V tej objavi na blogu bomo preučili temeljne razlike med kemijo in kemijskim inženirstvom ter raziskali vloge in namene vsake discipline v znanosti in industriji.
Kaj je kemijsko inženirstvo? In kako se kemija in kemijsko inženirstvo razlikujeta? Z napredkom sodobne znanosti in raznolikostjo akademskih disciplin se je kemijsko inženirstvo pojavilo kot samostojna veja kemije. Vendar večina ljudi še vedno ne loči med obema in se nagiba k razmišljanju: "Ali nista obe disciplini namenjeni le študiju kemije?" Vendar pa disciplini ne le pokrivata različno področje, ampak se tudi njuni cilji bistveno razlikujejo.
Kemija je veja naravoslovja, ki raziskuje in razume snovi in različne pojave v naravi. Njen glavni cilj je raziskovati in odkrivati odgovore na vprašanja, kot so: »Kakšna snov je to in kakšne so njene lastnosti?« in »Kaj povzroča ta pojav?« Z drugimi besedami, kemija je naravoslovna znanost, ki išče resnico znanja in stoji z ramo ob rami z matematiko, fiziko, biologijo in geologijo.
Po drugi strani pa je kemijsko inženirstvo veja inženirstva, ki se osredotoča na proizvodnjo in ekonomsko učinkovitost. Raziskuje predvsem vprašanja, kot sta »Kako lahko to proizvedemo v velikem obsegu?« in »Kako lahko to proizvedemo ceneje in učinkoviteje?« Z drugimi besedami, kemijsko inženirstvo je disciplina, ki ustvarja procese, ki prej niso obstajali, s končnim ciljem ustvarjanja znatnega dobička. Če na primer kemik odkrije snov z imenom »A« in njene lastnosti, kemijski inženir raziskuje, ali je snov »A« uporabna za ljudi in kako jo je mogoče množično proizvajati. Skratka, kemijo lahko opišemo kot disciplino, ki odgovarja na vprašanja »kaj« in »zakaj« glede tega, kar še ni bilo odkrito, medtem ko je kemijsko inženirstvo disciplina, ki ustvarja nekaj iz nič in išče odgovore na vprašanja »kako«.
Kronski dragulj kemijskega inženirstva je kemijski proces. Proces se nanaša na celotno zaporedje korakov, ki sodelujejo pri pretvorbi relativno nizkovrednih surovin v izdelke višje vrednosti z reakcijami, ločevanjem in čiščenjem z uporabo opreme, kot so reaktorji in separatorji. Vrste takšnih procesov so izjemno raznolike, od tistih z nizko dodano vrednostjo, ki pa so zmožni množične proizvodnje – kot so ločevanje in predelava surove nafte, proizvodnja gnojil in predelava hrane – do tistih z relativno nizkim obsegom proizvodnje, ki pa proizvajajo materiale z visoko dodano vrednostjo glede na njihove surovine, kot so farmacevtska proizvodnja, polprevodniški procesi in sinteza polimerov.
Ko se ti procesi združijo, tvorijo obrat, ki ga danes pogosto imenujemo tudi industrijski park. Postopek ustanovitve tovarne lahko na splošno razdelimo v tri kategorije: sistemi na ključ, nakup licenc in proizvodnja po meri na podlagi zahtev raziskovalnih inštitutov.
»Sistem na ključ«, kot že ime pove, je sistem, pri katerem se tovarna lahko takoj zažene – preprosto z »obrnitvijo ključa«. Z drugimi besedami, gre za sistem, pri katerem se vsa potrebna oprema, objekti, osebje in drugi materiali v celoti kupijo iz tujine za začetek proizvodnje. Prednost tega sistema je, da ga je mogoče izvajati tudi brez kakršnega koli tehničnega znanja, potrebnega za postavitev tovarne, in ker ni odgovornosti za samo tovarno, je mogoče vse morebitne napake odpraviti brezplačno. Vendar ima ta sistem slabost, da zahteva ogromne stroške in plačilo licenčnin za postavitev tovarne, poleg tega pa ne podeljuje lastniških pravic do objekta. Dober primer je tovarna gnojil Chungju v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Takrat je bila Južna Koreja kmetijska država, zato je bilo povpraševanje po gnojilih zelo veliko. Ker pa Južna Koreja ni imela tehnoloških zmogljivosti za proizvodnjo gnojil, ni imela druge izbire, kot da je kot tujo pomoč prejela celoten obrat za proizvodnjo gnojil in na ta način proizvajala gnojila. Sistem na ključ je torej metoda gradnje obrata, kadar praktično ni tehnoloških zmogljivosti.
Sledi metoda nakupa licenc. Ta vključuje nakup le osnovnih procesov, potrebnih za gradnjo obrata, preostanek pa se zgradi neodvisno. Trenutno je večina južnokorejskih kemičnih obratov zgrajenih po tej metodi. Ko ima država nekaj tehničnih zmogljivosti, vendar ji primanjkuje tehnologije za osnovni proces, plača le za to specifično osnovno tehnologijo. Ta pristop ima tudi pomanjkljivost, da povzroča visoke stroške in licenčnine za kupljeni osnovni proces.
Končno je tu še metoda naročanja razvoja tehnologije domačim raziskovalnim inštitutom. Z drugimi besedami, to vključuje zagotavljanje raziskovalnih sredstev nacionalnim ali univerzitetnim raziskovalnim inštitutom za razvoj tehnologije, potrebne za obrat, s čimer se omogoči neodvisna proizvodnja brez zanašanja na tuje vire. Čeprav ima ta pristop prednost, da odpravlja odvisnost od tujih držav in spodbuja razvoj domačih tehnoloških zmogljivosti, ima tudi pomanjkljivosti negotovosti glede razvoja tehnologije in dolgotrajne narave procesa. Ker so tehnološke zmogljivosti Južne Koreje še vedno nezadostne in so patenti za vse javno dostopne postopke v tujini, skoraj ni obratov, zgrajenih s to metodo. Če pa bomo ta pristop opustili in tehnologijo preprosto kupili iz tujine, bomo sčasoma postali tehnološko odvisni od različnih tujih držav, kar bo oviralo nacionalni razvoj; zato tega pristopa ne smemo opustiti.
Kemijsko inženirstvo postaja vse pomembnejše v različnih industrijskih sektorjih. Zaradi nedavnega porasta zaskrbljenosti glede okoljskih vprašanj ima kemijsko inženirstvo ključno vlogo pri zagotavljanju rešitev za trajnostni razvoj. Na primer, različne tehnologije, povezane z varstvom okolja – kot so razvoj okolju prijaznih virov energije, tehnologije čiščenja odpadkov in postopki čiščenja vode – se pojavljajo kot raziskovalne teme v kemijskem inženirstvu. Poleg tega področje biokemijskega inženirstva prispeva k razvoju najsodobnejših izdelkov – kot so farmacevtski izdelki, biogoriva in biomateriali – s konvergenco biotehnologije in kemijskega inženirstva.
Skratka, kemija in kemijsko inženirstvo kažeta jasne razlike v svojih ciljih in področjih raziskovanja. Medtem ko je kemija disciplina, ki raziskuje principe naravnih pojavov in naravo snovi, je kemijsko inženirstvo disciplina, ki na podlagi tega znanja razvija tehnologije in procese, uporabne v resničnih industrijah. Disciplini se dopolnjujeta in igrata bistveno vlogo pri razvoju sodobne družbe. Razumevanje razlik med tema dvema disciplinama in prepoznavanje njunega pomena bo močno prispevalo k napredku znanosti in tehnologije ter k izboljšanju kakovosti našega življenja.
