Kimya Mühendisliği Bölümü BOĞAZİÇİ ÜNİVERSİTESİ Bebek 34342, İstanbul Tel: (212) 3597024 / 3596471 Faks: (212) 2872460 E-Posta: che@boun.edu.tr Bölümden Haberler ve Duyurular Öğretim Üyelerimiz Lisans Dersleri Lisans Programı Uzmanlaşma Alanları ve Seçmeli Dersleri Yüksek Lisans Dersleri Yüksek Lisans Programı Ders Sayfaları Akademik Takvim Kurallar, Yönetmelikler ve Tüzükler B.Ü. YÖNETMELİKLERİ ve İÇ TÜZÜKLERİ: Lisans Eğitim ve Öğretim Yönetmeliği. Lisansüstü Giriş Eğitim ve Öğretim Yönetmeliği. Lisans Eğitim ÇAP İç Yönetmeliği. Yaz Öğretimi (Yaz Okulu) Yönetmeliği. Yurtlar Yönetmeliği. Öğrenci Faaliyetleri Ana Tüzüğü. Öğrenci Temsilciliği İç Yönetmeliği. GİRİŞ ve TANITIM Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü 1958 yılında Prof. Dr. Turgut Noyan tarafından Robert Kolej Yüksek Okulu'nun Mühendislik Fakültesine bağlı olarak kurulmuştur. 1971 yılında Robert Kolej Yüksek Okulu'nun Boğaziçi Üniversitesi'ne dönüşmesi ile mevcut statüsüne kavuşmuştur. İlk lisans mezununu 1962'de, ilk yüksek lisans mezununu da 1964'de veren bölüm, 1972-2002 yılları arasında toplam 19 doktora, 210 yüksek lisans ve 1025 lisans derecesi vermiştir. İlk kurulduğunda Güney Kampüs'teki Mühendislik Binasının 4. katında faaliyet gösteren bölüm, 1980'li yılların ortasında Kuzey Kampüs'teki Kare Blok'un 4. katına taşınarak çok daha geniş bir mekana kavuşmuştur. Halen 460'ı ofis, 60'ı bilgisayar laboratuvarı, 250'si derslik, 550'si lisans laboratuvarı, 85'i destek ve 650'si araştırma laboratuvarı olmak üzere toplam 2055 m2 alana yayılmış olan bölüm, tüm bölüm derslerini bu mekanda yaparak öğrencileri mümkün olduğu kadar aynı ortamda birarada tutma imkanına sahiptir. Türkiye'de öğrenci alan kimya mühendisliği bölümleri arasında ÖSYS taban puanına göre birinci sıradaki yerini her yıl koruyan bölüm, Robert Kolej Yüksek Okulu döneminden devraldığı mükemmel lisans eğitimi geleneğinin yanısıra, araştırma-geliştirme faaliyetlerine de gereken önemi vererek 1990'lı yılların ortalarından itibaren belli konularda dünya çapında bir konuma kavuşmuştur. ARAŞTIRMA ve GELİŞTİRME BİLGİSAYAR DESTEKLİ SÜREÇ MÜHENDİSLİĞİ Bilgisayar destekli süreç mühendisliği alanında, teorik ve uygulamaya yönelik olarak, yeni matematiksel ve istatistiksel yöntemlerin geliştirilmesi ve bu yeni veya bilinen yöntemlerin çeşitli üretim sistemleri ve ekipmanlarına uygulanması konularında çalışılmaktadır. İlgi ve birikim alanları şunları kapsamaktadır: Süreç Sentezi: İstenilen üretimi, maksimum kazanç, minimum enerji kullanımı ve benzeri amaçlar doğrultusunda yapabilmek için gerekli üretim şemasını, uygun bir superyapıdan başlayarak, höristik veya matematiksel programlama (optimizasyon) yöntemleri yardımıyla ortaya çıkartmak. Modelleme: Sentezlenen üretim sürecinin ve yer alan ekipmanların, tasarım ve maliyet çalışmalarını yapabilmek için matematiksel ya da veriye dayanan yapay sinir ağları ve istatistiksel yöntemler ile modellenmesi. Tasarım: Üretim sürecinde yer alan ekipmanların, maliyet hesaplarını yapabilecek detayda tasarımı ya da halihazırda var olan ekipmanların daha iyi, esnek, denetlenebilir, en yüksek verimle ve en düşük maliyette çalıştırılmalarını sağlayacak yönde yeniden (ek) tasarımı. Denetlenebilirlik ve Çalışabilirlik: Toplam üretim sürecinin ya da yer alan ekipmanların denetimini sağlama ya da denetim kalitesini artırma, değişken piyasa ve hammadde koşullarında çalışabilirliğini / karlılığını arttırma. Benzeştirim: Sentez, modelleme, tasarım ve denetlenebilirlik çalışmalarının en güvenilir sonuçları vermesi, doğru ve hassas termodinamik yöntemlerle yapılabilmesini sağlayacak şekilde, tüm dünyada kabul görmüş süreç benzeştirim yazılımları yardımıyla sınanması ve analizi. Optimizasyon: Planlama aşamasında ya da halihazırda çalışmakta olan üretim tesislerinin, en yüksek kazanç, en yüksek verim, en az enerji kullanımı amaçlarıyla optimizasyonu. Kesikli sistemler için dinamik optimizasyon ve optimal denetim. Veri Analizi: Üretim sürecinden toplanan verilerin analizi, istatistiksel yöntemlerle yorumlanması, veri bazında madde kayıpları saptanması ve üretim hataları analizi, laboratuvar için deney planlaması ve analizi BİYOKİMYA MÜHENDİSLİĞİ Boğaziçi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü içinde yer alan Biyokimya Mühendisliği Araştırma Laboratuvarları, donanımı ve yürütülen araştırma projeleri ile gelişmiş ülkelerdeki benzeri laboratuvarlar ile kolaylıkla yarışabilecek nitelikte… 1989 yılında çok kısıtlı olanaklar ile bir yüksek lisans tezi kapsamında başlatılan çalışmalar bugün son derece modern laboratuvar koşullarında pek çok yüksek lisans, doktora ve doktora sonrası çalışmanın konusunu oluşturuyor ve uluslararası saygın dergilerde yayınlanıyor. Çok sayıda projenin yürütüldüğü laboratuvardaki çalışmalar aşağıdaki altbaşlıklar altında özetlenebilir: Gen mühendisliği yaklaşımları kullanılarak, ticari önemi olan ve pazar payı yüksek çeşitli enzim ve tedavi amaçlı proteinlerin yüksek verimle üretimi ve saflaştırılabilmesi için rekombinant mikroorganizmaların tasarımı. Doğada çok miktarda nişasta gibi kaynakların kullanımı ve tek aşamada alkole dönüşümünü sağlayan bir üretim teknolojisinin rekombinant maya hücreleri kullanılarak gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi. E. coli, S.cerevisiae, T.aquaticus, P.stuartii ve S.coelicolor gibi doğal ya da rekombinant DNA teknolojileri kullanılarak genetik olarak modifiye edilmiş mikroorganizmalar tarafından sentezlenen enzim / protein antibiyotik alkol gibi endüstriyel önemi olan ürünlerin bilgisayar kontrollü biyoreaktörlerde üretimi için biyoproses geliştirilmesi. Enzim, farmasötik amaçla kullanılacak protein, antibiyotik, alkol gibi ürünlerin en güncel teknolojik yaklaşımlar kullanılarak temel ayrıştırma işlemleri ile saflaştırılması. Metabolik yolizi mühendisliği yaklaşımları kullanılarak hücre içi biyokimyasal reaksiyonlarda üretim kapasitesini etkileyen hız kısıtlayıcı basamakların saptanması ve yüksek verimli rekombinant mikroorganizmaların akılcı tasarımı (rational design). Ölçek büyütme ve fabrika tasarım amacına yönelik olarak, biyoproseslerin bilgisayar ortamında matematiksel modellerle benzetimi ve tasarımı. BİYOLOJİK VE SENTETİK POLİMERLER Polimer araştırmaları, ağırlıklı olarak 14 Haziran 1989 tarihinde kurulmuş olan Polimer Araştırma Merkezi (PRC) bünyesinde yürütülmektedir. Farklı disiplinlerden gelen öğretim üyelerinin ve yüksek lisans/doktora öğrencilerinin birlikte çalışmalarını yürüttükleri bu merkezde, makromolleküllerin, ağırlıkla biyomoleküler yapıların modelleme ve benzetim çalışmaları yapılmaktadır. Ayrıca sentetik polimerlerin fiziksel özelliklerinin belirlenmesinde, bilgisayar destekli yöntemlere paralel olarak deneysel çalışmalar da yapılmaktadır. Birçok ulusal (TÜBİTAK, DPT, BÜ Araştırma Fonu) ve uluslararası (NATO, NSF) destekli yürütülen projelerimizde, yurt dışındaki çeşitli araştırma merkezleri ile işbirliği yapılmaktadır. (Danold Danforth Computational Genomics Laboratory, St Louis, ABD; Biochemistry Department of Tel-Aviv University, Tel-Aviv, İsrail; National Institute of Health, NIH, Bedhesta, ABD; Polymer Science Institute, University of Akron, ABD; Department of Biochemistry and Molecular Pharmacology, University of Massachusetts Medical School, Worchester, ABD). Merkezimizde yapılan çalışmaları, altbaşlıklarlarla kısaca şu şekilde özetlenebilir: Biyolojik Polimerler: Proteinlerde yapı-işlev ilişkisinin belirlenmesi Biyolojik sistemlerin aktivitelerini denetleyen mekanizmaların aydınlatılması Bilgisayar destekli protein mühendisliği/ilaç tasarımı Sentetik Polimerler Polimerlerin fiziksel özelliklerinin bilgisayar destekli modellenmesi ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi Malzeme tasarımı (termoplastik ve kauçuk sistemler, membranlar vs.). İSTATİSTİKSEL SÜREÇ DENETİMİ (İSD) İSD bir süreçde normal olmayan bir değişmenin tespit edilmesi için kullanılan istatiksel yöntemlerdir. Bu yöntemler tek ve çok değişkenli olmak üzere iki sınıfta incelenebilir. Tek değişkenli yöntemlerde izlenen değişken belirli zaman aralıklarında ölçülerek bir grafik üzerinde gösterilir. Değişken üç standart sapma limitleri içinde kaldığı sürece, süreç normal işliyor demektir: Ancak izlenen değişkenin birden fazla olması durumunda süreç değişkenlerinin aralarında mevcut ilintiler nedeniyle tek değişkenli yöntemlerin kullanılması uygun degildir. Bu durumda çok değişkenli yöntemler kullanılır. Bu yöntemle bir sürece ait ölçülen bir çok değişken arasında çok daha düşük bir boyutta model geliştirilebilir ve bu modelle işletme şartlarındaki normal olmayan davranışlar belirlenebilir. Bu modeller bölümümüzde değişik süreçler için bilgisayarda benzetim yapılarak elde edilen veri üzerinde üretilmiş ve yalnız süreçde meydana gelen bir bozukluğu görmek için değil, değişik amaçlar için de, örneğin otomatik süreç denetiminde kullanılmıştır. Bu çok değişkenli yöntemler Amerika'da sanayi alanında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır KATALİZÖR TEKNOLOJİSİ VE REAKSİYON MÜHENDİSLİĞİ Bilimsel araştırmalara konu olan ve endüstriyel kullanım potansiyeli bulunan katalitik reaksiyonlar için Katalizör tasarımı, Katalitik performans testleri, Reaksiyon kinetiği çalışmaları ve Katalitik reaksiyonların bilgisayar benzetimi çalışmaları yapılmaktadır. Bu konuda çalışmalarını sürdüren dört öğretim üyesi ve yedi adet lisans üstü düzeyde araştırmacı bulunmaktadır. Yakıt pili kullanan araçlar için araç içi hidrojen üretimi, Hidrojenli ve hidrojensiz ortamlarda CO oksidasyonu, CO hidrojenasyonu ile olefin/parafin eldesi, konuları geçtigimiz on sene içinde ve halen yoğunlukla çalışılmakta olup Çevre dostu reaksiyonlar (VOC yokedilmesi, vb.), Çeşitli oksidasyon reaksiyonları (etilen okidasyonu, vb), Sıvı fazda katalitik reaksiyonlar ( seçimli hidrojenasyon, vb) ve Aktif katalitik sitelerde adsorpsiyon/reaksiyon simülasyonu çalışmaları da başlatılmış bulunmaktadır. Laboratuarımızda uygulamalı katalizör araştırmaları için gerekli olan tüm altyapı (reaksiyon sistemleri, fiziksel analiz cihazları, AA, TGA, TPD/TPRxn, vb.) kurulmuş bulunmaktadır. Laboratuarımızda hazırlanan katalizörlerin detaylı yüzey analizleri üniversitemiz bünyesindeki AR-GE Merkezi'nde bulunan ESEM ve XRD cihazlarından faydalanılarak yapılmaktadır. KRİTİK ÖTESİ AKIŞKANLAR TEKNOLOJİSİ Kritik (nokta) ötesi akışkanlar teknolojisi, her maddenin termodinamik bir özelliği olan kritik noktasının (Tc ve Pc) ötesinde, genelde bilinen katı, sıvı ve gaz hallerine ek olarak dördüncü bir halin oluşması temeline dayanır. Bu dördüncü halin bazı amaçlar için özgün özellikler taşıması nedeniyle, bu farklı özelliklerden yararlanmak amacıyla geliştirilmiş bir teknolojidir. Bu teknoloji son 25 yılda gıda, ilaç, polimer ve genel kimya sanayiinde çok fazla sayıdaki etkin uygulamalar ile hızla önemli bir yer edinmiştir. Grubumuz bu konuda yaklaşık 15 yıldır etkin bir çalışma içinde olup, laboratuarında kullandığı tüm süreç cihazlarının tasarımını, imalatını ve montajını da yurt içi olanaklarla yapabilmiştir. Bu sayede hem ekonomik açıdan, hem de konudaki yurt içi bilgi birikimi açısından önemli bir avantaja sahiptir. Kritik ötesi akışkanlar teknolojisinin ayırma işlemlerinde, bilinen diğer yöntemlere (damıtma ve sıvı özütlemesi-ekstraksiyonu) göre en önemli iki avantajı, işlemlerin maddelerde bozunmaya neden olmayacak sıcaklıklarda (genelde en yüksek 50-60 C) gerçekleşmesi ve çözücü olarak da ortamdan çok kolay ayrılabilen zararsız karbon dioksit kullanmasıdır. Kritik ötesi şartlardaki kimyasal reaksiyon ortamlarının en önemli avantajları ise, çok yüksek reaksiyon hızları ile genelde çok yüksek seçiciliklerdir. Bu nedenlerle uygulamalarda reaktör boyutları küçülmekte ve reaktör ürünlerini ayrıştırmak için gerekli olan yükler azalmaktadır. Kritik ötesi akışkanlar teknolojisinin toz madde (ilaç, vb.) uygulamalarında ise RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solvent) ve benzeri yöntemlerle 1-10 mikron aralıklarında dar büyüklük dağılımlı parçacıklar üretme, ve de bunları polimerle kaplama olanakları vardır. Grubumuz son 15 yılda aşağıda belirtilmiş olan temel konularda araştırma ve geliştirme çalışmaları yapmıştır: Bitkisel ham maddelerden farklı ilaç ve gıda sanayii kollarında kullanılan özütler elde edilerek, bunların saflaştırılması işlemleri yapılmıştır. Örnekler: nane, defne, domates çekirdeğinden madde ekstraksiyonları ve bu özütlerin saflaştırılmaları, Kritik ötesi şartlarda reaksiyonlar gerçekleştirilmiştir. Örneğin, soya yağından yüksek değerli yağlar eldesi, İlaç sanayii uygulamaları için kritik ötesi uygulamalarla toz ilaç ham maddelerinin boyutları yaklaşık 8-10 kat küçültülmüştür. Örneğin, yaklaşık 45-50 mikron ortalama boyutundaki ibuprofen parçacıklarının RESS uygulaması ile ortalama yaklaşık 5 mikrona indirilmesi. Kritikötesi sanayi uygulamaları günümüzde çok sayıda ülkede vardır. Yurdumuzun zengin doğal kaynakları özellikle ilaç ve gıda sanayiinde kullanılan ham maddelerin eldesi açısından önemli fırsatlar sunmaktadır. PERVAPORASYON Pervaporasyon damıtma (destilasyon) ve özütleme (ekstraksiyon) gibi bilinen işlemlerle ayrılması çok zor, veya ayrılma işlemi sırasında olumsuz olarak etkilenebilecek karışımların hassas ve zararsız olarak ayrılmasını sağlayan bir zar ayırma işlemidir. Bu işlemde ayrılması istenen karışımın ayrılmasına uygun bir polimerden hazırlanmış özel bir zardan yararlanılır. Gereğinde bu zarın yüzeyi, ayırma işleminin etkinliğini sağlayacak, ve arttıracak, yönde kimyasal olarak değiştirilir. Ayırma işlemi, hazırlanmış bir zarın, uygun işlem şartlarında (sıcaklık, vakum, akış hızı, vb.) gereği gibi kullanılması ile gerçekleştirilir. Pervaporasyon işleminin gereği olarak kullanılan sıcaklıklar oda sıcaklığına yakındır. Ayırımı elde etmek için karışıma ek bir çözücü, vb. madde eklenmediğinden elde edilen ürünlerde hiçbir zararlı etki beklenmez. Zaman içinde laboratuarlarımızda yapılan araştırmalar pervaporasyon işleminin iki önemli konusunu da içermiştir: Tek ve çok hücreli pervaporasyon cihazlarının prototiplerinin geliştirilmesi ile, bu cihazlarda süreç değişkenlerinin ayırım hızına ve seçiciliğine etkilerinin incelenmesi, Ayrılması istenen karışımlarda yüksek hız ve verim sağlamak amacıyla yüzeyleri kimyasal olarak değiştirilmiş yeni zarların hazırlanması. Pervaporasyon işleminin özellikle gıda ve ilaç sanayiinde gerekli olan hassas işlemlerde çok yararlı uygulamaları vardır. TEKNOLOJİ VE KALİTE YÖNETİMİ Son yıllarda uluslararası rekabet artmış, her sektörde olduğu gibi kimya sektöründe "toplam kalite", "teknoloji yönetimi, "araştırma-geliştirme", "çevre yönetimi" gibi kavramlar daha çok önem kazanmıştır. Kurumların başarılı olabilmeleri için bu uygulamaları faaliyet gösterdikleri sektöre, ülkeye ve kendi özel koşullarına uyarlayarak yaşama geçirmeleri gerekmektedir. Bu alanda kurumlara destek olmak amacıyla aşağıdaki konular ve bunların kimya sektöründeki uygulamaları ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Kalite Yönetim Sistemleri: ISO 9000 Kalite yönetim sistemleri, ISO 14000 Çevre yönetim sistemleri, Toplam Kalite Yönetimi/İş Mükemmelliği modellerinin uygulanması, Kalite geliştirme süreçleri ve araçları, Teknoloji Yönetimi: Teknoloji değerlendirmesi Teknoloji öngörüsü, Teknoloji stratejilerini belirleme ve planlama, Teknoloji transferi, teknoloji geliştirme, Ar-Ge Yönetimi: Ar-ge stratejileri, organizasyon geliştirme, Ürün tasarım süreci ve teknikleri, yaratıcılık ve yenilik.