الهندسة الكيميائية: دراسة وتحليل العمليات الكيميائية وتصميم الأنظمة الصناعية

الهندسة الكيميائية

تعرف الهندسة الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical Engineering) بأنها أحد فروع الهندسة المتخصصة في تصميم وبناء وتشغيل المعدات التي تنفذ تفاعلات كيميائية، بهدف معالجة مشكلات عملية أو إنتاج منتجات ذات قيمة. تُعتبر الهندسة الكيميائية تطبيقاً عملياً لمفاهيم الكيمياء.

تمتلك الهندسة الكيميائية تأثيراً عميقاً على مختلف الجوانب التكنولوجية، حيث يقوم مهندسو الكيمياء بتخطيط وتصميم عمليات إنتاج المواد، وتحويلها من شكل إلى آخر من خلال التجربة المخبرية، مما يسهم في تطوير هذه العمليات إلى تكنولوجيا قابلة للتطبيق. يشهد هذا المجال طلباً كبيراً على المهندسين، حيث تعتمد معظم الصناعات على تركيب ومعالجة المواد الكيميائية ودمجها مع مواد أخرى. يُمكن لمهندسي الكيمياء العمل في مجالات متنوعة، مثل الطاقة والنفط، التكنولوجيا الحيوية، الصناعات الدوائية، الإلكترونيات، والهندسة البيئية.

تاريخ الهندسة الكيميائية يعود إلى العمليات التقليدية مثل التخمير والتبخير (بالإنجليزية: fermentation and evaporation processes) التي كانت مستخدمة في الحضارات القديمة. مع تطور التقنيات الكيميائية في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، أصبحت الهندسة الكيميائية نظاماً مستقلاً، مع التركيز على حل مشكلات تصميم وتشغيل المصانع الكبرى لضمان استمرارية الإنتاج.

المناهج الدراسية للهندسة الكيميائية

إلى جانب المبادئ العلمية والهندسية، يدرس مهندسو الكيمياء مجموعة من المناهج الأساسية في العلوم الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية. ومن بين المواد المهمة التي يتناولونها:

الرياضيات التطبيقية (بالإنجليزية: applied mathematics).
توازن المواد والطاقة (بالإنجليزية: material and energy balances).
الديناميكا الحرارية (بالإنجليزية: thermodynamics).
ميكانيكا الموائع (بالإنجليزية: fluid mechanics).
انتقال الطاقة والكتلة (بالإنجليزية: energy and mass transfer).
تقنيات الفصل (بالإنجليزية: separations technologies).
ديناميكية التفاعلات الكيميائية وتصميم المفاعلات (بالإنجليزية: chemical reaction kinetics and reactor design).
تصميم العمليات (بالإنجليزية: process design).

مجالات الهندسة الكيميائية

يتمتع المهندس الكيميائي بفرصة العمل في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك:

العمليات الحيوية (بالإنجليزية: Bio-processes): تشمل العمل في الصناعات الدوائية، والأغذية والمشروبات.
العمليات الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical processes): تشمل صناعة الأسمدة، والمبيدات، والصودا الكاوية، والزجاج، والمواد الكيميائية المتخصصة.
عمليات الاحتراق (بالإنجليزية: Combustion): تشمل العمل في الأفران الصناعية التي تنتج مواد صلبة، أو توليد الطاقة من الفحم أو الغاز الطبيعي، أو إعادة تدوير النفايات لاستخراج الطاقة.
البيئة (بالإنجليزية: Environmental): حيث يعمل المهندس على معالجة النفايات والمياه وتطبيق المبادئ البيئية لإعادة تدوير المواد بدلاً من التخلص منها.
المعادن (بالإنجليزية: Minerals): تتعلق بالصناعات المعدنية، مثل الألمنيوم والنحاس والذهب.
البتروكيماويات (بالإنجليزية: Petrochemicals): حيث يتم تحويل النفط والغاز إلى بلاستيك ومطاط صناعي وغيرها من المواد.
التحكم في العمليات (بالإنجليزية: Process control): يشمل تحسين أنظمة القياس لزيادة كفاءة العمليات التصنيعية.
البترول (بالإنجليزية: Petroleum): يتعلق بإنتاج النفط والغاز الطبيعي من الحقول البرية والبحرية.

الأنشطة التي يعمل بها خريجو الهندسة الكيميائية

يمتلك المهندس الكيميائي القدرة على الانخراط في الأنشطة التالية:

تصميم وتطوير العمليات والمعدات الكيميائية.
تطوير ومراقبة العمليات الصناعية.
تشغيل وإدارة المصانع.
إجراء الأبحاث الأساسية والتطبيقية على المستويين الجزيئي والصناعي.
الإدارة البيئية ومراقبة البيئة ومكافحة التلوث.

راتب المهندس الكيميائي

أدنى درجة علمية المطلوبة لممارسة مهنة المهندس الكيميائي هي درجة البكالوريوس في الهندسة الكيميائية. قد يُطلب من المهندسين الحصول على ترخيص كمهندسين محترفين (بالإنجليزية: professional engineer (PE) من قبل صاحب العمل. للحصول على مناصب إدارية، يحتاج المهندسون إلى درجة الماجستير، بالإضافة إلى التعليم المستمر لمواكبة التطورات التكنولوجية. تتفاوت رواتب المهندسين الكيميائيين كما يلي:

المهندس الكيميائي حديث التخرج يتقاضى راتباً يتراوح بين 53,493 و82,127 دولار.
المهندس الكيميائي ذو الخبرة المتوسطة (15 عامًا) مع درجة الماجستير يتقاضى راتباً يتراوح بين 72,520 و113,348 دولار.
المهندس الكيميائي الذي لديه خبرة تفوق 15 عاماً أو حاصل على درجة الماجستير أو الدكتوراه يتقاضى راتباً يتراوح بين 97,687 و144,016 دولار.