Химичното и биологичното инженерство влияе върху всеки аспект от живота ни - от батерии, катализатори и нанотехнологии до биотехнологии и решения за екологични проблеми. В тази статия ще разгледаме как химичното и биологичното инженерство революционизира ежедневието ни и оформя бъдещето.
Катедра „Химично и биологично инженерство и светът на съвременните технологии“
Науката и технологиите са вградени в повечето предмети, които използваме в ежедневието си. Науката и технологиите се използват в телевизори, микровълнови печки, аудио системи, мобилни телефони и дори във всяка една флуоресцентна крушка. Когато обсъждаме области с широко разпространение сред тези технологии, химичното инженерство е неразделна част от разговора. Химичното инженерство се използва в безброй приложения, от процеса, чрез който флуоресцентните лампи излъчват светлина, до течнокристалните дисплеи, намиращи се в LCD монитори, телевизори и мобилни телефони, до батерии, които прилагат електрохимия. Катедрата по химично и биологично инженерство е мястото, където се изучава тази област на химическото инженерство.
Разбира се, както подсказва името, катедрата по химично и биологично инженерство не се фокусира единствено върху химическото инженерство. Наред с химичното инженерство, тя обхваща и области като биотехнологии и екологична биология. Катедрата по химично и биологично инженерство се стреми да създава нови знания на пресечната точка на химията и биологията и да ги прилага в реални ситуации, за да подобри качеството на човешкия живот. Оттук нататък ще обясня нашата специалност по-подробно.
В нашия отдел основните специалности могат да бъдат разделени на области, фокусирани върху химическото инженерство, и такива, фокусирани върху биотехнологиите. Химическото инженерство може да бъде допълнително разделено на фундаментални науки и инженерни науки. Фундаменталните науки са разделени на области като органична химия, неорганична химия и свойства на полимерите, докато областта на инженерните технологии обхваща широк спектър от области, включително катализа, електричество, батерии, технологични процеси и дизайн.
Значението на химическото инженерство
В областта на инженерните технологии, нека първо вземем за пример батериите, които споменах във въведението. На пазара се предлагат безброй видове батерии. Батериите се използват в мобилните телефони, които обикновено използваме, а също така се използват и за стартиране на автомобили. Освен това, батерията, вградена в компютъра, гарантира, че часовникът остава точен, дори когато компютърът е изключен. Хибридните автомобили, които в момента набират популярност на пазара, също са продукти, които използват тези батерии, за да намалят потреблението на петрол. Областта, която изследва и разработва тези батерии, е електрохимията и науката за батериите. В електрохимията изследователите изследват кои материали и механизми могат да се използват за създаване на батерии, които издържат по-дълго и осигуряват по-висока производителност. Разбира се, това обхваща всичко - от малките батерии, които обикновено използваме, до промишлените батерии и дори слънчевите клетки. Освен това, областта на електрохимията и науката за батериите обхваща изучаването на повечето електрически механизми.
В момента една от най-известните области в химичното инженерство е катализата. Катализаторът е вещество, което променя скоростта на химическа реакция, без самото то да се изразходва. Можем да наблюдаваме катализатори в действие в процеси, които превръщат вредните компоненти във фабричния дим или автомобилните отработени газове в безвредни вещества като въглероден диоксид. Тъй като съществуват различни видове катализатори с различни експлоатационни характеристики, се провеждат активни изследвания за разработване на по-ефективни катализатори. Освен това, проектирането на процеси и изследванията, насочени към по-ефективно управление на промишлените процеси, също са ключови области на фокус в нашата специалност.
Областта на фундаменталните науки се фокусира върху изследвания в областта на естествените науки, по-специално химията. Органичният синтез, неорганичната химия и свойствата на полимерите са представителни примери. В случая на органичния синтез, тази област включва изследване на механизмите на реакциите между молекулите, както и изследване на методи за синтез или разлагане за рециклиране на отпадъчни продукти, генерирани в нефтохимични процеси. Освен това, чрез тези синтетични процеси, ние създаваме полимерни материали, за да изследваме техните специфични свойства. От друга страна, съществува и област, която включва намаляване на размера на частиците до наномащаб, за да се изучат свойствата на материалите в този мащаб.
В действителност, материалите в молекулярен мащаб, изучавани в химията, са трудни за наблюдение с просто око, което прави изследването на техните свойства много трудно. Освен това, те често проявяват характеристики, които не отговарят на законите на физиката, както обикновено ги разбираме. Например, докато златото обикновено се смята за златисто на цвят, когато молекулният му размер е намален, то може да изглежда червено или синьо. Тъй като свойствата на тези наноразмерни частици се различават от тези на полимерите и макроскопичния свят, изследванията в тази област са в ход.
Ролята на биотехнологиите
Областта на биотехнологиите обхваща области като науките за живота и екологичната биология. Науките за живота придобиха известност преди няколко години, когато проблемите, свързани с клонирането на клетките, станаха широко известни на обществеността. Областта на биотехнологиите обхваща не само клонирането на клетки, но и изследванията върху стволови клетки. Изследванията на стволови клетки в момента получават значително внимание в медицинската общност и откриват възможности за лечение на различни труднолечими заболявания. Екологичната биология е област, която изучава микроорганизмите, замърсяването на водите и замърсяването на околната среда в тази област. Напоследък, тъй като замърсяването на околната среда се очерта като основен проблем, значението на екологичната биология нарасна значително. Изследват се различни биологични методи за решаване на екологични проблеми и те се утвърждават като съществени елементи за устойчиво развитие.
Бъдещето на химичното и биологичното инженерство
В действителност, химичното инженерство и биологичното инженерство играят толкова важна роля в света, в който живеем, че са незаменими. Ако химичното инженерство не беше напреднало, щяхме да се сблъскваме с много неудобства в ежедневието си. Вероятно все още щяхме да живеем без телевизори, мобилни телефони или автомобили. Химичното инженерство е дълбоко вкоренено в живота ни, независимо дали го осъзнаваме или не, и ще продължи да се прилага в още повече области и в цялото общество. Напредъкът на химичното инженерство не само ще подобри нашия стандарт на живот, но и ще играе решаваща роля в развитието на нови индустрии и икономическия растеж.
Биотехнологиите също ще окажат значително влияние върху живота ни. Приложенията на биотехнологиите са безкрайни, вариращи от медицински изследвания за здравословен начин на живот, биологични методи за опазване на околната среда, до генетични изследвания, насочени към повишаване на селскостопанската производителност. В бъдеще химичното и биологичното инженерство ще продължат да допринасят значително за човешкото благосъстояние, опазването на околната среда и индустриалното развитие. Чрез такива изследвания и разработки ще изградим по-добро бъдеще.
