مقاله‌ی "پیدایش آموزش مهندسی شیمی و تاریخچه تئوری‌های آن در جهان" نوشته‌ی ایرج گودرزنیا به‌طور جامع به تحلیل سیر تحول مهندسی شیمی از ابتدا تا به امروز پرداخته و گام‌های اصلی و تحولاتی را که این رشته در طول تاریخ طی کرده است، بررسی می‌کند. در اینجا، به تفصیل و به‌صورتی شیک‌تر و تخصصی‌تر به مهم‌ترین جنبه‌های این مقاله پرداخته خواهد شد. مقدمه مهندسی شیمی به عنوان یکی از رشته‌های بنیادی و تأثیرگذار در عرصه صنعتی، از آغاز تاریخ‌سازی خود همواره در حال تغییر و تحول بوده است. این رشته که در ابتدا بیشتر بر مبنای تجربیات صنعتی و بدون داشتن یک بنیان علمی منسجم بنا شده بود، با گذشت زمان و به ویژه در قرن‌های اخیر، به عنوان یک رشته علمی مستقل در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی جهان شناخته شد. مقاله‌ی حاضر به بررسی سیر تحول و تئوری‌های مهندسی شیمی در جهان می‌پردازد و به تحلیل تاریخی این رشته از دوران باستان تا عصر مدرن می‌پردازد.
الف)پیشینه تاریخی مهندسی شیمی
۱.دوران باستان: اولین تجربیات شیمیایی در دوران باستان، انسان‌ها به صورت تجربی از فرآیندهای شیمیایی برای حل مسائل مختلف زندگی استفاده می‌کردند. هرچند که در این دوران، علم شیمی به صورت سیستماتیک و منظم وجود نداشت، اما انسان‌ها از فرآیندهایی مانند ذوب فلزات، تولید شیشه، ساخت سفال، و حتی استخراج مواد دارویی و غذایی بهره‌برداری می‌کردند. این فرآیندها مبنای بسیاری از تکنیک‌های مهندسی شیمی مدرن را تشکیل می‌دهند. به‌عنوان مثال، تولید مس و آهن از معادن ابتدایی، یکی از نخستین تجربیات بشری در بهره‌برداری از اصول شیمیایی بود.
۲.قرون وسطی: تکامل فرآیندهای شیمیایی در دوران قرون وسطی، فرآیندهای شیمیایی به شکلی پیچیده‌تر و هدفمندتر توسعه یافت. یکی از برجسته‌ترین نوآوری‌ها در این دوره، فرآیند تقطیر بود که برای تولید الکل و سایر ترکیبات شیمیایی به‌کار می‌رفت. همچنین، فرآیند استخراج اسانس‌ها از گیاهان و استفاده از آن‌ها در داروسازی و صنعت عطرسازی از دیگر پیشرفت‌های شیمیایی در این دوران به شمار می‌آید. این دستاوردها، هرچند که عمدتاً مبتنی بر تجربه و آزمایش‌های عملی بودند، به‌عنوان نخستین گام‌ها در تکامل علم شیمی شناخته می‌شوند.
۳.انقلاب صنعتی و تولد مهندسی شیمی در قرن هجدهم و نوزدهم
همزمان با وقوع انقلاب صنعتی، نیازهای فزاینده‌ای در زمینه تولید انبوه کالاها، استخراج مواد اولیه و فرآوری آن‌ها به‌وجود آمد. در این دوران، ضرورت وجود مهندسین متخصص برای طراحی و مدیریت فرآیندهای صنعتی شیمیایی آشکار شد. این امر موجب شکل‌گیری رشته مهندسی شیمی به‌عنوان یک رشته علمی مستقل در دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزشی شد. اولین دوره‌های تحصیلی مهندسی شیمی در دانشگاه‌های اروپا و آمریکا در اواخر قرن نوزدهم تأسیس شدند، که در آن‌ها تأکید ویژه‌ای بر جنبه‌های عملی و کاربردی علم شیمی در صنایع مختلف وجود داشت.
ب)توسعه تئوری‌های مهندسی شیمی
۱.انتقال جرم و حرارت
یکی از اساسی‌ترین مباحث در مهندسی شیمی، مطالعه فرآیندهای انتقال جرم و حرارت است. این مفاهیم به مهندسین شیمی کمک می‌کنند تا فرآیندهایی چون تقطیر، جذب، استخراج و پالایش را به‌طور بهینه طراحی کنند. انتقال جرم به فرآیندهای تبادل مواد در سیستم‌های مختلف اشاره دارد و انتقال حرارت به جابه‌جایی انرژی گرمایی میان اجزاء سیستم‌ها مربوط است. این مفاهیم نه‌تنها برای طراحی واحدهای صنعتی بلکه برای تحلیل و بهبود فرآیندهای تولیدی در صنایع شیمیایی، نفت، گاز و پتروشیمی حیاتی هستند.
۲.ترمودینامیک شیمیایی
ترمودینامیک شیمیایی که به‌طور خاص به مطالعه انرژی و تغییرات آن در واکنش‌ها و فرآیندهای شیمیایی می‌پردازد، یکی دیگر از ارکان اصلی مهندسی شیمی است. این تئوری به مهندسان شیمی کمک می‌کند تا سیستم‌های شیمیایی را در شرایط مختلف تحلیل کنند و پیش‌بینی‌های دقیقی از رفتار مواد تحت شرایط مختلف دما، فشار و ترکیب شیمیایی داشته باشند. اصول ترمودینامیک، نقش مهمی در طراحی فرآیندهای انرژی‌بر همچون نیروگاه‌ها، سیستم‌های تهویه و فرآیندهای جداسازی دارند.
۳.سینتیک شیمیایی و طراحی راکتورها
سینتیک شیمیایی به مطالعه سرعت واکنش‌های شیمیایی و عواملی که بر آن‌ها تأثیر می‌گذارند پرداخته و یکی از مهم‌ترین شاخه‌های مهندسی شیمی است. در این زمینه، مهندسان شیمی به‌دنبال طراحی راکتورهایی هستند که بتوانند واکنش‌های شیمیایی را با بیشترین راندمان و کمترین هزینه انجام دهند. طراحی راکتورها، یکی از پیچیده‌ترین و مهم‌ترین بخش‌های مهندسی شیمی است، زیرا بهینه‌سازی شرایط واکنش، سرعت واکنش، و جلوگیری از ایجاد محصولات جانبی ناخواسته در این فرآیندها، اهمیت بالایی دارد.
پ)مهندسی شیمی در صنایع مختلف
۱.صنایع نفت و گاز
در صنعت نفت و گاز، مهندسی شیمی به‌طور مستقیم به فرآیندهای استخراج، پالایش و تبدیل مواد اولیه نفتی به محصولات مختلف کمک می‌کند. فرآیندهایی مانند تقطیر، کراکینگ، و تبدیل گاز طبیعی به محصولات شیمیایی در این بخش از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. مهندسان شیمی در این صنایع مسئول طراحی و بهینه‌سازی فرآیندها برای تولید انرژی، سوخت، و محصولات شیمیایی مختلف هستند.
۲.صنایع پتروشیمی
صنایع پتروشیمی یکی از بزرگ‌ترین و پیچیده‌ترین صنایع شیمیایی هستند که مهندسی شیمی در آن‌ها نقش اساسی دارد. در این صنایع، مواد اولیه‌ای چون نفت خام و گاز طبیعی به محصولات متنوعی مانند پلاستیک‌ها، کودهای شیمیایی و مواد دارویی تبدیل می‌شوند. مهندسان شیمی در این صنایع علاوه بر طراحی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، مسئول کاهش ضایعات و آلاینده‌ها، مدیریت انرژی و توسعه فناوری‌های سبز هستند.
۳.صنایع دارویی و غذایی
در صنایع دارویی و غذایی، مهندسی شیمی با تمرکز بر بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و بسته‌بندی، نقش اساسی در حفظ کیفیت محصولات و افزایش کارایی دارد. طراحی واحدهای تولیدی برای داروهای خاص، فرآوری مواد غذایی، و تأمین کیفیت و ایمنی محصولات مصرفی، از جمله وظایف مهم مهندسان شیمی در این صنایع است.
ت)چالش‌ها و فرصت‌ها در مهندسی شیمی
۱. مسائل زیست‌محیطی و پایداری
یکی از چالش‌های بزرگ پیش‌روی مهندسی شیمی، نیاز به توسعه فرآیندهای پایدار و سازگار با محیط‌زیست است. در حال حاضر، بسیاری از صنایع شیمیایی مسئول ایجاد آلودگی‌های زیست‌محیطی و تولید گازهای گلخانه‌ای هستند. مهندسان شیمی باید راهکارهایی برای کاهش این اثرات منفی بیابند. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، طراحی فرآیندهای کم‌انرژی و استفاده از مواد اولیه سبز از جمله رویکردهای مهم در این زمینه به شمار می‌روند
۲.فناوری‌های نوین و نوآوری‌های شیمیایی
پیشرفت‌های علمی در زمینه‌های مختلفی چون نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی، و مهندسی فرآیندهای هوشمند، فرصت‌های جدیدی را برای مهندسی شیمی به‌وجود آورده است. این فناوری‌ها می‌توانند فرآیندهای جدیدی را در تولید مواد شیمیایی، داروها، و حتی در زمینه پزشکی و محیط‌زیست معرفی کنند. مهندسان شیمی در این زمینه‌ها باید با بهره‌گیری از علوم بین‌رشته‌ای و تکنولوژی‌های نوین، راه‌حل‌های بهینه و کارآمدی برای مشکلات صنعتی و زیست‌محیطی پیدا کنند. نتیجه‌گیری مهندسی شیمی، با پشتوانه علمی و تجربی خود، همواره نقش تعیین‌کننده‌ای در پیشرفت‌های صنعتی و توسعه تکنولوژیکی داشته است. این رشته، با ترکیب علم شیمی، فیزیک، ریاضیات و مهندسی، فرآیندهایی را طراحی می‌کند که موجب تحول در تولید و استفاده بهینه از منابع طبیعی می‌شود. از این رو، آینده این رشته وابسته به نوآوری‌ها، فناوری‌های جدید و توانایی در پاسخگویی به چالش‌های جهانی نظیر مسائل زیست‌محیطی و نیاز به منابع انرژی پایدار است. در این راستا، مهندسان شیمی می‌توانند با به‌کارگیری روش‌های نوین و نگاه علمی به مسائل، در مسیر توسعه پایدار گام بردارند.
