9 aprile Perché scegliere Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano?

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1 9 aprile 2011 Perché scegliere Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano?

2 La chimica: una grande opportunità 1 L ONU ha proclamato il 2011 Anno Internazionale della Chimica. La chimica pervade la nostra vita ed è fondamentale per la comprensione del mondo e dell universo. La nostra società deve affrontare sfide molto impegnative: servono fonti energetiche diversificate e pulite, materiali tecnologicamente avanzati, farmaci più efficaci, un ambiente più pulito, una migliore utilizzazione delle risorse naturali. Tutte queste sfide hanno un elemento comune: coinvolgono trasformazioni e processi chimici. La società moderna ha quindi bisogno dell ingegneria della chimica che fornisce soluzioni all avanguardia per soddisfare i bisogni della società.

3 La chimica e la qualità della vita 2 La chimica pervade tutti gli aspetti della nostra vita: circa il 30% degli oggetti e dei servizi di uso quotidiano (alimenti, cosmetici, farmaci, energia, ecc.) sono realizzati con il contributo della chimica e dell Ingegnere Chimico alimentare ambiente cosmesi energia materiali medicina petrolchimica sicurezza

4 La chimica e la qualità della vita 3

5 La chimica e la qualità della vita 4

6 La chimica e la qualità della vita 5

7 La chimica e la qualità della vita 6

8 L ingegnere chimico 0 Chi è? Che lavoro fa? Che prospettive di lavoro ha? Che cosa si studia per diventarlo? Ci sono sfide e problemi aperti da affrontare? Perché studiare ingegneria chimica al Politecnico di Milano?

9 Chi è l ingegnere chimico 1 L ingegnere chimico è il tecnologo della chimica: acquisisce (e sviluppa) le conoscenze scientifiche e le tramuta in tecnologie e prodotti Sviluppo di processo Progettazione impianti e apparecchiature Gestione di processi e impianti Gestione sicurezza e ambiente Ricerca applicativa e tecnologica

10 Chi è l ingegnere chimico METODO 2

11 Chi è l ingegnere chimico 3 Chimico, Chimico Industriale e Ingegnere Chimico: le differenze Chimico: reazioni scala laboratorio + analisi chimica Chimico industriale: reazioni scala pilota Rispetto al laureato in chimica, nell ingegnere chimico si coniugano una cultura chimica di base con un approccio ingegneristico alla soluzione dei problemi, che ha come obiettivo primario la realizzazione in scala industriale. L ingegnere chimico deve considerare, oltre ai fenomeni chimici, tutti i molteplici aspetti di un processo: dal trasferimento di materia ed energia ai fattori gestionali ed economici, dalle problematiche di sicurezza a quelle ambientali.

12 Che lavoro fa l ingegnere chimico 1 Ingegnere Chimico: una professione interdisciplinare "L'ingegnere chimico, L'ingegnere universale" L Ingegnere Chimico ha un ruolo guida nell Industria Chimica, Petrolchimica e Petrolifera ma oggi l'ingegneria chimica ha allargato il suo tradizionale campo d'interesse a tutte le tecnologie di trasformazione, all'industria manifatturiera e alle attività di protezione dell'ambiente. alimentare ambiente cosmesi energia materiali In particolare, è ingegneria di processo ossia è incentrata sulle metodologie di trasformazione chimico-fisica della materia con la finalità di produrre medicina beni materiali, erogazioni di servizi e di prevenzione o riduzione di azioni inquinanti. petrolchimica L Ingegnere Chimico è tra le più flessibili ed apprezzate figure professionali dell industria dove ricopre ruoli di responsabilità sicurezza

13 Prospettive di lavoro per l ingegnere chimico 1 Dopo la crisi del , la produzione di prodotti chimici è in aumento L Europa è leader mondiale nella produzione chimica L Italia è al terzo posto in Europa

14 Prospettive di lavoro per l ingegnere chimico 2 Il settore chimico ha un elevato contenuto tecnologico: il 18% di dipendenti sono laureati contro il 7% del totale industria La domanda di laureati cresce: nel comparto chimico il 25 % delle nuove assunzioni sono di personale laureato, contro il 9 % della media nazionale

15 Prospettive di lavoro per l ingegnere chimico 3 39,1 % dell occupazione nel settore chimico è in Lombardia

16 Prospettive di lavoro per l ingegnere chimico Tradizionalmente solo 1/3 dei laureati IC POLIMI lavora nel comparto chimico, il resto lavora nel comparto metalmeccanico (società d ingegneria, industria elettronica) o energia (aziende petrolifere) o polimeri-gomma 4

17 Prospettive di lavoro per l ingegnere chimico 5 In Europa c è tensione sugli ingegneri chimici: Al Politecnico di Milano si rivolgono diverse aziende chimiche internazionali per il recruting d Ingegneri Chimici: sono stati svolti incontri con società internazionali (e.g. DSM, ENI, TOPSOE, FOSTER WHEELER, SOLVAY-SOLEXIS, Lyondell Basell, ecc.) interessate ai ns. laureati Nel 2010, il Career Service del Politecnico ha ricevuto ca. 4 richieste di lavoro per ogni laureato in Ingegneria Chimica!

18 Che cosa si studia per diventare Ingegnere Chimico 1 Solida preparazione scientifica di base: Matematica, Statistica, Geometria, Fisica, Chimica Preparazione ingegneristica generale: Elettrotecnica, Informatica, Meccanica dei Fluidi, Scienza delle Costruzioni, Macchine, Sistemi Energetici Insegnamenti fondamentali dell Ingegneria Chimica: Principi di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale, Impianti Chimici, Controllo di Processo, Strumentazione Chimica, Fenomeni di trasporto, Ingegneria delle Reazioni Chimiche, Reattoristica, Sicurezza, Tecnologia dei Materiali, Termodinamica Chimica, Trattamento degli Effluenti + Insegnamenti a scelta METODO: Riconosciuta attitudine all analisi e alla sintesi di sistemi e processi complessi

19 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 1 POLIMI: Ampia scelta formativa Laurea in Ingegneria Chimica: un unico indirizzo con tirocinio a scelta (3 anni) 2. Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica: (2 anni) - processi - sviluppo di prodotti - progettazione Su un totale di 12 insegnamenti, almeno 6 sono a scelta tra più di 40 opzioni in diverse aree tematiche! Tesi di Laurea Magistrale: momento centrale della formazione, appassionante esperienza di ricerca da svolgersi all interno di gruppi e strutture di ricerca riconosciuti a livello internazionale L area tematica Ingegneria Chimica del POLIMI è prima in Italia secondo la classifica mondiale sulle Università 3. Dottorato di Ricerca in Chimica Industriale ed Ingegneria Chimica (3 anni)

20 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 2 Ampia scelta formativa - 4 Al Politecnico di Milano, al momento unica in Italia, è attiva una Laurea Magistrale in Ingegneria della Prevenzione e della Sicurezza nell Industria di Processo ( Questo corso intende formare ingegneri dotati della cultura tecnico-scientifica necessaria per affrontare le problematiche tipiche del settore della sicurezza e della protezione: dalle analisi preventive di rischio all analisi delle fenomenologie chimico-fisiche degli eventi incidentali, dall analisi dell igiene e della sicurezza nell ambiente di lavoro all impiego di strumenti di indagine, monitoraggio, diagnostica e valutazione.... una opportunità in più per i nostri laureati!

21 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 3 Docenti/Studenti: un corso di studi di dimensioni umane Le immatricolazioni al corso di studi in Ingegneria Chimica offerto dal Politecnico di Milano indicano che mediamente negli ultimi anni le iscrizioni si aggirano sui studenti. E il primo per volume in Italia (tra il 20 e il 25%) Nonostante ciò il corso di studi può essere assolutamente considerato di piccole dimensioni, con un elevato valore del rapporto docenti/studenti. Ciò è particolarmente vero nei corsi di Laurea Magistrale dove la dimensione media indica circa 20 studenti per corso.

22 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 4 oltre il 60% degli studenti consegue la Laurea entro i tre anni previsti (6 semestri) e sostanzialmente il rimanente la consegue nel semestre successivo La maggioranza degli studenti che conseguono la Laurea proseguono gli studi per conseguire la Laurea Magistrale. Ciò può essere imputato a due fattori: - gli studenti che si iscrivono a Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano sono sostanzialmente studenti ben motivati e consci della scelta fatta. - il favorevole rapporto studenti/docenti consente un rapporto diretto tra le parti che favorisce il compimento del percorso formativo NB: il mercato del lavoro richiede qualità della preparazione (durata vs media) Successo negli studi

23 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 5 Successo negli studi

24 Perché studiare Ingegneria Chimica al Politecnico di Milano 6 Cosa dicono di noi: gli studenti Alla fine del primo triennio di studi post riforma (a.a ) gli studenti hanno risposto ad un questionario di valutazione degli studi effettuati. La totalità degli studenti d Ingegneria Chimica si è dichiarato soddisfatto del corso di studi intrapreso, tanto che l 87% ripeterebbe nuovamente la scelta fatta (contro il 70% della media Politecnico). Cosa dicono di noi: i laureati E stata effettuata un indagine riguardante lo status occupazionale dei laureati specialistici Al momento dell indagine, solo 2 laureati su 56 erano in attesa di impiego (meno del 4%). Il 91% degli intervistati ha dichiarato che si sarebbe iscritto nuovamente allo stesso corso di Laurea (media Politecnico: 74%). In definitiva i nostri studenti e laureati in Ingegneria Chimica sono più soddisfatti della media degli studenti del Politecnico di Milano

25 Le sfide dell ingegneria chimica 1 Le competenze dell Ingegnere Chimico sono tali da consentirgli di cimentarsi nella risoluzione, da un punto di vista tecnico, di molti dei problemi di frontiera oggi presenti. Si tratta quindi di contribuire fattivamente alla risoluzione di problematiche inerenti: Esigenze nutrizionali dell umanità fertilizzanti, agrofarmaci, prodotti biotecnologici, nuovi metodi di conservazione degli alimenti, Protezione, salvaguardia e risanamento dell ambiente processi produttivi verdi, impianti di abbattimento di inquinanti, bonifica di siti contaminati,. Esigenze energetiche dell umanità uso ottimale delle fonti fossili, idrogeno come nuovo vettore energetico, celle a combustibile, combustibili puliti, impianti fotovoltaici,. Nuovi materiali polimerici, inorganici avanzati per micro/ optoelettronica, biocompatibili per usi biomedici Nuovi farmaci sviluppo dei processi produttivi, formulazioni efficaci, farmacocinetica,..

26 Le sfide dell ingegneria chimica: esigenze nutrizionali 2 Nuove tecnologie e prodotti per incrementare la produttività e l efficienza agricola

27 Le sfide dell ingegneria chimica: esigenze nutrizionali 3 FERTILIZZANTI: problema risolto ca nel 1930 con la fissazione dell N 2 atmosferico tramite il processo di sintesi diretta dell NH 3 con catalizzatori a base di ferro e condizioni estreme (400 atmosfere e 400 C). World population and ammonia World population (billions) Ammonia consumption (megaton)

28 Le sfide dell ingegneria chimica: esigenze nutrizionali 4 La natura ha però da sempre fissato l azoto tramite l enzima nitrogenasi, presente ad esempio in tutte le leguminacee. Questa reazione avviene in condizioni blande (1 atm + T amb) N 2 + 8H + + 8e - ATP ADP 2NH 3 + H 2 + P i La sfida è quindi riprodurre un sistema catalitico in grado di replicare il meccanismo dell enzima nitrogenasi. E stato recentemente risolta la struttura dell enzima ed è stato ricavato un complesso inorganico con la stessa struttura del sito catalitico dell enzima (il complesso FeMo)

29 Le sfide dell ingegneria chimica: aspetti ambientali 1 Solitamente si pensa che un processo chimico sia sorgente di inquinamento. Questa affermazione è forse stata vera in passato. Oggi non è più possibile realizzare nessun impianto chimico senza aver prima esaminato e poi risolto tutti i problemi ambientali connessi. L ingegnere chimico conosce le molecole che sono trasformate all interno degli impianti e quindi è in grado di realizzare le modifiche necessarie per limitare la produzione di sottoprodotti inquinanti e i realizzare gli impianti necessari per il loro eventuale abbattimento. sfida: realizzare le produzioni a impatto zero

30 Le sfide dell ingegneria chimica: aspetti ambientali 2 Abbattimento SO x, NO x e diossine da termovalorizzatori

31 Le sfide dell ingegneria chimica: mobilità sostenibile 1 miglioramento del combustibile (carburante) a disposizione. Produzione di carburanti sintetici ecocompatibili, carburanti da risorse rinnovabili. La marmitta catalitica, il reattore chimico con il maggior numero d installazioni al mondo.

32 Le sfide dell ingegneria chimica: mobilità sostenibile 2 ottimizzazione di un processo di combustione nei motori a combustione interna: - dispersione fine del combustibile e intima miscelazione col comburente - studio della propagazione del fronte di fiamma

33 L idrogeno il combustibile del futuro Energia elettrica dalle pile a combustibile La tecnologia delle nuove pile a combustibile è tutta focalizzata sugli sviluppi della membrana polimerica che separa i due elettrodi, dell elettrolita tra di essi contenuto e del catalizzatore posto sugli elettrodi.

34 Produzione miniaturizzata di idrogeno per veicoli a celle a combustibile La sfida per l autotrazione elettrica basata su generazione mediante pile a combustibile è nel produrre idrogeno a bordo, miniaturizzando un impianto di steam reforming

35 Le sfide dell ingegneria chimica: produzione di energia 1 Nel prossimo futuro ancora gran parte del fabbisogno energetico verrà soddisfatto dai combustibili fossili, ottenendo energia dalla loro combustione. Processi con cattura di CO 2 : la risposta al global warming -nuovi processi di Chemical looping combustion (CLC) per la generazione di energia per combustione con rimozione della CO 2 prodotta - nuovi processi di lavaggio della CO 2 Combustione a bassa emissione: combustione catalitica

36 Le sfide dell ingegneria chimica: produzione di energia 2 Oggi il kwh PV costa circa 3-4 volte quello da combustibili fossili. Sono richiesti miglioramenti nel processo produttivo per ridurre i costi (ChemEng work!) $21.83/W Historical Projected 1985 $11.20/W 1990 $6.07/W 1995 $4.90/W 2000 $3.89/W 2005 $2.70/W 2010 $1.82/W 2013 $1.44/W Cumulative Production (MW)

37 Le sfide dell ingegneria chimica: nuovi materiali 1 Elettronica e optoelettronica di largo consumo (computer, telefonia mobile, media world,.) Passare dalle materie prime al prodotto finito CHEMICAL PROCESSES!!

38 Le sfide dell ingegneria chimica: nuovi materiali 2 Produzione di polimeri biocompatibili, un settore di ricerca che può essere collocato anche in quello delle applicazioni mediche. A seconda delle applicazioni questi polimeri devono avere o un comportamento inerte o essere inglobati e assimilati dal tessuto cellulare in ricrescita polimeri biocompatibili per la realizzazione di organi artificiali (vedi cuore artificiale o pelle sintetica) oppure di fluidi in grado di sostituire il sangue (polimeri fluorurati)

39 Le sfide dell ingegneria chimica: applicazioni mediche 1 Modelli di trasporto dei medicinali nel corpo umano Comprendere e sfruttare i principi che governano la velocità di trasporto del farmaco nel corpo e la sua scomparsa Molto importante è l applicazione di bioreattori nei quali, seminando delle cellule su un substrato costituito da un polimero biocompatibile, si riescono a riprodurre dei tessuti cellulari a velocità più elevata che nel corpo umano. Si preleva un campione di cellule del paziente e si reimplanta un tessuto da esse generato evitando i problemi di rigetto

40 Le sfide dell ingegneria chimica: applicazioni mediche 2 Modelli di farmacocinetica: come si distribuisce nel tempo un farmaco all interno del corpo umano per poter dosare in modo ottimale le somministrazioni ad un paziente (minimizzare la dose e aumentare l arco temporale di efficacia). Sono modelli di fenomeni di trasporto, un pane quotidiano per l ingegnere chimico! L art of modeling è la chimica-fisica dei processi non gli algoritmi matematici

41 Quindi perché scegliere Ingegneria Chimica? 1 Dà una formazione polivalente e approfondita, a carattere tecnico-scientifico, flessibile ed apprezzata Dà ottime garanzie di impiego a breve termine Consente di operare creativamente nel settore dei processi produttivi e di trasformazione Consente di contribuire fattivamente alla risoluzione dei grandi problemi del nuovo secolo Consente di essere un protagonista nel man made world e non un semplice assemblatore La società e il sistema industriale hanno un bisogno crescente delle competenze degli ingegneri chimici