مواد غذايي جهت استفاده در فصول سخت سال بود و از اين جا شالوده فني صنعت غذا نهاده شد. آنگاه در طول قرن هاي متوالي فرآيندهاي زيست شيميايي همچون توليد مواد تخميري از قبيل الكل و پنير ابداع شد. علم مهندسي را از زواياي مختلف مي توان تعريف كرد ولي شايد ساده ترين توصيف آن كشف و بهره برداري از قوانين طبيعت به منظور ايجاد آسايش و شادماني افزونتر براي افراد بشر و در واقع همه جانداران باشد.
اولين تأليف شناخته شده اي كه در آن به توصيف روشهاي آموزش مهندسي و نقش برجسته مهندسان در آباداني پرداخته شده است Vitavius de Architectura يا نظري برمباني معماري نام دارد كه در قرن اول ميلادي يعني قريب دو هزار سال پيش در رم باستان انتشار يافته و مشتمل بر10 مجلد است كه به مباحث متنوعي نظير مواد ساختماني، روشهاي ساخت بنا، هيدروليك و برنامه ريزي شهري اختصاص دارد.
در اواسط قرن هفدهم نظرات فلسفي فرانسيس بيكن راه را براي تأسيس فرهنگستانهاي علوم گشود. Accademia del Cimento در1657 ميلادي در فلورانس و به دنبال آن Royal Society در1662 در لندن افتتاح شد. آكادمي علوم فرانسه در1666 در پاريس و آكادمي پروس در برلين در سال1672 آغاز بكار كرد. دو نفر از شاگردان گاليله يعني Viviani و Torricelli از نخستين اعضاي آكادمي فلورانس بودند. Boyle، Hooke و نيوتن جزو اولين اعضاي پيوسته Royal Society و همچنين دكارت و پاسكال از اعضاي اوليه آكادمي علوم فرانسه بودند. گسترش علم شيمي و مهندسي سبب راهيابي اين شاخه هاي علم به دربار امراي اروپا شد، بطوري كه فرديناند دوم و لئوپولد داراي آزمايشگاه هاي شخصي در فلورانس بودند. در انگلستان نيز چارلز دوم آزمايشگاهي در قصر Whitehall برپا كرد و در پاريس اعضاي آكادمي در تالار كتابخانه كاخ سلطنتي گرد مي آمدند و بحث هاي علمي و فلسفي رواج داشت.

شعبه مستقل مهندسي شيمي
بسياري از فرهنگستان ها سبب شكل گيري هسته هاي اصلي دانشگاههاي علوم و مهندسي شدند، بطوري كه نخستين مدارس مهندسي در سالهاي مياني قرن هجدهم در فرانسه تأسيس شد. در آستانه تغيير قرن Ecole Militare و پلي تكنيك پاريس افتتاح شد كه دانشمنداني چون لاپلاس لاگرانژ و فوريه از نخستين دانش آموختگان آن به شمار مي آيند.
مهندسي شيمي به عنوان يك شعبه مستقل مهندسي بيش از يك قرن و نيم سابقه ندارد. البته برخي از محققان برآنند كه Edward Charles Howard كه بين سالهاي1774 و1816 مي زيسته، اولين مهندس شيمي به مفهوم امروزي آن بوده است. يكي از ابداعات بسيار مهم وي فرآيند تبخير در خلاء است كه سبب پيشرفت قابل توجهي در صنعت استخراج قند از نيشكر شد.
تعريف مهندسي شيمي در يك جمله امكان پذير نيست زيرا دامنه اين علم بسيار گسترده است. تعريفي كه در فرهنگ Webster از مهندسي شيمي آمده در حقيقت توصيفي از مهندسي شيمي سنتي به شمار مي آيد، به اين ترتيب كه مهندسي شيمي بخشي از مهندسي است كه به توليد مواد شيميايي در مقياس وسيع همراه با طراحي و بكار گيري واحدها و دستگاه هاي مربوط مي پردازد.
در سالهاي پاياني قرن نوزدهم، انقلاب صنعتي در اروپا به سرعت پيش مي تاخت. آلمان مركز اصلي توليد مواد شيميايي نظير رنگ، مواد منفجره، دارو و فلزات بود. واحدهاي صنعتي بوسيله مهندسان مكانيك و شيمي دانان كاربردي به گردش در مي آمد. در اين سالها در ايالات متحد فقط تعداد انگشت شماري از واحدهاي صنعتي مشغول بكار بودند و اين كشور وارد كننده عمده اين نوع مواد از اروپا به شمار مي رفت. اما در طول سالهايي كه به صلح مسلح معروف است و در نهايت به جنگ جهاني اول منتهي شد رابطه تجاري آمريكا تقريباً بطور كامل با اروپا قطع بود و اين معضل موجب نياز اين كشور به برپايي صنايع شيميايي شد.
در آن زمان فقط تعداد اندكي شيمي دان در آمريكا بسر مي بردند كه اغلب در آزمايشگاه هاي سنتي بكار اشتغال داشتند و فاقد هرگونه تجربه در فرآيندهاي توليد در مقياس وسيع بودند. بعلاوه مهندسان مكانيك در آمريكا نيز اطلاع و تجربه چنداني در مورد چنين واحدهايي نداشتند تا بتوانند نقش عمده اي را در اداره اين واحدها برعهده بگيرند.



اولين برنامه دانشگاهي
اولين قدم مؤثر در پاسخ به اين مشكل در دانشگاه MIT برداشته شد و در سال1888، ريز يك برنامه درسي كه تلفيقي از مهندسي مكانيك و شيمي كاربردي محسوب مي شد براي آموزش مهندسان مورد نياز ارايه شد. اين برنامه بوسيله پروفسور Lewis Norton تدوين شد و بتدريج تا حوالي1910 تكميل و توسعه يافت تا در نهايت به آنچه كه امروز به مهندسي شيمي سنتي معروف است تبديل شد. به دنبال اين اقدام دانشگاه MIT ، دانشگاه پنسيلوانيا نيز به طراحي يك برنامه آموزش مهندسي شيمي پرداخت و سپس دانشگاه Tulane هم به اقدام مشابهي دست زد.
در طول سالهاي1901 تا1904 George Davis كتابي با نام Handbook of Chemical Engineering در بيش از يك هزار صفحه تأليف كرد كه شامل تشريح فرآيندهاي مختلف مهندسي شيمي بود.
در1915 Arthur D. Little توجه كرد كه پاره اي از فرآيندها نظير انتقال گرما، تقطير و تبخير كه در صنايع شيميايي كاربرد دارند داراي مبنا و اصول مشتركي هستند. اين نظريه به شكل گيري مبحثي با عنوان عمليات واحد منجر شد. Arthur D. Little تاكيد مي كرد كه عمليات واحد عامل تمايز مهندسي شيمي از ساير رشته هاي مهندسي است.

نخستين انجمن صنايع شيميايي
در سال1881 انجمن صنايع شيميايي Society of Chemical Industry درانگليس افتتاح شد و بعدها يعني در سال1957 انجمن مهندسان شيمي انگلستان Institute of Chemical Engineers از آن منشعب شد.
در سال1932 انجمن مهندسان شيمي آمريكا American Institute of Chemical Engineers پايه گذاري شد. در اين انجمن براي نخستين بار ارزيابي و رتبه بندي دانشكده هاي مهندسي شيمي در سراسر آمريكا بعمل آمد.

شيمي در ايران
در ايران دارالفنون نخستين دانشگاه به مفهوم امروزي آن محسوب مي شود كه به پايمردي اميركبير تأسيس شد و در پنجم ربيع الاول1267 قمري با هفت استاد اتريشي گشايش يافت. تعداد دانشجويان هنگام افتتاح30 نفر بود كه در سالهاي بعد به150 نفر رسيد. بعلاوه استادان ديگري از كشورهاي فرانسه، ايتاليا و آلمان به استخدام دارالفنون در آمدند. رشته هاي تحصيلي اين مدرسه عبارت بود از علوم نظامي، مهندسي، پزشكي و داروسازي كه رشته هاي مهندسي در دارالفنون به طرق و ابنيه و مكانيك محدود مي شد. در تمام رشته ها زبان فرانسه، علوم طبيعي و رياضي و نيز تاريخ و جغرافيا تدريس مي شد.
در ايران آموزش رشته مهندسي شيمي همزمان با تأسيس دانشگاه تهران در سال1313 هجري شمسي بطور رسمي آغاز شد. البته شايد بتوان تأسيس هنر سراي عالي در سال1307 بوسيله آلماني ها را آغازگر فعاليت اين رشته در كشور دانست.
امروزه مهندسان شيمي در زمينه هاي متعددي از صنعتي و فناوري و آموزش، به خدمت اشتغال دارند. آشنايي آنان با فرآيندهايي در هر دومقياس ملكولي و ماكروسكوپي امكان فعاليتهاي گسترده و هيجان انگيزي را فراهم مي سازد. چالش بزرگ امروزي در آموزش علم مهندسي شيمي چگونگي انتقال اين احساس و هيجان به دانشجويان و ارتقاي آنان به متفكران توانمندي است كه قادر به بررسي و حل مشكلات صنعتي باشند و همچنين تجهيز دانشجويان به ابزارهايي براساس اصول مهندسي است كه توان برخورد و تجزيه و تحليل مسائل را در اختيار آنان قرار دهد.



سرفصل هاي دروس مهندسي شيمي
با وجود آنكه سرفصل هاي دروس مهندسي شيمي در طي40 سال گذشته دچار دگرگوني عظيمي شده، ليكن هسته اصلي آن تنها تغيير اندكي يافته است. دروسي كه بعنوان هسته اصلي آموزش مهندسي شيمي در حدود1960 ميلادي پيشنهاد شده، كم و بيش سيطره خود را حفظ كرده است. بديهي است كه اين هسته به رشته مهندسي شيمي هويت مشخصي بخشيده و بعلاوه اصولي بنيادي را براي درك و تجزيه و تحليل موارد گوناگون ارايه كرده است. علي رغم اين امر دلايل متعددي وجود دارد كه بازنگري و توسعه دروس اصلي را توجيه مي كند.
چنانكه گفته شد يكي از موارد مشخصه و ممتاز علم مهندسي شيمي كاربردهاي وسيع آن در مباحث گوناگون، نظير انرژي و محيط زيست است كه دانشجويان بايد با اين موارد آشنايي يابند. آنچه كه بهبود و توسعه مواد درسي مهندسي شيمي را مي طلبد لزوم ارتباط دانشجويان با كاربردهاي گسترده آن است. با توجه به اينكه آموزش مباحث مهندسي وابستگي تنگاتنگي با حل مسائل و مثالهاي نمونه دارد بنابراين پرداختن به اين مورد نيز داراي اهميت اساسي است.
زيست شناسي در حال تحول و تبديل به يك علم ملكولي است. پرداختن برخي از مباحث مهندسي شيمي به برهم كنشهاي ملكولي و واكنشهاي مربوط مي تواند همانند يك پل ارتباطي بين مهندسي شيمي و زيست شناسي ملكولي عمل كند.

نوآوري هاي آموزشي
جهان امروز در دوره اي سرشار از نو آوري هاي آموزشي بسر مي برد. چگونگي شركت دانشجويان در كلاس درس و آزمايشگاه پيوسته مورد بازنگري قرار دارد. بنابراين لازم است كه الگوهايي براي بهره برداري بهينه از روش هاي نوين آموزشي تدوين و قابليت آنها ارزيابي شود.
در حال حاضر در ايران بيش از25 دانشكده دولتي مهندسي شيمي به تربيت دانشجويان در مقطع مختلف تحصيلي اشتغال دارند. در سالهاي اخير آشنايي با حرفه مهندسي شيمي در سطح كشور تا حدودي افزايش يافته كه يكي از علل آن گسترش صنعت پتروشيمي و تا اندازه اي صنايع غذايي بويژه در بخش خصوصي بوده است. اما هنوز هم دانش آموزان دبيرستاني و پيش دانشگاهي آگاهي لازم از گسترده وظايف و حيطه كاري مهندسان شيمي را ندارند كه تا حدي ناشي از تشابه نام اين رشته با شيمي محض است. انتخاب رشته مهندسي شيمي غالباً نه براساس علاقه دانش آموزان كه به دليل رتبه كنكور و يا تمايل شخصي براي اقامت در شهرهاي خاص صورت
مي گيرد. پس ضروري است كه آشنايي كافي با رشته مهندسي شيمي به آنان داده شود. به نظر مي رسد اين مهم برعهده انجمن هاي تخصصي است كه به كمك صنايع ذيربط از طريق چاپ پوستر و كتابچه هاي حاوي معرفي رشته و توزيع آنها در مراكز آموزشي و نيز دعوت از دانش آموزان ممتاز براي بازديد از دانشكده هاي مهندسي شيمي و واحدها و كارخانه هاي توليد مواد شيميايي و نمايش فيلم و سخنراني هاي توجيهي در محل دبيرستان ها نسبت به معرفي كامل اين رشته و جذب گسترده دانش آموزان برجسته اقدام كنند.
 
بالا