Ingegneria chimica

L'ingegneria chimica è quella branca dell'ingegneria che si occupa della conduzione, gestione e progettazione dei processi produttivi industriali degli impianti chimici. È, assieme all'ingegneria meccanica e all'ingegneria civile, una delle tre "ingegnerie storiche".

In coerenza col suo nome, ha come scopo di studio l’ingegneria di processo, cioè quella parte delle scienze politecniche che si occupa delle “trasformazioni” a livello della materia, delle molecole e delle macrostrutture molecolari. Si occupa quindi dell’energia e delle sue trasformazioni. Quindi, stante la vocazione di ingegneria industriale, i processi di trasformazione di materia ed energia sono studiati ed analizzati come premessa alla realizzazione degli impianti corrispondenti, progetto, costruzione ed esercizio, tenendo in debito conto le compatibilità economiche, ambientali e di gestione in sicurezza.

L'implementazione di un processo in un impianto richiede la concezione e la realizzazione di uno schema ordinato di operazioni di trasformazione con elementi, o sottosistemi, collegati in serie, in parallelo, e da linee di riciclo: materiali, energetiche e di informazione. Di qui, l'importanza che nell'ingegneria chimica riveste anche l'implementazione informatica, con l'uso di codici a volte semplici (Matlab) a volte più complessi(Maple, Femlab, PFC, Amber 8, LabView, Gaussian).

L’ingegneria chimica si inquadra così nella più ampia categoria di ingegneria dei sistemi e, in quanto tale, richiede e si avvale di metodologie decompositive, o analitiche, per esaminare le varie sfaccettature di ogni singola unità e saperle descrivere in termini quantitativi, e di tecniche compositive, o sintetiche, per ricostruire, per via di calcolo, le proprietà e le prestazioni del processo/impianto (sistema).

Storia dell'ingegneria chimica

Il primo corso di laurea in Ingegneria Chimica fu attivato nel celebre MIT di Boston negli ultimi anni dell'Ottocento. In Italia, il primo corso di laurea fu attivato nel primo decennio del Novecento presso il Politecnico di Milano.

È possibile distinguere la storia dell'ingegneria chimica, che si sviluppa dalla fine del secolo diciannovesimo, 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 molteplicità di combinazioni di relativamente poche unità fondamentali (reattori chimici, scambiatori di calore, apparecchiature di separazione, ecc.). Tale evoluzione è iniziata nel 1930 negli Stati Uniti e si è poi diffusa in tutto il mondo.

La terza prese coscienza del fatto che le unità fondamentali si possono comunque ricondurre agli stessi fenomeni basilari, detti fenomeni di trasporto, (scambio di materia, di energia e quantità di moto), ed è pertanto da questi che si origina il percorso conoscitivo che porta agli impianti e ai processi attraverso le unità fondamentali. Attorno al 1960 con Kramer (Olanda), Levich (URSS), Bird, Stewart e Lightfoot (USA) nasce l'ingegneria chimica moderna.

La "difficoltà" del corso di laurea

Secondo un'indagine Almalaurea^[1] , la laurea in Ingegneria Chimica è tra le più difficili lauree in Ingegneria, assieme ad Ingegneria Elettronica, Ingegneria Meccanica ed Ingegneria Civile. Tuttavia, i dati dimostrano anche un elevato livello di soddisfazione professionale ed economica tra chi giunge alla laurea, oltre a un giudizio largamente positivo sulla qualità della formazione ricevuta.

Sbocchi professionali

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;

società o enti pubblici a carattere medico (Asl);

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 di 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. 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.

L'ingegneria per l'ambiente e il territorio ed l'ingegneria dei materiali sono le specializzazioni secondarie che presentano i maggiori punti di contatto con questo corso di laurea.

Confronto tra chimica e ingegneria chimica

Rispetto al laureato in chimica, nell’ingegnere chimico si coniugano una cultura chimica di base, necessaria per comprendere la natura dei processi e delle sostanze trattate, e un approccio ingegneristico alla soluzione dei problemi, che ha come obiettivo primario la realizzazione in scala industriale. 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.

Riferimenti bibliografici utili

Di seguito viene riportato un elenco di testi relativi all'ambito dell'ingegneria chimica, suddivisi per argomento trattato.

Termodinamica

Brandani Vincenzo, ermodinamica dell'ingegneria chimica, Libreria Univ. Benedetti (2007) , ISBN-13: 9788887182194;

Renato Rota, Fondamenti di Termodinamica dell'Ingegneria Chimica, Pitagora Editrice Bologna (2004) , ISBN 88-371-1472-9;

Enrico Fermi, Termodinamica, ed. italiana Bollati Boringhieri, (1972), ISBN 88-339-5182-0;

(EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000. ISBN 0072402962

K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971. ISBN 8840800999

David Ruelle (1984): Thermodynamic Formalism, Cambridge University Press, ISBN 0-521-30225-0 (prima pubbl. Addison-Wesley 1978)

Impianti chimici

(EN) Robert Perry, Don W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8ª ed., McGraw-Hill, 2007. ISBN 0071422943

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Fenomeni di trasporto

(EN) R. Byron Bird, Warren E. Stewart; Edwin N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2ª ed., New York, Wiley, 2005. ISBN 0470115394

Roberto Mauri; Elementi di fenomeni di trasporto, 2005, Edizioni plus - Pisa University Press. ISBN 88-8492-305-0;

(EN) Frank P. Incropera, David P. DeWitt; Theodore L. Bergman; Adrienne S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6ª ed., Wiley, 2006. ISBN 0471457280

Frank P. Incropera, David P. DeWitt (2001): Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, ISBN 0471386502

Operazioni unitarie

(EN) Warren L. McCabe, Julian Smith; Peter Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, 7ª ed., McGraw-Hill Education (ISE Editions), 2005. ISBN 0071247106

(IT) Alan S. Foust, Leonard A.Wenzel; Curtis W. Clump; Luis Maus; L. Bryce Andersen, I principi delle operazioni unitarie, Ambrosiana, 1967. ISBN 8840801170

Reattori chimici

(EN) Octave Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 3ª ed., Wiley, 1998. ISBN 047125424X

altri

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M.S. Ray and M.G. Sneesby, Chemical Engineering Design Project: A Case Study Approach, 2nd Edition, Gordan and Breach Science Publishers, 1998, ISBN 9056991361.
R. Turton, R.C. Bailie, W.B. Whiting and J.S. Shaeiwitz, Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes, 2nd Edition, Prentice Hall, 2002, ISBN 0-13-064792-6.
Fritz Ullmann, Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th Edition, Wiley-VCH, 2002, ISBN 3-527-30385-5.

Note

^ http://www.almalaurea.it/

Voci correlate

Collegamenti esterni

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