Ingegneria chimica

Lingegneria 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.

Storia dell'ingegneria chimica

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  (URSS), Bird, Stewart e Lightfoot (USA) nasce l'ingegneria chimica moderna.

Il primo corso di laurea in ingegneria chimica fu attivato nel MIT di Boston negli ultimi anni dell'Ottocento. In Italia, il primo corso di laurea fu istituito agli inizi del Novecento presso il Politecnico di Milano. Il Politecnico si specializzerà negli anni nei settori della termodinamica, cinetica chimica e catalisi industriale e uno dei suoi docenti, Giulio Natta, riceverà il Premio Nobel per la Chimica.

Percorso di studio

Confronto tra chimica e ingegneria chimica 
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).

Branche dell'ingegneria chimica 
Nell'ambito dell'ingegneria chimica possono essere identificati i seguenti rami:
 ingegneria chimica di processo
 ingegneria chimica di prodotto
 ingegneria delle reazioni chimiche
 ingegneria biochimica
 ingegneria elettrochimica
 ingegneria chimica e alimentare.

Altre branche dell'ingegneria correlate 

Altre branche dell'ingegneria che nel percorso di studi presentano molte affinità con l'ingegneria chimica sono:
 ingegneria dei materiali
 ingegneria del petrolio
 ingegneria di processo
 ingegneria dei sistemi.

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 (azienda sanitaria locale);
 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. 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 e l'ingegneria dei materiali sono le specializzazioni secondarie che presentano i maggiori punti di contatto con questo corso di laurea.

Qualifiche professionali

Organizzazioni di ingegneri chimici

Africa 
 Nigerian Society of Chemical Engineers, Nigeria
 South African Institution of Chemical Engineers (SAIChE), Sudafrica
 Ethiopian Society of Chemical Engineers (ESChE), Etiopia

Asia 
 Pakistan Institute of Chemical Engineers (PIChe), Pakistan
 Iranian Association of Chemical Engineering (IAChE) Iran
 Indian Institute of Chemical Engineers (IIChe), India
 Israel Institute of Chemical Engineers (IIChe), Israele
 Korean Institute of Chemical Engineers (KIChE), Corea
 Philippine Institute of Chemical Engineers (PIChE), Filippine
 The Society of Chemical Engineers, Japan (SCEJ), Giappone
 Thai Institute of Chemical Engineering and Applied Chemistry (TIChE), Thailandia
 Society of Chemical Engineers, Kathmandu, Nepal

Europa 
 European Federation of Chemical Engineering (EFCE)
 Institution of Chemical Engineers (IChemE), Regno Unito
 DECHEMA, Germania
 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.

Nord America 
 American Institute of Chemical Engineers (AIChE)
 Canadian Society for Chemical Engineering (CSChE)
 National Organization for the Professional Advancement of Black Chemists and Chemical Engineers (NOBCChE)
 Mexican Institute of Chemical Engineers (IMIQ), Messico

Oceania 
 Society of Chemical Engineers New Zealand, Nuova Zelanda

Sud America 
 Argentinian Association for Chemical Engineers, Argentina
 Brazilian Association of Chemical Engineering, Brasile
 Colombian Association of Chemical Engineering, Colombia
 Association of Chemical Engineers of Uruguay, Uruguay

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

Termodinamica

 Brandani Vincenzo, Termodinamica dell'ingegneria chimica, Libreria Univ. Benedetti (2007), ISBN 978-88-87182-19-4;
 Renato Rota, Fondamenti di Termodinamica dell'Ingegneria Chimica, Pitagora Editrice Bologna (2004), ISBN 88-371-1472-9;
 

Cinetica chimica

 J.I. Steinfeld, J.S. Francisco and W.L. Hase, Chemical Kinetics and Dynamics,  Prentice Hall, (1989), ISBN 0-13-129479-2
 J.E. House, Principles of Chemical Kinetics, Academic Press, (2007), ISBN 0-12-356787-4

Fenomeni di trasporto

  ISBN 88-8492-305-0;

Impianti chimici e operazioni unitarie

Reattori chimici

Chimica industriale

Voci correlate
Apparecchiature chimiche
Chimica industriale
Controllo industriale
Fenomeni di trasporto
Impianto chimico
Industria petrolchimica
Ingegneria biochimica
Ingegneria elettrochimica
Ingegneria petrolchimica
Operazione unitaria
Scienza della sicurezza
Simulazione di processo
Storia dell'industria chimica
Strumentazione di controllo
UNICHIM

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