kemijsko inženjerstvo, tehnička znanost koja se bavi istraživanjem i razvojem postupaka pretvorbe tvari i energije, kao i dimenzioniranjem, izvedbom i radom uređaja kojima se provode te pretvorbe, uvažavajući pritom osnovna načela održivoga razvoja.

Kemijsko inženjerstvo razvilo je vlastitu metodologiju i alate, a oslanja se i na interdisciplinarni pristup pri rješavanju problema iz svoga djelokruga. Pritom primjenjuje znanja iz prirodnih znanosti (kemija, fizika, matematika, biologija), temeljna tehnička znanja (strojarstvo, elektrotehnika, računarstvo) te znanja iz ekonomike, računalnih znanosti i menadžmenta. Sva ta znanja usmjerena su ponajprije na projektiranje, izgradnju i rad industrijskih postrojenja → kemijske tehnologije te srodnih tehnologija i područja ljudske djelatnosti (energetika, ekologija, farmacija i sl.). Industrijska postrojenja pritom moraju biti djelotvorna, pouzdana, sigurna, moraju osiguravati željenu kvalitetu proizvoda te čuvati okoliš i prirodne resurse.

Industrijsko postrojenje obično se sastoji od više procesnih uređaja. Pri analizi rada tih uređaja primjenjuje se procesni prostor kao osnovni pojam metodologije znanstvenoga istraživanja u kemijskom inženjerstvu. Riječ je o realnome (fizički omeđenome) ili zamišljenome dijelu prostora u kojem se mogu odvijati kemijski ili biološki procesi (kemijske ili biokemijske reakcije) te fizički procesi prijenosa tvari i energije. Procesni se prostor opisuje procesnim veličinama (tlak, temperatura, koncentracija pojedinih tvari i sl.) te njihovom ovisnošću o vremenu i položaju. Jednadžbe kojima se opisuju te ovisnosti ovise o načinu kako procesni prostor izmjenjuje tvar i energiju s okolinom te kako se tvar i energija prenose unutar procesnoga prostora. Polazeći od tih jednadžbi, mogu se izvesti odgovarajući matematički modeli koji su temelj za analizu, dimenzioniranje ili izvedbu bilo kojeg procesnog uređaja. Specifičnost kemijskog inženjerstva je usmjerenost na procesne uređaje (i odgovarajuće procesne prostore) u kojima se istodobno provodi više različitih procesa od kojih se barem jedan odigrava na molekulskoj razini. Primjeri procesnih uređaja su kemijski ili biokemijski reaktori (→ bioreaktor) te uređaji u kojima se provode jedinične operacije kemijske industrije (destilacija, apsorpcija, kristalizacija, sušenje, filtracija i sl.) (→ separacijski procesi). Primjenom zakona očuvanja mase, energije, količine gibanja i entropije s pripadajućim bilancama te termodinamičkih zakona može se osmisliti i projektirati pojedine procesne uređaje i optimalno ih povezati u skladnu proizvodnu cjelinu. To su npr. rafinerijska i petrokemijska postrojenja, postrojenja za proizvodnju anorganskih kiselina, pročišćavanje zraka i obradbu otpadnih voda, proizvodnju lijekova, biotehnoloških proizvoda i dr.













Kemijski inženjeri osmišljavaju nove ili poboljšavaju postojeće načine pretvorbe polaznih sirovina i međuprodukata u korisne proizvode, najčešće → kemikalije i druge proizvode kemijske industrije. Pritom vode računa o energetskoj učinkovitosti, ekološkoj prihvatljivosti i profitabilnosti. U kemijskoj industriji rade kao stručnjaci za upravljanje, vođenje, optimizaciju i projektiranje proizvodnih postrojenja i procesa te zaštitu okoliša. Uključeni su u proizvodnju petrokemikalija, polimera, mineralnih gnojiva, lijekova, boja, papira, hrane, mikroelektronike, biomedicinskih uređaja i dr. Rade na izazovima vezanima uz proizvodnju energije, očuvanje zdravlja ljudi i održiv gospodarski razvoj društva.

Povijesni razvoj u svijetu

Osnove kemijskog inženjerstva intenzivnije se počinju razvijati potkraj XVIII. i početkom XIX. st. zbog velikih promjena na tržištu rada i povećanih zahtjeva petrokemijskih i kemijskih procesa koji su bili dio industrijske prakse visokorazvijenih zemalja. Pojam kemijski inženjer prvi se put spominje u Engleskoj 1880. Utemeljiteljem suvremenoga kemijskog inženjerstva smatra se britanski znanstvenik George E. Davis (1850–1907) koji je u svojoj knjizi A Handbook of Chemical Engineering (1901) istaknuo da se kemijsko inženjerstvo treba razvijati kao samostalna disciplina, neovisno o primijenjenoj kemiji i strojarstvu na kojima se zasnivala tadašnja kemijska industrija. Ključnu ulogu u početnim stupnjevima razvoja kemijskog inženjerstva imala je predodžba o proizvodnim procesima koji se dijele na jednostavnije procesne korake – tzv. jedinične operacije (destilacija, filtracija, usitnjavanje, kristalizacija, sušenje i sl.) i mogu se opisati primjenom zajedničkih znanstvenih načela. Prema toj koncepciji koju je detaljno razradio Arthur D. Little (1863–1935) kemijski inženjeri bave se istraživanjem, dimenzioniranjem i primjenom procesne opreme u kojoj se provode jedinične operacije. Davis je 1887. održao nekoliko predavanja o jediničnim operacijama u Tehničkoj školi u Manchesteru i zaslužan je za početak nastave kemijskog inženjerstva. Od 1888. nastava se održava u SAD-u u Tehnološkom institutu u Massachusettsu (Massachusetts Institute of Technology, MIT), zahvaljujući Lewisu M. Nortonu (1855–1893) koji je uveo prvi četverogodišnji diplomski studij kemijskog inženjerstva. Početni razvoj kemijskog inženjerstva kao znanstvene discipline snažno oblikuju osnivanje Američkog instituta za kemijske inženjere (American Institute of Chemical Engineers, AIChE) 1908. i objavljivanje prvoga udžbenika Principles of Chemical Engineering (1923) W. H. Walkera, W. K. Lewisa i W. H. McAdamsa.

Početkom 1950-ih počinje se razvijati → reakcijsko inženjerstvo kao zasebna disciplina unutar kemijskog inženjerstva, istraživanjima započetima u Nizozemskoj, u istraživačkom centru naftnoga poduzeća Shell u Amsterdamu i na Tehničkome sveučilištu u Delftu. U 1960-ima, kada se pojavila nova koncepcija tumačenja makroskopskih pojava zbivanjima na molekularnoj razini vezanima uz prijenos količine gibanja, tvari i energije, došlo je do velikog iskoraka u razvoju kemijskog inženjerstva. Prekretnica je bila objavljivanje knjige Transport Phenomena (1966) R. B. Birda, W. E. Stewarta i E. N. Lightfoota koja je potaknula veću primjenu napredne matematike, fizike te fizikalne kemije. Nakon 1970-ih kemijsko inženjerstvo sve se više oslanja na metode sustavskoga inženjerstva (planiranje eksperimenata, matematičko modeliranje, simulacija i optimiranje procesa), molekulskoga modeliranja, na rezultate dobivene primjenom naprednih analitičkih tehnika i znanstvene instrumentacije te na računalnu podršku. Od 1980. počinje se izdvajati intenzifikacija procesa kao nova disciplina unutar kemijskog inženjerstva. Ona uključuje razvoj naprednih procesnih uređaja (ili njihovih dijelova) koji omogućavaju bolji prijenos tvari i energije (npr. monolitni reaktori, mikroreaktori, statička miješala i sl.). Također obuhvaća razvoj novih tehnika kojima se u jednome procesnom uređaju integrira kemijska reakcija i separacija produkata (npr. reaktivna destilacija, reaktivna ekstrakcija). Tu se ubraja i primjena alternativnih izvora energije (Sunčeva energija, ultrazvuk, mikrovalovi), primjena tehnologije plazme, nadkritičnih fluida i naprednih metoda vođenja procesa. Suvremeno kemijsko inženjerstvo je interdisciplinarno i multidisciplinarno te integrira pojave i procese koji se odvijaju istodobno i uzajamno su povezani, a pojavljuju se u različitim vremenskim (10^-6 do 10⁸ s) i prostornim mjerilima (10^-8 do 10⁶ m), od nanorazine (molekule), mikrorazine (čestice), mezorazine (uređaji), makrorazine (postrojenja) do megarazine (okoliš). Zbog toga kemijsko inženjerstvo danas ima važnu ulogu pri rješavanju globalnih društvenih, ekonomskih i ekoloških problema koji su vezani uz kemijsku procesnu industriju kao i uz druga područja ljudske djelatnosti.

Kemijsko inženjerstvo u Hrvatskoj

Razvoj kemijskog inženjerstva kao znanosti i struke u Hrvatskoj veže se uz razvoj → kemijske industrije, posebice naftne i petrokemijske industrije te uz razvoj visokoškolske nastave iz područja kemijske tehnologije, odnosno kemijskog inženjerstva. Do kraja 1980-ih sukladan je razvoju u svijetu, uz određen vremenski odmak. Snažnija industrijska proizvodnja zasnovana na kemijskoj tehnologiji započela je u Hrvatskoj između dvaju svjetskih ratova, a velik zamah dobila je u razdoblju 1950–75. Vrhunac razvoja kemijska industrija u Hrvatskoj doživjela je oko 1980., što je utjecalo i na razvoj kemijskog inženjerstva kao struke. Ona se osobito njegovala u tadašnjim jakim istraživačkim institutima važnijih poduzeća kemijske i farmaceutske industrije, npr. u → Plivi, INA-OKI-ju (→ DIOKI), → Chromosu, koji su stvarali potrebna znanja za industriju i gospodarstvo i intenzivno surađivali s hrvatskim sveučilištima. Među kemijskim inženjerima koji su uspješno djelovali kao znanstvenici u gospodarstvu ističu se → Ivan Brihta, Franjo Flajšman, → Dragutin Fleš, → Rativoj Seiwerth, Bartul Petric, → Boris Prohaska i dr. Nakon 1980. počinju financijski problemi u mnogim poduzećima bazne kemijske industrije koji su produbljeni Domovinskim ratom i loše provedenom privatizacijom. Zbog gašenja proizvodnih pogona zatvarali su se i veliki industrijski istraživački instituti pa danas većim kapacitetima za istraživanje i razvoj u području kemijskog inženjerstva raspolažu tek Pliva i još neka farmaceutska poduzeća. Ipak, većina poduzeća koja u Hrvatskoj djeluje u području kemijske prerađivačke industrije može uspješno razvijati nove proizvode u skladu sa zahtjevima tržišta. Novi se proizvodi formuliraju od više komponenti i zadovoljavaju više funkcija, a sastav proizvoda određuje se znanstvenim metodama, uz primjenu načela tzv. formulacijskog inženjerstva, umjesto prijašnjih iskustvenih metoda.













Visoko školstvo u Hrvatskoj

Početci visokoškolskoga obrazovanja iz kemijskog inženjerstva vežu se uz osnutak Tehničke visoke škole u Zagrebu 1919. koja je obuhvaćala nekoliko odjela, uključujući i Kemičko-inženjerski odjel (1926. Škola je postala → Tehnički fakultet; sv. 4, u sastavu zagrebačkog Sveučilišta, a odjel je 1931. preimenovan u Kemijsko-inženjerski otsjek, 1935. u Kemijski otsjek, 1942. u Kemijski odjel, 1946. u Kemijsko-tehnološki odsjek). Idejni začetnik studija kemijskog inženjerstva i prvi dekan Odjela bio je → Vladimir Njegovan. U početku su studenti stjecali znanja ponajprije o postojećim kemijskim i drugim industrijskim tehnologijama, a prekretnicu je donio → Rikard Podhorsky koji je 1935. objavio tekstove o kemijskoj tehnologiji i kemijskoj ekonomici kao predmetima tehničkog obrazovanja, te 1936. na Kemijskom otsjeku zagrebačkog Tehničkoga fakulteta uveo kolegij Kemijsko-tehnološko računanje. Od 1947. predavao je kolegij Operacije kemijske industrije, čime je postavio temelje nastave modernoga kemijskog inženjerstva u Hrvatskoj.









Godine 1956. pojedine su se organizacijske cjeline dotadašnjega Tehničkoga fakulteta osamostalile, a među njima je bio i Kemijsko-prehrambeno-rudarski fakultet. Taj fakultet 1957. mijenja naziv u Tehnološki fakultet, s tri odjela: Kemijsko-tehnološkim, Prehrambeno-tehnološkim i Rudarskim. Godine 1960. osnovan je Tehnološko-pogonski odjel za naftu u Sisku, kao dio Tehnološkoga fakulteta (djeluje do 1982) te samostalni → Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu (KTF). U sljedećim desetljećima odjeli Tehnološkoga fakulteta izdvajaju se u nove fakultete. Godine 1991. tadašnji Institut kemijskog inženjerstva pri Tehnološkome fakultetu osamostalio se kao → Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije (FKIT), koji pod tim imenom djeluje i danas. Tijekom vremena su se osim organizacijskog okvira mijenjali i studijski programi, pri čemu su nastavne sadržaje iz područja kemijske tehnologije iz doba R. Podhorskoga postupno zamijenili sadržaji iz područja kemijskog inženjerstva, sukladno svjetskim trendovima. U nastavu su postupno uvedene discipline kemijskog inženjerstva: reakcijsko inženjerstvo, mehanički, toplinski i separacijski procesi, analiza, sinteza i vođenje procesa i dr.







Od 2005. visoko školstvo u Hrvatskoj suočava se s izazovima koje donosi integracija u europski prostor visokoga obrazovanja i uvođenje Bolonjskoga procesa. To dovodi do znatnog povećanja broja studijskih programa u svim znanstvenim i umjetničkim područjima, pa tako i na studijima kemijskog inženjerstva. Tim povodom nastaje nekoliko novih preddiplomskih i diplomskih studija na zagrebačkom FKIT-u i na splitskom KTF-u. U novim se studijima veća pozornost pridaje sadržajima iz kemije i inženjerstva materijala te inženjerstvu okoliša, dok studij Kemijskog inženjerstva na FKIT-u nastoji zadržati prijašnju strukturu i ključne sadržaje iz kemijskog inženjerstva uz organizacijske promjene uvjetovane zahtjevima zakonodavstva.

Danas su nastavna djelatnost i znanstvena istraživanja u području kemijskog inženjerstva u RH sukladni onima na svjetskoj razini. Sveučilišno se obrazovanje iz kemijskog inženjerstva stječe završetkom preddiplomskih, diplomskih i poslijediplomskih studija na FKIT-u i KTF-u, a dio sadržaja iz kemijskog inženjerstva zastupljen je na studijima prehrambene tehnologije, odnosno biotehnologije koji se izvode na → Prehrambeno-biotehnološkome fakultetu u Zagrebu, → Prehrambeno-tehnološkome fakultetu u Osijeku, KTF-u te na nekoliko hrvatskih veleučilišta (→ Veleučilište Marko Marulić u Kninu, → Veleučilište u Karlovcu; sv. 1, → Veleučilište u Požegi). Sveučilišni studijski programi koji se trenutačno izvode u polju kemijskog inženjerstva usklađeni su sa smjernicama Europske federacije za kemijsko inženjerstvo (EFCE) koje definiraju kompetencije, vještine i znanja nužne za obrazovanje kemijskih inženjera na svim razinama studija. Preddiplomski i diplomski studiji FKIT-a: Kemijsko inženjerstvo, Kemija i inženjerstvo materijala i Ekoinženjerstvo zadovoljavaju i zahtjeve Europske federacije nacionalnih inženjerskih udruženja (FEANI) i od 2015. uvršteni su na popis europskih prepoznatih fakulteta i studijskih programa.

Za promicanje kemijskog inženjerstva u visokome školstvu zaslužni su mnogi nastavnici, među kojima su Nenad Bolf, → Juraj Božičević, → Antun Glasnović, → Zoran Gomzi, → Marin Hraste, → Ivan Lovreček, R. Podhorsky, → Marko Rogošić, Aleksandra Sander, → Darko Skansi, → Ivica Štern, → Vesna Tomašić, → Đurđa Vasić-Rački, → Bruno Zelić, → Stanka Zrnčević s Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije i njegovih prethodnika, te → Nenad Kuzmanić, → Milan Zglav, → Ratimir Žanetić s Kemijsko-tehnološkoga fakulteta u Splitu. Na Prehrambeno-biotehnološkome fakultetu u Zagrebu djelovali su → Egon Bauman, → Želimir Kurtanjek, → Branko Tripalo i dr., a na Prehrambeno-tehnološkome fakultetu u Osijeku djeluju Mate Bilić, → Srećko Tomas i dr.

Knjige i udžbenici

Kao utemeljitelj kemijskog inženjerstva u Hrvatskoj, R. Podhorsky ostavio je traga i u razvoju i popularizaciji tehničkih znanosti te je zaslužan za promicanje tehničke i industrijske baštine kao važnog dijela kulturne baštine. Ističe se njegov doprinos osmišljavanju i izdavanju Tehničke enciklopedije LZ-a, kapitalnoga djela hrvatske tehničke kulture, koju je osmislio i bio urednikom prvih pet svezaka. Za potrebe nastave iz kolegija Tehnička kataliza i Tehnologija katalitičkih procesa I. Brihta izdao je udžbenik Kataliza u kemijskoj industriji (1952). Objavljivanjem udžbenika Osnovi stehiometrije (1948), Stehiometrija (1950), Kemijsko-tehnološko računanje (1957), Kemijsko računanje (1968) i Osnove kemijskog računanja (sa Z. Dugim, 1973) I. Lovreček postavio je temelje za razumijevanje bilanciranja tvari i energije kao ključnog alata kemijskog inženjerstva. Udžbenikom Kataliza i katalizatori (1967) Pavica Fuderer postavila je temelje za razvoj kemijskoga reakcijskog inženjerstva. U studij kemijskog inženjerstva J. Božičević uveo je kolegij Mjerenje i automatsko vođenje procesa i napisao prvu knjigu iz toga područja Automatsko vođenje procesa (1971). Eduard Beer objavio je Priručnik za dimenzioniranje uređaja kemijske procesne industrije (1985). Među ostalima ističu se i udžbenici Projektiranje procesnih postrojenja (1988) Franca Šefa i Žarka Olujića, Mehaničke operacije / Inženjerstvo disperznih sustava (1990) i Mehaničko procesno inženjerstvo (2003) M. Hraste, Kemijski reaktori (1998) Z. Gomzija, Kataliza i katalizatori (2005) S. Zrnčević, Destilacija (2006) E. Beera, te Modeliranje u kemijskom inženjerstvu (2019) Z. Gomzija i Ž. Kurtanjeka.









Udruge u Hrvatskoj

Znanstvene i stručne aktivnosti u kemijskom inženjerstvu promiču se putem → Hrvatskoga društva kemijskih inženjera i tehnologa (HDKI), kojega se početci vežu uz 1912., kada je osnovan Kemijsko-inžinirski odsjek u okviru Hrvatskoga društva inžinira i arhitekata (→ Hrvatski inženjerski savez, HIS; sv. 4). Osim HIS-a, HDKI je član Europske federacije za kemijsko inženjerstvo i Europske polimerne federacije. Službena glasila HDKI-ja su časopisi → Kemija u industriji (od 1952), → Chemical and Biochemical Engineering Quarterly (CABEQ) (od 1987) i Reaktor ideja (od 2017). Pri Hrvatskoj gospodarskoj komori djeluje Udruženje kemijske industrije i srodna udruženja koja potiču taj segment gospodarstva. Promidžba kemijskog inženjerstva i suradnja sa znanstvenicima iz drugih područja znanosti ostvaruju se i putem Odjela kemijskog inženjerstva koji okuplja 22 kemijska inženjera, a djeluje u okviru → Akademije tehničkih znanosti Hrvatske (sv. 4) kao znanstvene organizacije odabranih istaknutih znanstvenika iz područja tehničkih i biotehničkih znanosti. Kemijski inženjeri djeluju i u Znanstvenome vijeću za naftno-plinsko gospodarstvo i energetiku te u Znanstvenome vijeću za tehnološki razvoj → Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti (sv. 4).