آنچه که فکر نمی‌کنید
حوزه‌های جدید در کنار قدیمی‌ها
گفت‌وگو با دکتر فتوت، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی
روزنامه: چرا رشته مهندسی شیمی به عنوان یک رشته دانشگاهی وجود دارد؟ مهندسی شیمی چه نیازی را از جامعه برطرف می‌کند؟
از اوایل قرن بیستم و با پیشرفت صنایع شیمیایی نیاز به رشته مهندسی شیمی احساس شد و این رشته از دل مهندسی مکانیک بیرون آمد. قبل از آن به طور سنتی شیمی‌دان‌ها بنیان‌گذار و پیشرو در زمینه صنایع شیمیایی بودند ولی با پیشرفت صنعت ابعاد کار فراتر از توانایی آن‌ها رفت. از طرف دیگر مشخص بود که بسیاری از تکنولوژی‌ها بر اساس روابط مکانیکی مثل سیالات و انتقال حرارت باید شکل بگیرد. این حلقه مفقوده بین شیمی‌دان‌ها و مهندسان مکانیک سبب ایجاد مهندسی شیمی شد. البته از آن زمان تاکنون مهندسی شیمی نسبت به چیزی که برای آن به وجود آمده بود، تغییر زیادی کرده و وارد حوزه‌های مختلفی شده است.
روزنامه: مهندسی شیمی چقدر با شیمی ارتباط دارد؟ مثلا کسی که در دبیرستان با شیمی ارتباط خوبی نداشته الآن می‌تواند وارد رشته مهندسی شیمی شود؟
اگر بخواهیم عددی صحبت کنیم، بچه‌های مهندسی شیمی از بین 140 واحدی که در کارشناسی می‌گذرانند، بیشتر از 17 واحد شیمی ندارند. دانشجویانی را می‌شناسم که در این رشته تحصیل می‌کنند و علاقه چندانی هم به شیمی ندارند و این عدم علاقه به شیمی برایشان مشکلی ایجاد نکرده است. مجموعه گرایش‌های رشته مهندسی شیمی آنقدر گسترده و متنوع است که هر کسی می‌تواند بخش مورد علاقه خود را در این رشته پیدا کند.
روزنامه: آینده تحصیلی و پژوهشی مهندسی شیمی چگونه است؟ در تحصیلات تکمیلی این رشته چه گرایش‌هایی دارد؟
گرایش‌های این رشته خیلی زیاد و متنوع است. از گرایش فرایند شروع می‌کنم که با توجه به توزیع صنایع شیمیایی و نفتی در کشور ما از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این گرایش به فرایندهای شیمیایی می‌پردازد و کارش این است که یک فرایند شیمیایی را از آزمایشگاه به یک مقیاس عظیم و تولید صنعتی برساند. گرایش دیگر کنترل است که شباهت‌هایی به گرایش کنترل مهندسی مکانیک و مهندسی برق دارد. تمام فرایندها و اتفاقاتی که در یک واحد صنعتی مثل پالایشگاه و پتروشیمی رخ می‌دهد، نیاز به کنترل دارد تا به خروجی مطلوب برسد. گرایش بعدی جداسازی و پدیده‌های انتقال است. در بسیاری از فرایندها می‌خواهیم مواد مختلف را از هم جدا یا با هم مخلوط کنیم. پدیده‌های انتقال شامل انتقال حرارت، انتقال جرم و انتقال تکانه است و این پدیده‌ها پایه تمام فرایندهایی هستند که در موردشان صحبت می‌کنیم. گرایش بعدی گرایش پلیمر است. یک گرایش دیگر ترموسینتیک و کاتالیست است که به طور ویژه در کشور ما و در فرایندهای نفت و گاز اهمیت دارد. گرایش بعدی گرایش محیط زیست است، گرایشی که در این سال‌ها در ایران و در دنیا توجه زیادی به خود جلب کرده کرده و می‌خواهد فرایندهایی را طراحی کند که از نظر محیط‌زیستی مطلوب‌تر باشد و چالش‌های انسان و محیط‌زیست را حل کند. گرایش بعدی که از آن حرف می‌زنم، یکی از جدیدترین و خوش‌آتیه‌ترین گرایش‌ها در ایران و جهان است؛ بیوتکنولوژی که این روزها اثرش را همه جا می‌توانیم ببینیم. گرایش دیگر که آن هم گرایش جدیدی محسوب می‌شود، گرایش مهندسی پزشکی است که با پیشرفت پزشکی و نیاز به تولید مواد جدید مورد استفاده در پزشکی به وجود آمده است.
روزنامه: یک فارغ‌التحصیل مهندسی شیمی در چه جاهایی می‌تواند مشغول به کار شود و چه کارهایی انجام می‌دهد؟
با توجه به منابع زیاد موجود در کشور و صنایع متعددی مثل نفت و گاز، صنایع سیمان، صنایع غذایی و صنایع شیمیایی، زمینه کار مهندسی شیمی در کشور ما بسیار خوب است. در صنایع مختلف کشور همواره نیاز به مهندسان شیمی وجود دارد و در حال حاضر هم مهندسان شیمی در این صنایع حضور دارند. حوزه‌های جدید شغلی هم که کم‌کم دارند پا می‌گیرند و بیشتر در شکل استارت‌آپ خود را نشان می‌دهند، بیشتر ایده‌ها و کارهای جدید در زمینه بیوتکنولوژی و مهندسی پزشکی هستند؛ مثل تولید قرنیه مصنوعی.
روزنامه: دانش‌آموزی که می‌خواهد مهندسی شیمی را به عنوان رشته تحصیلی در دانشگاه انتخاب کند، چه ویژگی و شخصیتی داشته باشد؟
از نظر درسی اگر بخواهم بگویم، تسلط بر مفاهیم ریاضی و فیزیک و شیمی لازم است. شدت و ضعف تسلط بر هر کدام از این‌ها بستگی به گرایش و رشته‌ای دارد که یک نفر می‌خواهد انتخاب کند. یک ویژگی رشته مهندسی شیمی این است که فضای صنعتی دارد و کسی که وارد این رشته می‌شود، باید بتواند خودش را با این فضا تطبیق دهد؛ مثلا فضای پالایشگاه و پتروشیمی که کارکنانش دور از خانواده و در آب و هوای گرم کار می‌کنند. یک ویژگی مهم دیگر برای مهندسی شیمی خلاقیت در کنار علاقه و سخت‌کوشی است.
مهندسی‌اش یادت نرود
فلسفه به وجودآمدن رشته‌ای به نام مهندسی شیمی در نوع خود بسیار جالب است. قبل از به‌وجود آمدن مهندسی شیمی برای طراحی کارخانهها عموما از مهندسان مکانیک استفاده می‌شد و در مواقعی که زمینه فعالیت کارخانه به صنایع شیمیایی مربوط بود، شیمی‌دان‌ها نیز پا به میدان می‌گذاشتند، زیرا در طراحی کارخانه‌های صنایع شیمیایی هم نیاز به دانش طراحی صنعتی بود و هم آشنایی با واکنش‌های شیمیایی موجود در این صنایع. به همین علت برای پر کردن خلأ علم شیمی در مهندسان مکانیک و جبران ضعفِ دانشِ صنعتی شیمی‌دان‌ها رشته مهندسی شیمی ایجاد شد. نکته جالب در این مسئله این است که همیشه مهندسی شیمی در نظر دیگران یا با رشته شیمی اشتباه گرفته می‌شود یا مکانیک؛ دقیقا همان دو رشته‌ای که از آن‌ها زاده شده. با وجود این که ردپای این دو رشته همچنان در مهندسی شیمی دیده می‌شود ولی این رشته هویت کاملا مستقلی پیدا کرده و از شیمی و مکانیک فاصله گرفته است.
مهندسی شیمی در ابتدا فقط به طراحی فرایندهای شیمیایی و واحدهای جداسازی و … می‌پرداخت. در این حوزه مهندسان شیمی از دانش ریاضی، فیزیک، شیمی و حتی علم اقتصادی خود بهره می‌برند تا بتوانند مواد در دسترس خود را با در نظر گرفتن جنبه‌های اقتصادی به موادی باارزش‌تر تبدیل کنند. آن‌ها پس از شناسایی واکنش‌های شیمیایی مربوط به تولید محصول مورد نظر و انتخاب بهترین واکنش با درنظر گرفتن جنبه‌های مختلف شیمیایی، عملیاتی، اقتصادی و … به طراحی واحدهای موردنیاز برای رسیدن به محصول مورد نظر می‌پردازند و در نهایت با انجام مطالعات اقتصادی بهینه‌ترین طرح موجود را انتخاب می‌کنند. مهندسی شیمی در قدیم تقریبا در تصاحب این شاخه بود اما در حال حاضر با وجود این که شاخه‌های طراحی فرایند، فرایندهای جداسازی، ترموسینتیک و کاتالیست، کنترل و گرایش‌هایی از این دست بخش بزرگی از مهندسی شیمی را شامل می‌شود، مهندسی شیمی وارد عرصه‌های جدیدی از جمله مهندسی پزشکی، بیوتکنولوژی، محیط زیست، نانوفناوری، پلیمر و … نیز شده. علت این امر این است که دروس پایه‌ای مهندسی شیمی، یعنی پدیده‌های انتقال در همه این زمینه‌ها کاربرد دارد و در نتیجه یک مهندس شیمی می‌تواند با جهت‌دهی به علم پایه‌ای خود در هر کدام از این زمینه‌ها فعالیت کند. مهندسی شیمی گرایش‌های بسیار زیاد و متنوعی دارد و به همین علت مهندسی شیمی را می‌توان جزء گسترده‌ترین رشته‌های مهندسی به حساب آورد. آشنایی با گرایش‌های این رشته برای دانشجویانی که می‌خواهند وارد عرصه مهندسی شیمی شوند، امری ضروری است و پیشنهاد می‌شود که دانشجویان علاقه‌مند به این رشته قبل از ورود به عرصه مهندسی شیمی با تعدادی از گرایش‌های آن به صورت جزئی آشنایی داشته باشند تا بتوانند دیدی از آینده خود بدست آورند.
صفر تا صد در چهار سال
دانشجویان کارشناسی مهندسی شیمی در دو ترم اول بیشتر به یادگیری درس‌های پایه‌ای مهندسی از جمله ریاضی 1 و 2، فیزیک 1 و2 و شیمی 1و 2 می‌پردازند. در ترم دوم دانشجویان با اولین درس تخصصی خود یعنی موازنه جرم و انرژی آشنا می‌شوند که پایه‌ای ترین درس مهندسی شیمی به شمار می‌آید. این درس تقریبا در تمامی دروس ترم‌های بعد کاربرد دارد و به همین دلیل از اهمیت بالایی برخوردار است.
در ترم‌های سه و چهار دانشجویان با درس‌های تخصصی بیشتری روبه‌رو می‌شوند و به یادگیری پدیده‌های انتقال یعنی مکانیک سیالات 1 و 2 و انتقال حرارت می‌پردازند و همچنین دروسی مانند ترمودینامیک 1 و 2 را می‌گذرانند. این دروس و تعدادی از دروس ترم‌های بعد مانند انتقال جرم به بررسی مفاهیم اصلی این رشته پرداخته و جزء ستون‌های اصلی رشته مهندسی شیمی است اما همه این درس‌ها تئوری هستند و کاربرد این مفاهیم در صنعت در ترم‌های بعدی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
در ترم‌های پنج، شش و هفت نوبت به درس‌های کاربردی مانند عملیات واحد 1 و 2، کینتیک و طراحی راکتور، انتقال حرارت کاربردی و کنترل فرایندها می‌رسد. در این دروس با استفاده از پدیده‌های انتقال و مفاهیم تئوری دیگر به بررسی فرایندهای شیمیایی مختلف و در ادامه به یادگیری محاسبات مربوط به طراحی تجهیزات مختلف مورد استفاده در صنایع مهندسی شیمی از جمله برج تقطیر، راکتور، خشک‌کن، مبدل حرارتی و … می‌پردازیم.
به غیر از این دروس دانشجویان باید نوزده واحد از دروس مربوط به شیمی را بگذرانند؛ شیمی 1 و شیمی 2، شیمی آلی، شیمی فیزیک، شیمی تجزیه و آزمایشگاه‌های مربوط به هرکدام از این درس‌ها بیخ ریش بچه‌های مهندسی شیمی است. همچنین بچه‌های مهندسی شیمی باید درس‌های پایه‌ای مانند استاتیک و مقاومت مصالح، مبانی برق، مبانی برنامه‌نویسی و همچنین درس‌های مربوط به ریاضیات مانند معادلات دیفرانسیل و ریاضیات مهندسی، محاسبات عددی و کاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی را پاس کنند.
در نهایت در ترم آخر دانشجویان باید درس بررسی مقدماتی طرح را بگذرانند. این درس در واقع خلاصه کاری است که یک مهندس شیمی در شاخه طراحی فرایند باید انجام دهد. در این درس اکثر دروس گذشته به کار می‌آید و در واقع این درس تمام درس‌های گذشته را دور هم جمع می‌کند تا گوشه‌ای از مهندسی شیمی را به دانشجویان نشان دهد.
متاسفانه بسیاری از دروس کارشناسی مهندسی شیمی مربوط به گرایش‌هایی مانند طراحی فرایند، جداسازی و گرایش‌هایی از این دست هستند و برای کسب اطلاعات در شاخه های دیگر باید به سراغ دروس اختیاری رفت. هرکدام از این دروس معمولا مربوط به یکی از گرایش‌های مهندسی شیمی است و گذراندن آن‌ها برای دانشجویانی که قصد ادامه تحصیل در آن زمینه را دارند، پیشنهاد می‌شود.
در طول مدت کارشناسی علاوه بر کسب دانش در زمینه دروس ذکر شده، دید مهندسی و اقتصادی خوبی نیز به‌دست می‌آید، به این معنا که بسیاری از مفاهیم در این رشته همیشه به کمک محاسبات دقیق قابل بدست آوردن نیست و یک مهندس شیمی باید در این چهار سال بتواند توانایی تخمین خوبی در زمینه‌های مختلف کسب کند. همچنین او باید دید نسبتا خوبی نسبت به ملاحظات اقتصادی داشته باشد، چرا که در صنعت و دنیای واقعی فاکتور اقتصادی از جمله مهم‌ترین فاکتورهای تأثیرگذار در انتخاب و تصمیم‌گیری است.
هزار و یک گرایش
همانطور که بالاتر گفته شد، مهندسی شیمی گرایش‌های بسیار زیاد و متنوعی دارد و آینده تحصیلی هرکدام از این گرایش‌ها با یکدیگر متفاوت است. طراحی فرایند معروف‌ترین گرایش این رشته در مقطع کارشناسی ارشد به شمار می‌آید و بسیاری از دروس مقطع کارشناسی مهندسی شیمی بر مبنای این گرایش چیده شده‌اند. وظیفه مهندسان این شاخه از مهندسی شیمی طراحی فرایندهای شیمیایی برای تبدیل مواد اولیه به محصول جدید مورد نظر است. آن‌ها باید واکنش‌های لازم برای تبدیل ماده اولیه به محصول را شناسایی کنند و تجهیزات موردنیاز برای انجام واکنش، تبادل حرارتی، جداسازی و … را طراحی نمایند و در نهایت با انجام مطالعات اقتصادی سود‌دهی طرح خود را بررسی کنند. آن‌ها همچنین باید بتوانند این فرایندها را به‌کمک نرم‌افزارهای رایانه‌ای شبیه‌سازی و سپس بهینه‌سازی کنند.
مهندسی پزشکی یکی دیگر از گرایش‌های پرطرفدار مهندسی شیمی است. مهندسی پزشکی در رشته‌های زیادی کاربرد دارد و احتمالا نام آن در رشته برق، مکانیک و مواد نیز به گوشتان خورده. هر کدام از این رشته‌ها در زمینه خاص خود به علم مهندسی پزشکی کمک می‌کند و یک مهندس شیمی با گرایش مهندسی پزشکی نیز از علم خود درباره انتقال حرارت، انتقال جرم، مکانیک سیالات و … استفاده می‌کند و به تحقیق و پژوهش در زمینه‌های دارورسانی، مهندسی بافت و میکروفلوییدیک می‌پردازد.
مهندسی محیط زیست نیز گرایش دیگری از مهندسی شیمی است که فارغ‌التحصیلان آن در زمینه‌هایی مانند تصفیه آب و فاضلاب به روش‌های مختلف به پژوهش می‌پردازند.
مهندسان شیمی حتی می‌توانند در گرایش پلیمر به ساخت پلیمرهایی با خواص مختلف بپردازند و از این پلیمرها در زمینه‌های مختلف از جمله مهندسی پزشکی، نانوفناوری و شاخه‌های دیگر بهره ببرند.
گرایش‌های دیگر مهندسی شیمی شامل ترموسینتیک و کاتالیست، فرایندهای جداسازی، مدل‌سازی، شبیه‌سازی و کنترل هستند که در دانشگاه شریف وجود دارند. گرایش‌های دیگری نیز وجود دارد که در دانشگاه‌های دیگر ارائه می‌شود.
هرچه باشد تو یک مهندس هستی
با توجه به متنوع بودن گرایش‌های رشته مهندسی شیمی زمینه کاری این رشته نیز بسیار گسترده است. یک فارغ‌التحصیل مهندسی شیمی در وهله اول می‌تواند مانند سایر رشته‌ها در زمینه آکادمیک مشغول به کار شده و به عنوان استاد در یکی از دانشگاه‌ها مشغول تدریس و پژوهش باشد. همچنین می‌تواند در کنار این شغل به انجام پروژه‌های صنعتی نیز بپردازد. این امر به ارتباط دانشگاه با صنعت نیز کمک بسیاری می‌کند. بسیاری از دانش‌آموختگان مهندسی شیمی، به خصوص دانشجویان گرایش‌هایی مانند طراحی فرایند، کنترل و … در پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی مشغول به کار می‌شوند. مهندسان شیمی همچنین می‌توانند در شرکت‌های مهندسی به عنوان مهندس مشاور فعالیت کنند. یک نکته مهم درباره مهندسان شیمی این است که تقریبا هر کارخانه‌‌ای نیاز به حداقل یک مهندس شیمی دارد، زیرا شاخه‌های مختلف مهندسی شیمی در زمینه‌های کاری زیادی از جمله پتروشیمی، صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، محیط زیست، بیوتکنولوژی، تصفیه آب و محیط زیست و … کاربرد دارد. در نتیجه کارخانه‌هایی که در هریک از این زمینه‌ها فعالیت می‌کنند، نیاز به یک مهندس شیمی خواهند داشت.
غیر از جنبه‌های صنعتی فارغ‌التحصیلان مهندسی شیمی می‌توانند در پژوهشگاه‌ها و یا بخش تحقیق و توسعه شرکت‌ها مشغول کار شوند. بسیاری از شرکت‌ها برای تولید محصولات جدید به مهندسان شیمی با سابقه تحقیقاتی مناسب نیاز دارند تا بتوانند با بازار موجود به رقابت بپردازند. همچنین بعضی از دانشجویان مهندسی شیمی پس از فارغ‌التحصیلی پا به عرصه کارآفرینی می‌گذارند و شرکت‌های دانش بنیان را در زمینه کاری خود تأسیس می‌کنند تا ایده‌هایی را که در سر می‌پرورانند، به عرصه عمل بیاورند.
گاو نر می‌خواهد و مرد کهن
دانشجویانی که می‌خواهند وارد رشته مهندسی شیمی شوند، باید سلایق خود را مورد بررسی قرار دهند. این افراد در وهله اول باید مهارت خوبی در محاسبات ریاضی داشته باشند، چون این رشته حجم محاسبات زیادی دارد. همچنین غیر از محاسبات ریاضی، استفاده از جدول‌ها، نمودارها و روابط تجربی مختلف بخش جدانشدنی این رشته است. معمولا برای دانش‌آموزانی که به انجام محاسبات دقیق عادت دارند و همیشه با فرمول‌های دقیق و نظری کار کرده‌اند، استفاده از جدول‌ها و روابط تجربی‌ای که بدون هیچ اثباتی از داده‌های تجربی به دست آمده، کمی غریب به نظر می‌رسد. دانش آموزان باید این را در نظر بگیرند که در مهندسی بسیاری اوقات به محاسبات خیلی پیچیده نیازی نیست و بسیاری از داده‌ها از منابع تجربی استخراج می‌شود.
همچنین برخلاف چیزی که به تمام متقاضیان ورود به رشته مهندسی شیمی قبل از انتخاب رشته گفته می‌شود، علاقه نسبی به شیمی فاکتور حائز اهمیتی است. درس‌های مربوط به شیمی بخش مهمی از این رشته را تشکیل می‌دهد و یک مهندس شیمی برای اشراف به رشته خود باید از قوانین حاکم بر علم شیمی تا حدی آگاه باشد تا بتواند کار خود را به درستی انجام دهد. به همین دلیل نیاز است که دانشجویان این رشته رابطه خوبی با شیمی داشته باشند.
علاوه بر همه موارد ذکر شده باید در نظر داشت که بیشتر فارغ التحصیلان مهندسی شیمی برای کار یا وارد محیط‌های صنعتی می‌شوند یا محیط‌های تحقیقاتی و آزمایشگاهی. به همین دلیل متقاضیان این رشته باید متناسب با محیط کار انتخاب شده توانایی کار کردن در کارخانهها و فضای صنعتی یا کار کردن در آزمایشگاه و انجام آزمایش‌های متعدد به منظور تحقیق و پژوهش را داشته باشند.