ingegneria chimica e ingegneria dei materiali - corso di laurea … · 2016. 5. 6. ·...

Corso di Laurea Magistrale in

INGEGNERIA CHIMICA

E DEI PROCESSI INDUSTRIALI

www.icm.dii.unipd.it

Progettare le trasformazioni del futuro

Dipartimento di

Ingegneria Industriale

http://www.ipim.ing.unipd.it/

L’Ingegnere Chimico e dei Processi Industriali

Progettare il futuro

L’ingegnere Chimico e dei Processi Industriali consolida e aggiorna la professionalità “chimica” e “processistica” dell’Ingegnere Chimico e dei Materiali…

multidisciplinarietà: capire e affrontare problemi di natura molto diversa

flessibilità

capacità di ingegnerizzare processi multiscala (dalla progettazione

molecolare alla realizzazione di reattori e impianti, all’organizzazione dei sistemi di

produzione)

… espande le competenze dell’ingegnere di processo verso applicazioni più complesse, meno tradizionali e più innovative …

… per far fronte alla crescente richiesta di Ingegneri Chimici

non solo nella tradizionale Industria Chimica, Petrolchimica e della Chimica Fine

ma anche nell’Industria Farmaceutica, Alimentare, delle Biotecnologie, dell’Energia, dei Processi Ambientali …


I prodotti dell’Ingegneria Chimica


Una questione di scala…

La professione dell’ingegnere chimico richiede di saper gestire e

progettare singole molecole molecole (1 miliardesimo di metro)... come

impianti e sistemi produttivi che coinvolgono l’intera azienda (1000 metri)


Cosa è un processo?

Attraverso un esempio cerchiamo di spiegare quale sia il ruolo professionale di un Ingegnere Chimico e dei Processi Industriali

Consideriamo un caso industriale dell’industria farmaceutica

ma considerazioni analoghe si possono fare per l’industria chimica e petrolchimica, delle materie plastiche e delle nanotecnologie, alimentare, delle biotecnologie …

La progettazione dei processi industriali

Fase I: sviluppo del prodotto

Analisi di mercato hanno indicato la grande potenzialità per un nuovo prodotto in grado di intervenire in certe patologie cardiovascolari

La Ricerca e Sviluppo ha individuato un principio attivo in grado di soddisfare le richieste di tipo medico e farmacologico

Viene avviata l’interazione con gli ingegneri della Ricerca e Sviluppo per definire un prototipo fattibile e industrializzabile di prodotto

scelta degli eccipienti e formulazione finale del farmaco…

polvere in capsula? pastiglia solubile? o da ingerire? liquido in fiala?

… in base a questioni sia farmacologiche che di processo

il farmaco è realizzabile industrialmente? è realizzabile a costi accettabili?


Fase II: sviluppo di processo

Prima di tutto è necessario descrivere e quantificare i fenomeni fondamentali che influenzano la produzione del prodotto

Le reazioni chimiche o biologiche

La velocità (cinetica) di queste reazioni chimiche/biologiche e la loro influenza dalla temperatura (determina la durata del processo)

Esistenza di altre reazioni che portano a prodotti non desiderati

Effetto di pressione e temperatura su equilibrio tra reagenti e prodotti desiderati e non desiderati

Resa teorica di produzione

Produzione o assorbimento di calore durante le trasformazioni chimiche/biologiche

Stato fisico (solido, liquido, gassoso) di reagenti, prodotti, solventi ed eccipienti

Materia prime necessarie, loro stato fisico e temperatura


Fase II: sviluppo di processo

La conoscenza dei fenomeni fondamentali permette all’ingegnere di identificare le problematiche tecnologiche da risolvere e definire i mezzi tecnici per superarle

Necessità di apparecchiature per scaldare o raffreddare materie prime, prodotti o sistemi reattivi

Necessità di separare/purificare i prodotti da prodotti non desiderati

Necessità di concentrare prodotti eccessivamente diluiti

Necessità di trattare fasi diverse (liquido, solido, gassoso) e/o di avere apparecchiature in grado di gestire più fasi contemporaneamente


Fase III: progettazione di processo

Inizia la progettazione delle apparecchiature principali

Attraverso modelli e sperimentazioni sono caratterizzati gli step critici del processo

In questa fase le sperimentazioni sono condotte su piccola scala (laboratorio) e si inizia la fase di “scale-up” è il percorso sperimentale che attraverso apparecchiature

intermedie (scala pilota) permette di far “crescere” il processo sino alla scala industriale

Impianto di laboratorio Impianto pilota



La caratterizzazione delle apparecchiature critiche e del loro modo di funzionamento attraverso sperimentazioni e modelli, permette di definire lo schema di processo e dimensionare tutte le apparecchiature

Considerazioni economiche, energetiche, ambientali e di sicurezza influenzano e modificano la progettazione

Software e modelli aiutano l’ingegnere nella fase di progettazione



L’ingegnere definisce la progettazione di dettaglio

Dimensioni, materiali e posizionamento delle apparecchiature

Si progetta la strumentazione per monitorare e controllare processo e prodotto

ad esempio, garantire la qualità del prodotto è di importanza critica nell’industria farmaceutica

Si progettano i dispositivi e le procedure di sicurezza

Viene valutata la redditività della produzione e in questa fase si stabilisce in modo definitivo se l’impianto verrà costruito e il prodotto immesso nel mercato

Il processo viene ottimizzato in tutte le sue parti per garantire la massima produttività e profitto


Fase IV: la produzione

Supervisione nella costruzione dell’impianto e avviamento

È quindi impegnato nelle varie funzioni necessarie al funzionamento dell’impianto di produzione

Gestione del processo di produzione e organizzazione della produzione

Gestione della qualità di processo e prodotto

Gestione della fornitura delle materie prime

Gestione della sicurezza

Ottimizzazione in sito del processo di produzione

Progettazione e messa in opera di modifiche impiantistiche legate a variazioni del mercato di riferimento, della normativa ambientale

Applicazioni “meno tradizionali”

Industria alimentare e farmaceutica

Gestione, progettazione e ottimizzazione dei

processi

reazioni chimiche

purificazioni

recupero energetico

Product design

Controllo di qualità

Ricerca e sviluppo


Processi nanotech e materiali granulari

Produzione di nanocapsule

Processi per materiali granulari per l’industria farmaceutica e alimentare


Progettazione di apparecchiature

Apparecchiature per processi di sterilizzazione innovativi con CO2

Progettazione di fermentatori


Packaging e gestione della qualità

Sviluppo di sensori e procedure per controllo qualità

Packaging


Ambiente e Sicurezza

Definizione e progettazione di nuovi processi

sviluppo sostenibile

Trattamento delle emissioni industriali

Analisi del rischio industriale

Gestione delle sicurezza

Analisi del ciclo di vita di un prodotto

Ambiente e sicurezza

Gestione di processi e impianti

Trattamento reflui di una cartiera

Nanofibre polimeriche per filtri trattamento aria

Produzione biogas da rifiuti

Ambiente e sicurezza

Analisi e gestione del rischio industriale

Gestione del rischio negli impianti

industriali e nei trasporti.

Analisi del rischio ambientale.


Ingegneria Biologica e Biotecnologica

Progettazione di bioreattori e fermentatori

Progettazione di processi biotecnologici per la

produzione industriale della chimica verde,

dell’industria farmaceutica e alimentare

Produzione di tessuto artificiale (cardiaco,

muscolare,…) e cellule staminali

Gestione e controllo dei processi biotecnologici

Sviluppo di processi per le bioenergie


Microbioreattori per cellule staminali

Progettazione e sviluppo di

reattori per l’industria

biomedicale e biotecnologica:

dalla microscala alla macroscala


Ingegneria per la medicina rigenerativa

BIOMATERIALE

BIOPSIA

BIOREATTORE

TESSUTO BIOARTIFICIALE

CELLULE STAMINALI


Energia e carburanti

Sostituire le fonti fossili per carburanti di nuova generazione

bioetanolo e biodiesel da legno e alghe

idrogeno

Rendere sostenibile l’uso delle fonti fossili

riduzione delle emissioni di CO2

Definizione di una chimica nuova e sostenibile

la bioraffineria

i processi della chimica verde

grano mais canna da zucchero

bioetanolo

oli vegetali

biodiesel


I biocarburanti

CARBURANTI FUTURI

Etanolo da legno

Biodiesel e idrogeno da alghe


La bioraffineria

energia

carburanti

chimica biomassa

foto-bioreattori

L’ingegnere chimico e dei processi industriali

La formazione

pratica ed esperienza nei laboratori


La formazione

d d d dV A A V

V A A S Vt

n u n


La formazione

lezioni ed esercitazioni

strumenti di calcolo e di

simulazione


Interazione con il mondo industriale

Stage

Tesi di laurea

Dottorati e progetti di ricerca


Scambi con università straniere

Crescere in una realtà di ricerca internazionale

Canali Erasmus e Erasmus Mundus per corsi e Tesi di Laurea all’estero

Canali specifici per gli Stati Uniti

California

Chicago

Boston

Oklahoma…

Il lavoro

Prospettive di impiego

Lo stato dell'occupazione in Italia

12.2 %: tasso di disoccupazione

40.0 %: tasso di disoccupazione giovanile (15-24 anni)

13.2 %: tasso di disoccupazione dei neolaureati (tutte le discipline)

3.7 %: tasso di disoccupazione dei neolaureati in Ingegneria chimica

Quindi:

Essere laureati conviene.

Mediamente un neolaureato in Ingegneria chimica trova lavoro più facilmente dei neolaureati in altre discipline.

Fonti: ISTAT; collettivo: Italia; anno indagine: 2013; AlmaLaurea; collettivo: Università partecipanti al progetto AlmaLaurea; anno indagine: 2013;

dati riferiti a un periodo di 1 anno dal conseguimento della Laurea Magistrale/Specialistica.

http://www.istat.it/

http://www.almalaurea.it/

Il lavoro


Lo stato delle retribuzioni in Italia

1171 €/mese: guadagno netto dei neolaureati (tutte le discipline)

uomini: 1356 €/mese

donne: 1033 €/mese

1518 €/mese: guadagno netto dei neolaureati in Ingegneria chimica

uomini: 1558 €/mese

donne: 1463 €/mese

Quindi

I neolaureati in Ingegneria chimica guadagnano circa 400 euro netti in più al mese della media dei neolaureati in altre discipline.

Fonti: ISTAT; collettivo: Italia; anno indagine: 2013; AlmaLaurea; collettivo: Università partecipanti al progetto AlmaLaurea; anno indagine: 2013;

dati riferiti a un periodo di 3 anni dal conseguimento della Laurea Magistrale/Specialistica.

http://www.istat.it/

http://www.almalaurea.it/

Il lavoro


I neo-ingegneri magistrali Chimici o dei Materiali ricevono un’offerta di lavoro entro 2-3 mesi dalla laurea

Stabilità lavorativa, progressione di carriera, remunerazione elevata (ad esempio negli Stati Uniti, gli ingegneri sono i laureati più pagati)

Lavoro in una grandissima varietà di settori industriali:

Chimica e chimica fine

Farmaceutico

Energia

Gestione acqua e rifiuti

Alimentare

Plastiche e vernici

Materiali avanzati

Oil & gas

Progettazione impianti

Biotecnologia

Biomedico

Sicurezza

Ambiente

Consulenza

Business & management

Carta

Acciaierie

Automobili e trasporti

Elettronica e microelettronica

Vetro e costruzioni

Il lavoro

Ruoli

• Progettazione

• Gestione

• R&D (ricerca e sviluppo)

• Management

• Qualità

• Ambiente

• Sicurezza

• Consulenza

• Marketing/Commerciale

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