Kimya mühendisliği, günümüzün en geniş ve en çok talep gören mühendislik disiplinlerinden biridir. Kimya mühendisleri, enerji, madencilik, kimyasal üretim, gıda üretimi ve su arıtma gibi çeşitli sektörlerde çalışır. Çeşitli becerileri ve çalıştıkları endüstriler nedeniyle, kimya mühendisleri çok aranır.
Kimya mühendisliğinin ne kadar geniş olduğu ve kimya mühendislerinin çalıştığı endüstrilerin çeşitliliği nedeniyle kimya mühendisliğinin ne olduğuna dair kesin bir tanım yoktur. İyi bir tanım, “ham maddeleri iyileştirmek ve onlara değer katmak ve genellikle endüstriyel düzeyde kimyasal işlemleri geliştirmek ve optimize etmek için kimya, fizik, biyoloji, matematik ve ekonominin birleşimi” olabilir. Bu tanım, kimya mühendislerinin dayandığı disiplinleri ve disiplinin temel işlevlerini yakalar.
Kimya mühendisliği disiplini 150 yaşın altındadır, ancak yine de büyüleyici bir geçmişe sahiptir. Küçük partiler halinde boya ve parfüm imalatından bugün faaliyette olan en büyük kimya fabrikasına kadar, bu disiplin nispeten kısa bir sürede sıçramalar ve sınırlarla gelişti.
Kimya mühendisliği: erken kökenler
Kimya mühendisliği alanı varlığını MÖ 440 civarında atom kavramını öneren Yunan filozof Democritus’a borçlu olsa da, bu olay teknik olarak kimya ile ilgilidir. Bir atom önerisi, çağlar boyunca kimyada daha fazla gelişmeye yol açtı ve sonunda endüstriyel kimyanın ortaya çıkmasıyla sonuçlandı. Endüstriyel kimya, kimya mühendisliğinin hikayesinin gerçekten başladığı yerdir.
Sanayi Devrimi’nden önce, endüstriyel kimyasallar, onları üretmek için kullanılan reaktiflerin miktarıyla sınırlı olarak, toplu üretim yoluyla üretiliyordu. Sanayi Devrimi, endüstriyel kimyasallar için ciddi bir talep yarattı ve seri üretimin ürettiği sınırlı kaynakları zorladı. Kaynak üretiminin yeni şişirilmiş talebi karşılayabilmesi için bir şeyler yapılması gerekiyordu.
Çözüm, kısa süre içinde, toplum, bir montaj hattında yapılabileceği gibi, partiden sürekli üretime doğru kayarken geldi. Bu, çok daha düşük maliyetle daha fazla mal üretilmesine izin verdi. Böylece, yeni sanayileşmiş bir dünyanın ihtiyaçlarını karşılamaya yetecek kadar endüstriyel kimyasal üretilebilir. Büyük ölçekli üretim doğdu.
Endüstriyel kimya, kimyasal ve fiziksel süreçlerle hammaddelerden değerli ürünlerin üretimi olarak kabul edildi. Ancak bu süreçleri geliştirmek ve kontrol etmek ayrı olarak görülüyordu. Bu ayrı disiplin, sonunda “kimya mühendisliği” olarak bilinmeye başladı.
Kimya mühendisliğinin babası: George E. Davis
Kimya mühendisliği endüstrisi, bir İngiliz olan George E. Davis’in bir kimya müfettişi rolüyle çok sayıda kimya çalışmasını ziyaret ettiği 1878’de doğdu. Ziyaretleri, bir kimyasal sürecin damıtma veya kristalleştirme gibi işlemlere daha da bölünebileceği kimya mühendisliğinde temel bir kavram olan birim işlemler fikrini tanımlamasına izin verdi. Bu keşif nedeniyle, kimya mühendisliğinin babası olarak kabul edilmektedir. Ayrıca, kimya endüstrisinin sorunlarını ele alan bir mühendislik alanını tanımlamak için kullanarak “kimya mühendisliği” terimini icat etmekten de sorumluydu.
Davis’in kimya mühendisliği disiplinine katkıları burada bitmiyor. Danışmanlık işi sayesinde, kimya mühendisliği kavramları konusunda bilgili oldu. Bu, 1887’de kimya mühendisliği hakkındaki fikirlerini düzenli olarak yayınladığı Chemical Trade Journal’ı kurmasına yol açtı. Journal’daki, esas olarak İngiliz kimya endüstrisi işletme uygulamaları üzerine olan makaleler, 1887’de Manchester Teknik Koleji’nde 12 derslik ünlü bir dizi için temel oluşturdu.
Davis’in danışmanlık işindeki çalışmaları ve ders dizisinin içeriği, 1901’de yayınlanan Kimya Mühendisliği El Kitabı’nın en ünlü yayınının temelini oluşturdu. Diğer şeylerin yanı sıra, bu ders kitabı birim operasyonları kavramını tanıttı (olarak adlandırılmasa da Arthur D. Little tarafından 1915’e kadar) ve “kimya mühendisliği” terimini ilk kez kullandığı yer burasıydı.
Davis ayrıca, Londra merkezli bir kimyacılar topluluğu olan Kimya Endüstrisi Topluluğu’nu Kimya Mühendisleri Derneği olarak yeniden adlandırmaya çalıştı. Kimya Endüstrisi Derneği üyeleri isim değişikliğine direndikçe bu isim kısa sürede belirsizleşti. Ancak Davis’in çabaları boşuna değildi. Kimya mühendisleri için bir dernek kurulması gerektiği kabul edildi. Bugün, en çok bilinen ikisi Amerikan Kimya Mühendisleri Enstitüsü ve Kimya Mühendisleri Enstitüsü’dür.
Kimya mühendisliğini bir meslek olarak tanımak
Kimya mühendisliği, resmi kimya mühendisliği eğitiminin gelişmesiyle tanınan bir meslek olmaya başladı. Endüstriyel kimya ve diğer kimya alanlarında dersler vardı, ancak hiçbiri özel olarak kimya mühendisliği kavramlarını ele almadı.
Dünyanın ilk dört yıllık kimya mühendisliği müfredatı, 1888’de Massachusetts Institute of Technology’de kimya profesörü olan Lewis M. Norton tarafından geliştirildi. Hem Alman kimyasal proses endüstrisinin ilerlemesinden hem de Davis’in konferans serisinden ilham aldı.
Norton, öğrencilerin programından mezun olduklarını gördükten sonra 1893’te öldü. Birinci sınıfın yedi mezunu vardı. Frank H. Thorpe programı devraldı ve onu iyileştirmek için çalıştı. 1898’de ilk kimya mühendisliği ders kitabını yayınladı: Endüstriyel Kimyanın Ana Hatları. Davis, kimya mühendisliği disiplininin babası olarak görülürken Norton ve Thorpe, kimya mühendisliği eğitiminin babaları olarak kabul edilebilir.
Kimya mühendisliğine adanmış ilk yayın, Kimya Mühendisi 1903’te çıktı. Bu yayın, endüstriyel kimya ve kimya mühendisliği üzerine makaleler içeriyordu. 1908’de kimya mühendisliğine adanmış ilk dernek olan Amerikan Kimya Mühendisleri Enstitüsü, Amerikan Kimya Derneği üyelerinin kimya mühendisleri için ayrı bir dernek ihtiyacının farkına vardıktan sonra kuruldu. Enstitü kurulduğunda 1000’den az üyesi vardı; bugün 60.000’den fazla üyesi var.
Endüstrideki diğer gelişmeler
Sanayileşmiş dünyanın kaynaklara olan açlığı arttıkça, kimya mühendisliği alanı bu kaynakları her zamankinden daha güvenli ve daha ucuza üretmek için gelişti. Bu kaynakları üretmek için gerekli ekipman ve kimyasal süreçleri tasarlamak ve optimize etmek için kimya mühendislerine ihtiyaç vardı.
Kimya mühendisleri ayrıca, daha önce hiç görülmemiş ölçekte ürünler üretmek için yeni süreçlerin gerektirdiği tesislerin nasıl kurulacağını bulmak zorundaydı. Haber-Bosch süreci, bu yeni süreçlerden birine bir örnektir. Hidrojen ve nitrojenden amonyağı doğrudan sentezlemek için ekonomik olarak uygun ilk işlemdi. Geliştirilmesi o kadar önemliydi ki, 1918’de Fritz Haber’e Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırdı. Aniden anlatılamayan miktarlarda amonyak üretilebiliyordu ve talebi karşılamak için devasa kimyasal tesislere ihtiyaç vardı.
Bugün, kimya mühendisliği endüstrisindeki gelişmeler ve başarılar, mesleğin iki yüzyıldan daha kısa bir süre önce ortaya çıktığı zaman duyulmamış olurdu. Ham maddeler rafine ediliyor ve devasa büyüklükte değerli çıktılar üretiliyor. Örneğin Suudi Arabistan’da bir kimya tesisi ve dünyanın en büyük kimya tesisi olan Sadara, yılda 3 milyon ton üretim kapasitesine sahip. Sanayi Devrimi’nden önce toplu üretim kullanılarak üretilebilecekler, bu büyüklükteki bir tesisle karşılaştırıldığında mikroskobiktir.
Kimya mühendisliğinin geleceği Kimya mühendisleri her zaman talep görecek ve dünya nüfus ve teknolojik ilerleme açısından gelişmeye devam ederken, enerji talepleri ve gıda üretimi gibi zorlu sorunların çözülmesine yardımcı olmak için uzmanlıklarına ihtiyaç duyulacaktır. Bu sorunların çözümleri, inovasyon, ustalık ve hayal gücü gerektirecektir. Bir kimya mühendisinin becerileri birçok alanda geniş ölçüde uygulanabilir, bu nedenle gelişen endüstrilerde bile, açık kollarla karşılanacaklar.
