Fenomene de Transfer

Probleme actuale in chimie si inginerie

Provocari ale secolului al XXI-lea

Practica obisnuita trateaza chimia si ingineria chimica ca discipline separate. Evolutia stiintei a aratat ca de la nivel molecular pâna la scara unui proces tehnologic lucrurile se întrepatrund. S-a observat sinergia între domenii, de aceea, la ora actuala se foloseste, mai ales, sintagma de stiinte chimice si mult mai rar cea de stiinte chimice si inginerie. Orice raport care analizeaza stadiul chimiei si ingineriei chimice la ora actuala încearca sa raspunda la urmatoarele întrebari:

- Descoperiri: care au fost descoperirile majore si de avangarda în stiintele chimice în ultimele decenii?

- Interfatare: care sunt descoperirile majore si care oportunitatile de colaborare între stiintele chimice si alte domenii cum ar fi biologia, stiinta mediului, electronica, medicina si fizica?

- Provocari (cerinte): Care sunt provocarile care exista astazi în stiintele chimice si cum se vor reflecta ele la interfata cu celelalte domenii ale stiintei si tehnologiei?

- Infrastructura: Care sunt modificarile structurale care sunt necesare pentru a permite evolutia ulterioara a stiintelor chimice?

Sintetizând câteva dintre cele mai importante provocari care stau la ora actuala în fata chimistilor si inginerilor chimisti s-ar putea scrie urmatoarele.

PROVOCARI ALE STIINTELOR CHIMICE

- A învata cum sa sintetizeze si sa produca orice substanta noua care poate avea interes practic si stiintific, folosind scheme compacte si sintetice si procedee cu o mare selectivitate pentru produsul dorit, cu un consum mic de energie si fara efecte negative asupra mediului înconjurator.

- Dezvoltarea de noi materiale si instrumente de masura care sa protejeze societatea umana împotriva terorismului, accidentelor, crimelor si bolilor, mai ales, prin identificarea si detectarea substantelor periculoase folosind metode de înalta rezolutie.

- Întelegerea si controlul reactiilor chimice la orice scara si indiferent de dimensiunile moleculare. Printre altele, aceasta directie se refera la capacitatea de a manevra moleculele nu numai în ansamblu, ci la nivel individual folosind tehnici dintre cele mai diverse pentru a observa structurile care se formeaza în timpul unei reactii chimice: pulsuri ultrarapide de electroni, pulsuri optice pâna la pulsuri de raze X.

- A învata proiectarea si producerea de noi substante, materiale si dispozitive moleculare care sa poata fi prevazute, <croite> si testate înainte de producerea pe scara mare a materialelor respective.

- Întelegerea chimiei sistemelor vii în detaliu. Acest aspect se refera la întelegerea modului în care diferitele proteine si acizi nucleici ca si alte molecule biologice mici se asambleaza pentru a forma sisteme complexe functionale bine definite chimic. Întelegerea interactiunilor chimice complexe între diferitele componente ale celulei vii.

- Dezvoltarea de medicamente si terapii pentru vindecarea bolilor considerate la ora actuala ca fiind netratabile.

- Dezvoltarea de structuri care se auto-asambleaza ca un prim pas pentru a sintetiza sisteme si materiale complexe. Este vorba de obtinerea de dispozitive si materiale la nanoscala care sa se asocieze ca si ansamblurile biologice. Trecerea nanostructurilor de la nivel de laborator la practica industriala ar putea revolutiona ingineria chimica.

- Întelegerea chimiei complexe a planetei noastre (la nivel de sol, oceane, atmosfera si biosfera) pentru a mentine existenta sa si a ecosistemelor create. În acest sens inginerului chimist îi revin sarcini deosebite pentru prevenirea degradarii mediului si reducerii poluarii deja existente.

- Dezvoltarea de surse de energie ieftine si practic nelimitate (acest aspect se refera la producerea energiei, la stocare si transport). Exista deja cercetari pentru dezvoltarea celulelor de combustie, a celulelor solare, a superconductorilor pentru transportul energiei fara pierderi.

- Proiectarea si dezvoltarea unor sisteme chimice care se auto-optimizeaza, ca de exemplu producerea unor substante pure care sa nu mai fie nevoie sa fie identificate si separate din amestecuri.

- Revolutionarea proiectarii proceselor chimice pentru a le face sigure, compacte, flexibile, eficiente energetic, prietenoase pentru mediul înconjurator si care sa poata duce la comercializarea rapida a produselor. Asa a început sa se dezvolte ceea ce se numeste la ora actuala < Chimia verde >.

- Comunicarea catre publicul larg a contributiei efective pe care chimia si ingineria chimica o aduc societatii.

- Atragerea celor mai buni si mai straluciti studenti în domeniul stiintelor chimice si ale ingineriei pentru a putea raspunde acestor provocari.

În particular chimistii si inginerii chimisti trebuie sa raspunda provocarilor urmatoare:

PROVOCARI ALE INGINERILOR SI CHIMISTILOR

- Sa creeze noi premise de întelegere a lumii fizice în care traim si sa utilizeze aceasta cunoastere pentru a avea o lume mai buna.

- Sa se asigure ca împartirea traditionala a stiintelor chimice în chimie si inginerie chimica cu sub-disciplinele lor nu împiedica progresul stiintific si tehnologic.

- Sa colaboreze cu oamenii de stiinta si inginerii din alte domenii pentru a usura progresul stiintei si tehnologiei în general.

- Sa aiba o viziune integratoare asupra sistemelor si proceselor si renuntarea la viziunea traditionala reductionista.

În ceea ce priveste locul si raportul dintre chimie si inginerie chimica urmatoarea schema poate fi lamuritoare. Se poate defini, foarte simplificat, ingineria chimica ca fiind chimia aplicata pentru proiectarea sistemelor în care au loc procese chimice pentru fabricarea produselor chimice.

Pâna la jumatatea secolului al XX-lea s-a definit si s-a consolidat termenul de operatii unitare, definite drept pasi individuali ai unui proces chimic. În acelasi timp au avut loc dezvoltari ale modelarii matematice si a analizei bazate pe informatii în ceea ce priveste cinetica chimica, mecanismele de reactie si fenomenele de transport