A química sempre foi vista como uma grande ameaçadora do meio ambiente, por causa da poluição das águas e do próprio ar, tenta cada vez mais deixar de ser um problema e se tornar uma solução. Primeiramente, todos precisam entender que a Química está em tudo, em toda a parte e até em nós mesmos.É por meio dos ciclos biogeoquímicos que os elementos químicos e compostos químicos são transferidos entre os organismos e entre diferentes partes do planeta. As ideias-base da disciplina foram o resultado de um longo processo desenvolvido por químicos industriais de processo e engenheiros químicos, a fim de tornar a indústria menos nociva para o ambiente, lidar mais eficazmente com a produção de resíduos e minimizar a sua quantidade. Numa fase posterior, este processo contou com a consciencialização dos químicos sintéticos para o problema dos resíduos. Esta aproximação da investigação académica aos objetivos da química industrial possibilitou o “salto final” para a construção do corpo teórico, que resulta da fusão de vários conceitos precursores e atividades industriais.
A
química verde é uma linha de pensamento que tem se difundido cada
vez mais a fim de tornar a química aliada ao meio ambiente. Ela se
baseia em 12 passos que visam à melhora dos processos químicos
realizados por indústrias. Os 12 passos são:
Prevenção:
Evitar ao máximo pelo estudo das rotas de produção, a formação
de subprodutos nocivos;
Eficiência: Transformar a
maior parte dos reagentes utilizados em produto final.
Síntese
segura: Estudar sínteses que não formem subprodutos
nocivos e que toda sua condução seja segura.
Produtos
seguros: O produto final também não deve ser nocivo ao
meio ambiente
Solventes seguros: Dar preferência a
solventes cujo descarte possa ser feito sem impacto
ambiental.
Integração de energia: Durante o
processo, muita energia é gerada na forma de calor, essa energia
pode ser usada dentro do próprio processo para reduzir o gasto de
energia da indústria.
Fontes renováveis: As
matérias primas devem ser provenientes de fontes renováveis de
preferência.
Derivados: Evitar a formação de
derivados sintéticos.
Catálise: Dar preferência ao
uso de catalisadores para acelerar à reação ao invés de gastar
mais material para “empurrar” a reação para os
produtos
Biodegradável: Já foi falado do produto
seguro ao meio ambiente, nesse caso é o produto que pode ser
reciclado pela própria natureza.
Análise da poluição: Os
efluentes saídos da indústria bem como o material que circula
dentro da indústria deve ser continuamente analisado para detectar
prontamente qualquer tipo de contaminação.
Química segura
contra acidentes: Todos os passos da implementação da
indústria devem ser tomados a fim de evitar acidentes de grandes
proporções que provocarão contaminação e, dependendo da
magnitude, até mesmo perdas humanas.
Nem todas as indústrias
seguem todos esses passos, mas tudo caminha para que no futuro,
todas trabalhem dessa maneira. A criação de códigos e
regulamentações garantem o cumprimento dessas normas.
A
química verde é uma linha de pensamento que tem se difundido cada
vez mais a fim de tornar a química aliada ao meio ambiente. Ela se
baseia em 12 passos que visam à melhora dos processos químicos
realizados por indústrias. Os 12 passos são:
Prevenção:
Evitar ao máximo pelo estudo das rotas de produção, a formação
de subprodutos nocivos;
Eficiência: Transformar a maior parte dos reagentes utilizados em produto final.
Síntese segura: Estudar sínteses que não formem subprodutos nocivos e que toda sua condução seja segura.
Produtos seguros: O produto final também não deve ser nocivo ao meio ambiente
Solventes seguros: Dar preferência a solventes cujo descarte possa ser feito sem impacto ambiental.
Integração de energia: Durante o processo, muita energia é gerada na forma de calor, essa energia pode ser usada dentro do próprio processo para reduzir o gasto de energia da indústria.
Fontes renováveis: As matérias primas devem ser provenientes de fontes renováveis de preferência.
Derivados: Evitar a formação de derivados sintéticos.
Catálise: Dar preferência ao uso de catalisadores para acelerar à reação ao invés de gastar mais material para “empurrar” a reação para os produtos
Biodegradável: Já foi falado do produto seguro ao meio ambiente, nesse caso é o produto que pode ser reciclado pela própria natureza.
Análise da poluição: Os efluentes saídos da indústria bem como o material que circula dentro da indústria deve ser continuamente analisado para detectar prontamente qualquer tipo de contaminação.
Química segura contra acidentes: Todos os passos da implementação da indústria devem ser tomados a fim de evitar acidentes de grandes proporções que provocarão contaminação e, dependendo da magnitude, até mesmo perdas humanas.
Nem todas as indústrias seguem todos esses passos, mas tudo caminha para que no futuro, todas trabalhem dessa maneira. A criação de códigos e regulamentações garantem o cumprimento dessas normas.
Eficiência: Transformar a maior parte dos reagentes utilizados em produto final.
Síntese segura: Estudar sínteses que não formem subprodutos nocivos e que toda sua condução seja segura.
Produtos seguros: O produto final também não deve ser nocivo ao meio ambiente
Solventes seguros: Dar preferência a solventes cujo descarte possa ser feito sem impacto ambiental.
Integração de energia: Durante o processo, muita energia é gerada na forma de calor, essa energia pode ser usada dentro do próprio processo para reduzir o gasto de energia da indústria.
Fontes renováveis: As matérias primas devem ser provenientes de fontes renováveis de preferência.
Derivados: Evitar a formação de derivados sintéticos.
Catálise: Dar preferência ao uso de catalisadores para acelerar à reação ao invés de gastar mais material para “empurrar” a reação para os produtos
Biodegradável: Já foi falado do produto seguro ao meio ambiente, nesse caso é o produto que pode ser reciclado pela própria natureza.
Análise da poluição: Os efluentes saídos da indústria bem como o material que circula dentro da indústria deve ser continuamente analisado para detectar prontamente qualquer tipo de contaminação.
Química segura contra acidentes: Todos os passos da implementação da indústria devem ser tomados a fim de evitar acidentes de grandes proporções que provocarão contaminação e, dependendo da magnitude, até mesmo perdas humanas.
Nem todas as indústrias seguem todos esses passos, mas tudo caminha para que no futuro, todas trabalhem dessa maneira. A criação de códigos e regulamentações garantem o cumprimento dessas normas.
Posição nacional da Química Verde:
A
posição nacional - No Brasil, os conceitos da Química Verde
começaram a ser difundidos recentemente.
A Associação
Brasileira da Indústria Química (Abiquim) pretende, por meio do
Pacto Nacional da Indústria Química, elevar a posição do setor
industrial brasileiro no ranking mundial (5º no mundo), por meio de
uma ação estratégica de tornar o País líder em Química Verde.
Para isso, a indústria química deve, dentre outras medidas,
investir maciçamente em inovação (previsão de US$ 167 bilhões
até 2020), o que significa um grande potencial para o
estabelecimento de parcerias. Como se depreende, os programas
para a inserção da Química Verde no contexto brasileiro têm
enfatizado a crescente necessidade da integração dos variados
setores – indústria, academia e instituições governamentais –
para se potencializar a geração de conhecimentos de forma
científica, técnica, ética e socialmente comprometida.
A
posição nacional - No Brasil, os conceitos da Química Verde
começaram a ser difundidos recentemente.
A Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim) pretende, por meio do Pacto Nacional da Indústria Química, elevar a posição do setor industrial brasileiro no ranking mundial (5º no mundo), por meio de uma ação estratégica de tornar o País líder em Química Verde. Para isso, a indústria química deve, dentre outras medidas, investir maciçamente em inovação (previsão de US$ 167 bilhões até 2020), o que significa um grande potencial para o estabelecimento de parcerias. Como se depreende, os programas para a inserção da Química Verde no contexto brasileiro têm enfatizado a crescente necessidade da integração dos variados setores – indústria, academia e instituições governamentais – para se potencializar a geração de conhecimentos de forma científica, técnica, ética e socialmente comprometida.
A Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim) pretende, por meio do Pacto Nacional da Indústria Química, elevar a posição do setor industrial brasileiro no ranking mundial (5º no mundo), por meio de uma ação estratégica de tornar o País líder em Química Verde. Para isso, a indústria química deve, dentre outras medidas, investir maciçamente em inovação (previsão de US$ 167 bilhões até 2020), o que significa um grande potencial para o estabelecimento de parcerias. Como se depreende, os programas para a inserção da Química Verde no contexto brasileiro têm enfatizado a crescente necessidade da integração dos variados setores – indústria, academia e instituições governamentais – para se potencializar a geração de conhecimentos de forma científica, técnica, ética e socialmente comprometida.
Tóxicos nocivos a saúde e ao meio ambiente:
Poluentes
e substâncias tóxicas resultantes de atividades industriais
ameaçam a saúde de 125 milhões de pessoas no mundo, especialmente
nos países em desenvolvimento, onde 80 milhões correm risco de
morrer prematuramente ou perder qualidade de vida pelo contato com
essas substâncias. Alguns dos produtos tóxicos mais nocivos são o
chumbo, o cromo, o mercúrio e o amianto (ou asbesto), em processos
como a reciclagem de baterias, a fundição de chumbo, a mineração
e o processamento de minerais. Os poluentes também afetam pessoas
que trabalham em lixões de resíduos industriais e domésticos, e
em outros processos como o curtume, a mineração artesanal, a
fabricação de produtos - eletrônicos, baterias e revestimentos
metálicos -, a produção química e a indústria do tingimento
têxtil e também afetam o meio ambiente
Poluentes
e substâncias tóxicas resultantes de atividades industriais
ameaçam a saúde de 125 milhões de pessoas no mundo, especialmente
nos países em desenvolvimento, onde 80 milhões correm risco de
morrer prematuramente ou perder qualidade de vida pelo contato com
essas substâncias. Alguns dos produtos tóxicos mais nocivos são o
chumbo, o cromo, o mercúrio e o amianto (ou asbesto), em processos
como a reciclagem de baterias, a fundição de chumbo, a mineração
e o processamento de minerais. Os poluentes também afetam pessoas
que trabalham em lixões de resíduos industriais e domésticos, e
em outros processos como o curtume, a mineração artesanal, a
fabricação de produtos - eletrônicos, baterias e revestimentos
metálicos -, a produção química e a indústria do tingimento
têxtil e também afetam o meio ambiente
Ciclos biogeoquímicos:
Os
ciclos biogeoquímicos representam a movimentação natural de
elementos químicos no ecossistema entre os seres vivos (componentes
bióticos) e o meio ambiente (componente abiótico).
Com a
morte de um organismo, a matéria orgânica que compõe o mesmo é
degradada por agentes decompositores e seus elementos químicos
retornam ao ambiente, sendo reaproveitados por outro organismo
vivente.
O fato de o planeta Terra ser um sistema dinâmico,
respondendo ao pressuposto de Lavoisier (na natureza nada se perde
tudo se transforma), o movimento e a estocagem da matéria afeta
todos os processos físicos, químicos e biológicos, propiciando a
ciclagem de macro e micro nutrientes.
Entre os principais
ciclos destacam-se: o do átomo de carbono, do nitrogênio, do
oxigênio, e o da molécula de água.
Água : quase
pode ser resumido na palavra evapotranspiração. Só falta a chuva
para completar o ciclo.
Carbono
: devemos lembrar a possibilidade de fixação do elemento
nos organismos vivos, sobretudo nas plantas, que fazem uma primeira
fixação através da fotossíntese. A respiração, a decomposição
e a queima dos organismos devolvem à atmosfera o carbono (no CO2).
A queima de combustíveis fósseis também entra nessa categoria de
retorno. Lembre-se também de que o CO2 é um grande vilão na
questão do efeito estufa.
Oxigênio
: depende do equilíbrio entre fotossíntese e respiração.
Não fosse a questão do ozônio (nosso filtro solar natural), esse
ciclo provavelmente seria ignorado. Nesse caso, o vilão mais famoso
é o CFC, que nas altas camadas da atmosfera (onde está o ozônio)
se quebra em Cl+CF. O cloro (Cl) combina-se com o ozônio (O3) e
forma O2+ClO
Finalmente,
o ciclo que aparece em 99% das questões de vestibular: o do
nitrogênio. E o motivo é simples: é o que apresenta maior
dificuldade, por envolver mais etapas e a participação de
diferentes tipos de organismo. (Para os pessimistas, o motivo
verdadeiro é que é o que tem mais nomes para decorar).
Nitrogênio
: corresponde a 79% da atmosfera. Nós o usamos nas nossas
proteínas, só que não conseguimos retirar nitrogênio (gasoso)
diretamente da atmosfera. Só as bactérias fixadoras fazem isso,
produzindo amônia, que é então transformada em nitrito e depois
em nitrato por outras bactérias (Nitrosomonas e Nitrobacter), sendo
este absorvido pelas plantas. O fim do ciclo, com o retorno do N2 à
atmosfera, dá-se pela excreção de compostos nitrogenados e pela
decomposição dos organismos, seguidas da ação das bactérias
desnitrificantes (amônia-N2).
Solventes
Uma
área importante da Química Verde está na investigação do meio
reacional. Um dos principais problemas da indústria química está
relacionado com a utilização de solventes orgânicos (voláteis ou
não) em seus processos, já que, dependendo do solvente utilizado,
sua manufatura, transporte, estoque, manuseio e descarte representam
aspectos que demandam cuidado e capital17. Está no
âmbito da Química Verde estudar estratégias para minimizar estes
problemas.
Água
como solvente
A
utilização de água como solvente costumava ser descartada dos
estudos de reações orgânicas por diversas razões. Entre elas,
podem ser citadas a insolubilidade dos reagentes, a sua
incompatibilidade com os intermediários e a competição da reação
desejada com processos de hidrólise dos reagentes. No entanto, a
maioria dos processos bioquímicos ocorre em água, e as diversas
reações in vivo levaram os químicos a levantar a
potencialidade do seu emprego como meio em reações orgânicas18,19.
Em 1980, Rideout e Breslow publicaram o primeiro artigo evidenciando
a importância e as vantagens de reações orgânicas promovidas em
água. Eles estudaram reações do tipo Diels-Alder e demonstraram
claramente um aumento da velocidade quando realizadas nesse meio.
A
partir daí, muitas reações foram estudadas em água nos estados
sub- e superaquecido, como: hetero Diels-Alder, ciclo-adições
dipolares, rearranjos de Claisen, adições nucleofílicas
(aldolização, adição tipo Michael, etc), reações do tipo
Barbier, reações catalisadas por complexos de metais de transição,
oxidações, reduções, clivagens autocatalíticas, etc22-25. Hoje,
reações orgânicas utilizando água como solvente são
consideradas uma estratégia importante no campo da Química Verde.
Agentes
de proteção
O
número de etapas em uma preparação está intimamente ligado à
eficiência do processo. Supondo uma rota sintética de cinco etapas
com 70% de rendimento cada, o rendimento global do produto será de
17%. Portanto, a utilização de etapas de proteção e desproteção
diminuem a eficiência sintética. Desta forma, no campo da Química
Verde tem-se que, sempre que possível, desenhar uma metodologia de
forma a não utilizar estes artifícios sintéticos.
Fontes
renováveis
Um
dos princípios da Química Verde fala sobre processos que usem
matérias-primas de fontes renováveis. Um exemplo importante neste
sentido, em termos nacionais, está na utilização de
cana-de-açúcar. A sua fermentação para a produção de álcool,
que pode ser usado como combustível em substituição a
combustíveis fósseis, tem sido motivo de discussão no país desde
a década de 70 com o Proálcool, levando a muitos progressos. Após
uma estagnação por algum tempo, hoje constata-se uma retomada
ainda tímida com o desenvolvimento de motores de carros
bi-combustíveis (álcool/gasolina). Além disto, alguns benefícios
permaneceram até hoje, tendo o Brasil o pioneirismo na total
eliminação de chumbo tetraetila da gasolina, que foi substituído
pela adição de álcool73. Hoje, este tema volta a
discussão na sociedade em todas as suas instâncias e a maior prova
disto é que o enredo de uma escola de samba do Rio de Janeiro em
2004 foi "A cana que aqui se planta tudo dá. Até
energia... Álcool — o combustível do futuro"74.
Os
ciclos biogeoquímicos representam a movimentação natural de
elementos químicos no ecossistema entre os seres vivos (componentes
bióticos) e o meio ambiente (componente abiótico).
Com a morte de um organismo, a matéria orgânica que compõe o mesmo é degradada por agentes decompositores e seus elementos químicos retornam ao ambiente, sendo reaproveitados por outro organismo vivente.
O fato de o planeta Terra ser um sistema dinâmico, respondendo ao pressuposto de Lavoisier (na natureza nada se perde tudo se transforma), o movimento e a estocagem da matéria afeta todos os processos físicos, químicos e biológicos, propiciando a ciclagem de macro e micro nutrientes.
Entre os principais ciclos destacam-se: o do átomo de carbono, do nitrogênio, do oxigênio, e o da molécula de água.
Água : quase pode ser resumido na palavra evapotranspiração. Só falta a chuva para completar o ciclo.
Com a morte de um organismo, a matéria orgânica que compõe o mesmo é degradada por agentes decompositores e seus elementos químicos retornam ao ambiente, sendo reaproveitados por outro organismo vivente.
O fato de o planeta Terra ser um sistema dinâmico, respondendo ao pressuposto de Lavoisier (na natureza nada se perde tudo se transforma), o movimento e a estocagem da matéria afeta todos os processos físicos, químicos e biológicos, propiciando a ciclagem de macro e micro nutrientes.
Entre os principais ciclos destacam-se: o do átomo de carbono, do nitrogênio, do oxigênio, e o da molécula de água.
Água : quase pode ser resumido na palavra evapotranspiração. Só falta a chuva para completar o ciclo.
Carbono
: devemos lembrar a possibilidade de fixação do elemento
nos organismos vivos, sobretudo nas plantas, que fazem uma primeira
fixação através da fotossíntese. A respiração, a decomposição
e a queima dos organismos devolvem à atmosfera o carbono (no CO2).
A queima de combustíveis fósseis também entra nessa categoria de
retorno. Lembre-se também de que o CO2 é um grande vilão na
questão do efeito estufa.
Oxigênio
: depende do equilíbrio entre fotossíntese e respiração.
Não fosse a questão do ozônio (nosso filtro solar natural), esse
ciclo provavelmente seria ignorado. Nesse caso, o vilão mais famoso
é o CFC, que nas altas camadas da atmosfera (onde está o ozônio)
se quebra em Cl+CF. O cloro (Cl) combina-se com o ozônio (O3) e
forma O2+ClO
Finalmente,
o ciclo que aparece em 99% das questões de vestibular: o do
nitrogênio. E o motivo é simples: é o que apresenta maior
dificuldade, por envolver mais etapas e a participação de
diferentes tipos de organismo. (Para os pessimistas, o motivo
verdadeiro é que é o que tem mais nomes para decorar).
Nitrogênio
: corresponde a 79% da atmosfera. Nós o usamos nas nossas
proteínas, só que não conseguimos retirar nitrogênio (gasoso)
diretamente da atmosfera. Só as bactérias fixadoras fazem isso,
produzindo amônia, que é então transformada em nitrito e depois
em nitrato por outras bactérias (Nitrosomonas e Nitrobacter), sendo
este absorvido pelas plantas. O fim do ciclo, com o retorno do N2 à
atmosfera, dá-se pela excreção de compostos nitrogenados e pela
decomposição dos organismos, seguidas da ação das bactérias
desnitrificantes (amônia-N2).
Solventes
Uma
área importante da Química Verde está na investigação do meio
reacional. Um dos principais problemas da indústria química está
relacionado com a utilização de solventes orgânicos (voláteis ou
não) em seus processos, já que, dependendo do solvente utilizado,
sua manufatura, transporte, estoque, manuseio e descarte representam
aspectos que demandam cuidado e capital17. Está no
âmbito da Química Verde estudar estratégias para minimizar estes
problemas.
Água
como solvente
A
utilização de água como solvente costumava ser descartada dos
estudos de reações orgânicas por diversas razões. Entre elas,
podem ser citadas a insolubilidade dos reagentes, a sua
incompatibilidade com os intermediários e a competição da reação
desejada com processos de hidrólise dos reagentes. No entanto, a
maioria dos processos bioquímicos ocorre em água, e as diversas
reações in vivo levaram os químicos a levantar a
potencialidade do seu emprego como meio em reações orgânicas18,19.
Em 1980, Rideout e Breslow publicaram o primeiro artigo evidenciando
a importância e as vantagens de reações orgânicas promovidas em
água. Eles estudaram reações do tipo Diels-Alder e demonstraram
claramente um aumento da velocidade quando realizadas nesse meio.
A
partir daí, muitas reações foram estudadas em água nos estados
sub- e superaquecido, como: hetero Diels-Alder, ciclo-adições
dipolares, rearranjos de Claisen, adições nucleofílicas
(aldolização, adição tipo Michael, etc), reações do tipo
Barbier, reações catalisadas por complexos de metais de transição,
oxidações, reduções, clivagens autocatalíticas, etc22-25. Hoje,
reações orgânicas utilizando água como solvente são
consideradas uma estratégia importante no campo da Química Verde.
Agentes
de proteção
O
número de etapas em uma preparação está intimamente ligado à
eficiência do processo. Supondo uma rota sintética de cinco etapas
com 70% de rendimento cada, o rendimento global do produto será de
17%. Portanto, a utilização de etapas de proteção e desproteção
diminuem a eficiência sintética. Desta forma, no campo da Química
Verde tem-se que, sempre que possível, desenhar uma metodologia de
forma a não utilizar estes artifícios sintéticos.
Fontes
renováveis
Um
dos princípios da Química Verde fala sobre processos que usem
matérias-primas de fontes renováveis. Um exemplo importante neste
sentido, em termos nacionais, está na utilização de
cana-de-açúcar. A sua fermentação para a produção de álcool,
que pode ser usado como combustível em substituição a
combustíveis fósseis, tem sido motivo de discussão no país desde
a década de 70 com o Proálcool, levando a muitos progressos. Após
uma estagnação por algum tempo, hoje constata-se uma retomada
ainda tímida com o desenvolvimento de motores de carros
bi-combustíveis (álcool/gasolina). Além disto, alguns benefícios
permaneceram até hoje, tendo o Brasil o pioneirismo na total
eliminação de chumbo tetraetila da gasolina, que foi substituído
pela adição de álcool73. Hoje, este tema volta a
discussão na sociedade em todas as suas instâncias e a maior prova
disto é que o enredo de uma escola de samba do Rio de Janeiro em
2004 foi "A cana que aqui se planta tudo dá. Até
energia... Álcool — o combustível do futuro"74.
