DESENVOLVIMENTO X CONSUMO

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1 DESENVOLVIMENTO X CONSUMO O uso da energia pelo homem tem seu início quando ele aprende a fazer o fogo e o utiliza para obter luz e calor. A partir disso o uso das fontes de energia descobertas e/ou desenvolvidas pelo homem tem se constituído em motivo de progresso e de devastação, associado sempre às opções sociais e políticas dos povos e civilizações. O antigo perfil de consumo: -biomassa (madeira), máquinas a vapor -energia solar (aquecimento e secagem) -eólica (moinhos e barcos a vela) Foi estigmatizado como atrasado ou subdesenvolvido Ao longo dos séculos foram aumentando-se as demandas e o uso indiscriminado até que os impactos começaram a ser sentidos de forma mais intensa, como significativas alterações climáticas, esgotamento das fontes, dependência econômica, entre outras.

2 TIPOS DE FONTES DE ENERGIA As fontes de energia podem ser convencionais ou alternativas: -Energia convencional é caracterizada pelo baixo custo, grande impacto ambiental e tecnologia difundida. -Energia alternativa é aquela originada como solução para diminuir o impacto ambiental. Com essas duas fontes de energia, surgem também duas distinções: renováveis e não-renováveis. Renovável: é a energia que é extraída de fontes naturais capaz de se regenerar, consequentemente inesgotável. Ex: energia solar, energia eólica, etc. Não-renovável: é a energia que se encontra na natureza em quantidades limitadas, que com sua utilização se extingue. Ex: petróleo, carvão mineral, etc.

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4 FONTES DE ENERGIA O Universo é um reservatório de energia, repleto de fontes de energia e receptores de energia, por exemplo, o sol é a nossa fonte de energia e o nosso planeta é um receptor dessa energia. A energia elétrica produz-se em centrais nucleares, termoelétricas e hidroelétricas. * Nas centrais termoelétricas utilizam-se combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural) para a produção de energia elétrica.

5 CARVÃO Carvão vegetal é uma substância de cor negra obtida pela carbonização da madeira ou lenha. É muito utilizado como combustível para aquecedores, lareiras, churrasqueiras e fogões a lenha. Considerado um fitoterápico, o carvão vegetal para uso medicinal (carvão ativado) provém de certas madeiras moles e não resinosas (extraído de partes lenhosas, cascas e serragens), obtidos por combustão incompleta, o que lhe confere a capacidade adsorvente. No antigo Egito era utilizado na purificação de óleos e para aplicações medicinais.

6 Carvão mineral é um combustível fóssil natural extraído do solo por processos de mineração. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível. É composto primeiramente por átomos de carbono e magnésio sob a forma de betumes. Dos diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, acredita-se ser o carvão mineral o mais abundante. Conseqüências do uso do carvão: Quando o carvão mineral é queimado para ser transformado em energia, a libertação de dióxido de carbono causa poluição na atmosfera, agravando o aquecimento global. Na década de 1950, a poluição atmosférica devido ao uso do carvão causou elevado número de mortes e deixou milhares de doentes em Londres, durante "o grande nevoeiro de 1952".

7 PETRÓLEO Petróleo é considerado uma fonte de energia não renovável, de origem fóssil e é matéria prima da indústria petrolífera e petroquímica. O petróleo bruto possui em sua composição uma cadeia de hidrocarbonetos, cujas frações leves formam os gases e as frações pesadas, o óleo cru. A distribuição destes percentuais de hidrocarbonetos é que define os diversos tipos de petróleo existentes no mundo.

8 GÁS NATURAL O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves encontrada no subsolo, na qual o metano tem uma participação superior a 70 % em volume. A composição do gás natural pode variar bastante dependendo de fatores relativos ao campo em que o gás é produzido, processo de produção, condicionamento, processamento, e transporte. É um gás mais leve que o ar, inodoro e incolor, e atóxico. É uma fonte de energia limpa, que pode ser usado nas indústrias, fazendo a substituição de outros combustíveis mais poluentes. As reservas de gás natural são muito grandes e os combustíveis possuem várias aplicações em nosso dia-a-dia, melhorando a qualidade de vida das pessoas.

9 PRODUÇÃO DE GÁS NATURAL A etapa inicial do processo de produção do gás natural é a exploração, que consiste em duas fases: a pesquisa e a perfuração do poço. Na sua produção, o gás deve passar por vasos separadores, que são projetados e equipados para tirar os hidrocarbonetos e a água que estiverem em estado líquido e as partículas sólidas. Caso o gás esteja contaminado por compostos de enxofre, então ele é enviado para Unidades de Dessulfurização, onde esses contaminantes serão removidos. O gás restante é enviado para processamento, que é separação de seus componentes em produtos especificados e prontos para utilização.

10 Vantagens: -baixo impacto ambiental -facilidade de transporte e manuseio -vetor de atração de investimentos -segurança Desvantagens: -por se tratar de um combustível fóssil, ele é uma energia não renovável, portanto finita -apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão -por ser mais leve que o ar, tende a se acumular nas partes mais elevadas quando em ambientes fechados -em caso de fogo em locais com insuficiência de oxigênio, poderá ser gerado monóxido de carbono, altamente tóxico

11 TERMOELÉTRICAS Usina termoelétrica é uma instalação destinada a converter a energia de um combustível em energia elétrica. O combustível armazenado em tanques (gás natural, carvão, gasolina, petróleo etc) é enviado para a usina, para ser queimado na caldeira, que gera vapor a partir da água que circula por tubos em suas paredes. O vapor é que movimenta as pás de uma turbina, ligada diretamente a um gerador de energia elétrica. Essa energia é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo. O vapor é resfriado em um condensador, a partir de um circuito de água de refrigeração. Essa água pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da localização da usina, e não entra em contato direto com o vapor que será convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo.

12 TIPOS Há vários tipos de usinas termoelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são: -Usina a óleo; -Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de gás. Porque os gases produzem uma alta temperatura através da queima, e são usados para produzir o vapor para mover uma segundo turbina, e esta por sua vez de vapor. Como a diferença da temperatura, que é produzida com a combustão dos gases liberados torna-se mais elevada do que uma turbina do gás e por vapor, portanto os rendimentos obtidos são superiores, da ordem de 55%; -Usina a carvão; -Usina nuclear.

13 IMPACTOS AMBIENTAIS Como vários tipos de geração de energia, a termoeletricidade também causa impactos ambientais. Contribuem para o aquecimento global através do efeito estufa e da chuva ácida. A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de oxidantes e redutores, que se entrar em contato com o ser humano, pode acarretar doenças como diarréia; além de ser um combustível fóssil que não se recupera. O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, com o incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador chegará a 16 milhões. As termoelétricas apresentam um alto custo de operação, em virtude do dinheiro utilizado na compra de combustíveis.

14 HIDRELÉTRICAS Itaipu Balbina Uma usina hidrelétrica é um complexo arquitetônico, um conjunto de obras e de equipamentos, que tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio. Dentre os países que usam essa forma de se obter energia, o Brasil se encontra apenas atrás do Canadá e dos Estados Unidos, sendo, portanto, o terceiro maior do mundo em potencial hidrelétrico. O Brasil possui juntamente com o Paraguai, a maior usina hidrelétrica do mundo, a usina de Itaipu, além dela Balbina e Furnas.

15 USINA HIDRELÉTRICA O primeiro passo para a instalação de uma usina hidroelétrica é a construção de barragens, que represam a água por meio de comportas. Quando uma comporta é aberta, a água descendo em grande velocidade, movimenta as pás da turbina que por sua vez movimenta o gerador.

16 IMPACTOS AMBIENTAIS As centrais hidrelétricas geram, como todo empreendimento energético, alguns tipos de impactos ambientais como: -alagamento das áreas vizinhas e, -aumento no nível dos rios, em algumas vezes pode mudar o curso do rio represado, podendo, ou não, prejudicar a fauna e a flora da região. Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão, por exemplo.

17 ENERGIA EÓLICA A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos. Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota.

18 FUNCIONAMENTO

19 IMPACTO AMBIENTAL O aproveitamento dos ventos para geração de energia elétrica apresenta, como toda tecnologia energética, algumas características ambientais desfavoráveis como, por exemplo: impacto visual, ruído, interferência eletromagnética, danos à fauna. Porém, algumas destas características podem ser significativamente minimizadas e até mesmo eliminadas com planejamento adequado e inovações tecnológicas. A energia eólica por sua vez, não utiliza a água como elemento motriz, nem como fluido refrigerante e não produz resíduo radioativo ou gasoso. Pode-se ainda utilizar a área do parque eólico como pastagens e outras atividades agrícolas. Leitura: A energia eólica e o meio ambiente

20 ENERGIA SOLAR Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta. A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e nem prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de insolação em qualquer parte do território.

21 Distribuição diária média entre da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os pontos em preto representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia do planeta Terra.

22 ASPECTOS POSITIVOS E NEGATIVOS A energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, como: não ser poluente, não influir no efeito estufa, não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica, mas tem como desvantagem a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento. Para cada um metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundação de 56 metros quadrados de terras férteis, na construção de novas usinas hidrelétricas. Alguns aspectos negativos: -Utilização de painéis fotovoltaicos alteração do uso do solo -Fabricação dos componentes extração do silício para produção dos painéis -Sistemas dependem de baterias químicas para armazenamento de eletricidade

23 ENERGIA DAS MARÉS E ONDAS -A maré é uma fonte natural de energia, não poluidora e renovável. A energia das ondas tem origem direta no efeito dos ventos, os quais são gerados pela radiação solar incidente. -As marés estão relacionadas com a posição da Lua e do Sol e do movimento de rotação da Terra. -As ondas do mar possuem energia cinética devido ao movimento da água e energia potencial devido à sua altura. O aproveitamento energético das marés é obtido através de um reservatório formado junto ao mar, através da construção de uma barragem, contendo uma turbina e um gerador. Tanto o movimento de subida quanto o de descida produz energia. A água é turbinada durante os dois sentidos da maré: na maré alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia elétrica, na maré baixa, a água esvazia o reservatório passando em sentido contrário ao do enchimento através da turbina e desta maneira também produz energia elétrica.

24 ENERGIA GEOTÉRMICA A energia obtida a partir do calor proveniente da Terra, mais precisamente do seu interior. Fontes: rocha seca quente, rocha úmida quente, vapor seco Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de ambos vapor de água e CO 2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas. Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico (H 2 S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H 2 S) é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia. É igualmente importante que haja tratamento adequado a água vinda do interior da Terra, que invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu despejo em rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.

25 ENERGIA NUCLEAR Energia nuclear consiste no uso controlado das reações nucleares para a obtenção de energia para realizar movimento, calor e geração de eletricidade. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo. A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis.

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27 VANTAGENS E DESVANTAGENS Algumas vantagens: Utilização das radiações em múltiplas aplicações da medicina, agropecuária, indústria e meio ambiente. Desvantagens: O efeito devastador das bombas atômicas desvios clandestinos do material radioativo para armamentos. Manipulação de material radioativo - Acidentes nucleares e vazamentos. Destino indevido do lixo atômico.

28 BRASIL E A ENERGIA NUCLEAR O Brasil tem um programa amplo de uso de energia nuclear para fins pacíficos. Cerca de 3 mil instalações estão em funcionamento, utilizando material ou fontes radioativas para inúmeras aplicações na indústria, saúde e pesquisa. Atualmente no Brasil há três usinas nucleares em funcionamento; Angra I, Angra II e Angra III, as duas últimas apresentam maior potencialidade na produção, em especial a Angra III quando der inicio ao seu funcionamento. Com os problemas de degradação ambiental causados por outras formas de energia, a energia nuclear se torna uma boa solução.

29 BIOCOMBUSTÍVEIS Biocombustível é qualquer combustível de origem biológica, desde que não seja de origem fóssil. É originado de mistura de uma ou mais plantas como: cana-de-açúcar, mamona, soja, canola, babaçu, lixo orgânico, dentre outros tipos. Biocombustíveis são fontes de energia renováveis, derivados de matérias agrícolas como plantas oleaginosas, biomassa florestal, cana-de-açúcar e outras matérias orgânicas. Existem vários tipos de biocombustíveis: bioetanol, biodiesel, biogás, biomassa, biometanol, bioéter dimetílico, bio-etbe, bio-mtbe, biocombustíveis sintéticos, biohidrogênio. Principais biocombustíveis são: biomassa, bioetanol, biodiesel e biogás.

30 BIOMASSA A biomassa é uma fonte de energia limpa e renovável disponível em grande abundância e derivada de materiais orgânicos. Todos os organismos capazes de realizar fotossíntese (ou derivados deles) podem ser utilizados como biomassa. Exemplo: restos de madeira, estrume de gado, óleo vegetal ou até mesmo o lixo urbano. Vantagens: energia limpa e renovável, menor corrosão de equipamentos, os resíduos emitidos pela sua queima não interferem no efeito estufa, ser uma fonte de energia, ser descentralizadora de renda, reduzir a dependência de petróleo por parte de países subdesenvolvidos, diminuir o lixo industrial (já que ele pode ser útil na produção de biomassa), ter baixo custo de implantação e manutenção. Tarefa: Quais são as formas de transformar a biomassa em energia?

31 BIODIESEL É derivado de lipídios orgânicos renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais, para utilização em motores de ignição por compressão (diesel). É produzido por transesterificação e é também um combustível biodegradável alternativo ao diesel de petróleo, criado a partir de fontes renováveis de energia, livre de enxofre em sua composição. É obtido a partir de óleos vegetais como o de girassol, nabo forrageiro, algodão, mamona, soja. Tarefa: Qual o processo de obtenção do diesel? biodiesel (B100) produzido a partir de óleo de soja

32 BIOETANOL O bioetanol é a obtenção do etanol através da biomassa, para ser usado diretamente como combustível ou se juntar com os ésteres do óleo vegetal e formar um combustível O etanol é um álcool incolor, volátil, inflamável e totalmente solúvel em água, derivado da cana-de-açúcar, do milho, da uva, da beterraba ou de outros cereais, produzido através da fermentação da sacarose O etanol é hoje um produto de diversas aplicações no mercado, largamente utilizado como combustível automotivo na forma hidratada ou misturado à gasolina. Também tem aplicações em produtos como perfumes, desodorantes, medicamentos, produtos de limpeza doméstica e bebidas alcoólicas. Merece destaque como uma das principais fontes energéticas do Brasil, além de ser renovável e pouco poluente. O Brasil é hoje o maior produtor mundial de etanol, que, quando utilizado como combustível em automóveis, representa uma alternativa à gasolina de petróleo.

33 CÉLULAS A COMBUSTÍVEL Células (ou pilhas) a combustível são dispositivos silenciosos que transformam energia química em energia elétrica sem causar danos ao ambiente. As primeiras utilizavam H 2 puro e foram utilizadas com sucesso nos programas espaciais americanos.

34 Vantagens: eficientes e geram como produtos água e calor, além disso proporcionam flexibilidade e diversas opções para inúmeras aplicações estacionárias, para propulsão de veículos e para aplicações portáteis Existe um projeto brasileiro de ônibus com célula a combustível para a região metropolitana de São Paulo. ( Diversas razões têm levado à escolha de ônibus para projetos de demonstração: -Percurso fixo e conhecido -Abastecimento em local único -Benefícios a um número maior de pessoas

35 SITES INTERESSANTES LIVROS RECOMENDADOS Química Ambiental Thomas G. Spiro e William M. Stigliani Química Ambiental Colin Baird

36 QUÍMICA SUSTENTÁVEL Criação, manufatura e uso de produtos e processos químicos eficientes e efetivos, que sejam mais ambientalmente benignos. Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento OECD (1998) Química Limpa Prevenção da poluição Produção limpa Química ecoeficiente Química Verde

37 POLUENTES: NOVA ABORDAGEM Disperso Poluente Remediação Confinado Prevenção Ainda inexistente Ação Química verde MESTRES, R. Environ. Sci. Poll. Res. Int.(2005), 12(3),

38 QUÍMICA VERDE OU GREEN CHEMISTRY Pode ser definida como a utilização de técnicas químicas e metodologias que reduzem ou eliminam o uso solventes, reagentes ou a geração de produtos e sub-produtos que são nocivos à saúde humana ou ao ambiente. Termo proposto na década de 90 por Paul Anastas (US-EPA)

39 EVOLUÇÃO DA QUÍMICA VERDE 1991 a agência ambiental norte americana EPA (Environmental Protection Agency), lançou seu programa Rotas sintéticas alternativas para prevenção da poluição, caracterizando o nascimento da Química Verde na Itália, foi estabelecido o Consórcio Universitário Química para o Ambiente (INCA), com o intuito de reunir grupos de pesquisa em reações, produtos e processos mais limpos. Anualmente o INCA promove sua Escola Internacional de Verão em Química Verde que tem contado com a participação de jovens químicos de 20 países diferentes o governo dos EUA instituiu o programa de premiação The Presidential Green Chemistry Challenge (PGCC) com o objetivo de premiar inovações tecnológicas que possam vir a ser implementadas na indústria para a redução da produção de resíduos na fonte. Anualmente são premiados trabalhos em cinco categorias: acadêmico, pequenos negócios, rotas sintéticas alternativas, condições alternativas de reação e desenho de produtos mais seguros.

40 1997 foi criado o Green Chemistry Institute (GCI), que desde 2001 atua em parceria com a American Chemistry Society (ACS) em setembro a IUPAC (Internation Union for Pure and Applied Chemistry) organizou sua primeira conferência internacional em Green Chemistry, em Veneza em julho a IUPAC aprovou a criação de um sub-comitê interdivisional de Química Verde e em setembro do mesmo ano foi realizado Workshop sobre Educação em Green Chemistry ocorreu a Conferência CHEMRAWN XIV (The Chemical Research Applied to World Needs), na Universidade do Colorado, contando com mais de 140 trabalhos relacionados ao tema. A literatura relativa à Química Verde vem se expandindo através de livros, periódicos e publicações diretas na Internet.

41 Os produtos ou processos da Química Verde podem ser divididos em três categorias: O uso de fontes renováveis ou recicladas de matéria-prima; Aumento da eficiência de energia, ou a utilização de menos energia para produzir a mesma ou maior quantidade do produto; Evitar o uso de substâncias persistentes, biocumulativas e tóxicas. Os primeiros trabalhos em Química Verde foram definindo alguns princípios básicos que precisam ser perseguidos quando se pretende implementar esta ação em uma indústria ou instituição de ensino e/ou pesquisa na área de Química.

42 QUÍMICA VERDE NO BRASIL Universidade Perfil industrial Educação Pesquisa Lattes = 137 doutores Pouco desenvolvida Incentivo ($) FNMA : R$ 20 milhões/ano? R$ 1,2 bilhões em multas não-pagas Legislação ambiental 1981: Política Nacional Meio Ambiente 1989: IBAMA e FNMA 1998: Crimes Ambientais

43 PERFIL DA INDÚSTRIA QUÍMICA BRASILEIRA

44 COMO DESENVOLVER A QUÍMICA VERDE? Educação Pesquisa (Academia) Química verde Incentivo (Governo) Tecnologia (Indústria)

45 EDUCAÇÃO MUDANÇA NO MODO DE PENSAR Química Verde = Filosofia Novo modo de pensar Desafios: Divulgação / Ensino Aceitação Aplicação!

46 DIVULGAÇÃO E ENSINO escolas de verão, mini cursos, etc; cursos regulares na graduação e pós-graduação; permeação nas demais disciplinas (lab); ensino médio / fundamental

47 ACEITAÇÃO E APLICAÇÃO atividades de pesquisa; empresas (via aluno egresso); pesquisa específica na área.

48 O QUÍMICO E O MEIO AMBIENTE Visão tradicional (comando / controle) Química Analítica Físico-Química Noções C. Ambientais Visão verde (prevenção poluição) Química Orgânica Química Inorgânica Ciência dos Materiais Ciências Ambientais Tecnologia

49 NO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - UFJF Disciplina regular na graduação Pesquisa na área

50 INDÚSTRIA

51 USO RACIONAL DE ÁGUA

52 REDUÇÃO EFLUENTES

53 ENERGIA

54 ACADEMIA Diversos grupos em universidades e centros de pesquisa, atuando em: Catálise e Biocatálise Solventes Alternativos Materiais Renováveis Processos Análise de ciclo de vida

55 O que é a Química Verde? Como empregá-la? Onde posso aprendê-la?

56 QUÍMICA VERDE Materiais Dejetos Energia Redução Risco Toxicidade Fontes não renováveis

57 PROCESSOS QUÍMICOS Materiais de partida Reagentes Produto Energia Processo químico Solventes Produtos secundários Produtos concomitantes

58 12 PRINCÍPIOS DA QUÍMICA VERDE 1 PREVENÇÃO: Evitar a produção do resíduo é melhor do que tratá-lo ou limpá-lo após sua geração. É sem dúvida a maneira mais eficiente de minimizar o impacto ambiental de uma atividade industrial. Além disso, gasta-se muito dinheiro no tratamento de resíduos sólidos e líquidos, especialmente devido à legislação rigorosa que exige baixos níveis de emissão. 2 ECONOMIA DE ÁTOMOS: Deve-se procurar desenhar metodologias sintéticas que possam maximizar a incorporação de todos os materiais de partida no produto final. Também chamada de eficiência atômica é calculada dividindo-se o peso molecular do produto desejado pelo obtido da soma de todas as substâncias na(s) equação(ões) estequiométrica(s) envolvida(s) no processo. Constitui um dos pilares de sustentação dos fundamentos da Química Verde e foi introduzido por Trost em 1991, ele foi um dos premiados pelo governo americano (PGCC), em 1998, categoria acadêmico.

59 Reação de substituição nucleofílica para preparação do N-bromobutano a partir do n-butanol. EXEMPLO Um procedimento típico para esta preparação envolve a dissolução de 30 g de KBr (2) em 50 ml de água, seguida pela adição de 25 ml (46 g) de H 2 SO 4 concentrado. Após filtração para remoção do KHSO 4 (que é descartado), o filtrado é transferido para um recipiente onde se adicionam 14 ml de n-butanol (1) e 15 ml (27,6 g) de H 2 SO 4 concentrado (3). Se considerarmos que foram isolados 25,86 g de n-bromobutano podemos aferir que o rendimento em porcentagem foi 81%, um bom rendimento em síntese orgânica. Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, , 2003

60 Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, , 2003

61 Entretanto, se olharmos a reação acima, vemos que um total de 120,88 g de reagentes (17,28 g de n-butanol + 30 g de KBr + 73,6 g de H 2 SO 4 ) foram utilizados e que, na melhor das hipóteses (rendimento de 100%), a reação poderia fornecer apenas 31,93 g do produto desejado (n-bromobutano). Rend.Porcentagem = (rendimento da reação / rendimento teórico) X 100 = (25,86 g / 31,93 g) X 100 = 81% %EA = porcentagem de eficiência atômica %EA teo = (rendimento da teórico / massa de todos os reagentes) X 100 = (31,93 g / 120,88 g) = 26,4% %EA exp = (rendimento da reação / massa de todos os reagentes) X 100 = (25,86 g / 120,88 g) = 21,4% Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, , 2003 Isto significa dizer que, do ponto de vista de aproveitamento de reagentes, esta reação é muito ruim, pois a maior parte dos átomos empregados na reação não é incorporada no produto final.

62 Fator E - é um outro conceito introduzido para descrever a eficiência de uma reação de maneira semelhante à economia de átomos. Ele é mais utilizado mais em indústrias e considera a quantidade de resíduo gerado para cada quilograma de produto obtido. Por resíduo, aqui, considera-se tudo o que é produzido além do produto desejado ao longo do processo de fabricação.

63 3 SÍNTESES COM COMPOSTOS DE MENOR TOXICIDADE: Sempre que praticável, a síntese de um produto químico deve utilizar e gerar substâncias que possuam pouca ou nenhuma toxicidade à saúde humana e ao ambiente. 4 DESEMVOLVIMENTO DE COMPOSTOS SEGUROS: Os produtos químicos devem ser desenhados de tal modo que realizem a função desejada e ao mesmo tempo não sejam tóxicos. Dois exemplos ilustrativos, agraciados com o prêmio PGCC, envolvem o desenvolvimento de produtos menos tóxicos mas, possuem a mesma eficácia dos seus análogos no mercado. Inseticida CONFIRM TM e o anti-limo SEA-NINE, ambos produzidos pela multinacional Rohm and Haas. COMPLEMENTARES!!!

64 CONFIRM família das diacil-hidrazinas, controle das lagartas lepdópteras que afetam diversas lavouras no mundo. SEA-NINE um antilimo para emprego na proteção de cascos de navio, que substitui o óxido de tributilestanho, considerado mutagênico e persistente (meia vida superior a 6 meses na água do mar)

65 5 DIMINUIÇÃO DE SOLVENTES E AUXILIARES: O uso de substâncias auxiliares (solventes, agentes de separação, secantes, etc.) precisa sempre que possível, tornar-se desnecessário e, quando utilizadas, estas substâncias devem ser inócuas. Embora a reação de preparação do n-bromobutano utiliza água como solvente, a extração do produto após destilação do bruto contido no balão reacional irá requerer 15 ml de HCl concentrado, 20 ml de solução de Na 2 CO 3 a 10%, 50 ml de água e um agente secante anidro (CaCl 2, por exemplo). Grande esforço tem sido feito no sentido de substituir solventes orgânicos convencionais por solventes verdes, como fluido supercrítico, líquidos iônicos à temperatura ambiente, água próxima do estado super crítico possui características semelhantes à da acetona, em termos da capacidade de dissolução e solvatação.

66 6 BUSCA PELA EFICIÊNCIA DE ENERGIA: A utilização de energia pelos processos químicos precisa ser reconhecida pelos seus impactos ambientais e econômicos e deve ser minimizada. Se possível, os processos químicos devem ser conduzidos à temperatura e pressão ambientes. 7 USO DE SUBSTÂNCIAS RECICLADAS: Sempre que técnica é economicamente viável, a utilização de matérias-primas renováveis deve ser escolhida em detrimento de fontes não renováveis. Materiais derivados de plantas e outras fontes biológicas renováveis devem ser utilizados sempre que possível. O recente avanço pelo interesse no biodiesel pode ser considerado como um ganho ao ambiente, pois muitos geradores de energia hoje movidos a óleo derivado de petróleo poderão ser substituídos por este combustível verde.

67 8 REDUÇÃO DE DERIVATIVOS: A derivatização desnecessária (uso de grupos bloqueadores, proteção/desproteção, modificação temporária por métodos físicos e químicos) deve ser minimizada ou, se possível, evitada, porque estas etapas requerem reagentes adicionais e podem gerar resíduos. Idealmente uma síntese deve levar à molécula desejada a partir de materiais de partida de baixo custo, facilmente obtidos, de fonte renovável, em uma única etapa, simples e ambientalmente aceitável, que se processe rapidamente e em rendimento quantitativo. Além disso o produto precisa ser separado da mistura da reação com 100% de pureza. 9 CATÁLISE: Reagentes catalíticos (tão seletivos quanto possível) são melhores que reagentes estequiométricos. Na literatura, há muitos exemplos descrevendo as vantagens de substituir as metodologias clássicas de obtenção de fármacos, ou outras matérias-primas para indústria química, por técnicas catalíticas. Em geral reações que utilizam catalisadores heterogêneos são mais limpas, mais seletivas e, como há possibilidade de reciclar ou reutilizar o catalisador por várias vezes, há, invariavelmente, vantagens econômicas.

68 EXEMPLO O ácido adípico é um produto importante, utilizado na fabricação do nylon-6,6, presente em fibras de carpetes, tapeçaria, reforço de pneus, partes de automóveis, etc. a produção mundial gira em torno de 2,2 milhões de toneladas e utiliza em geral, HNO 3 como agente oxidante em uma das suas etapas. Estes processos industriais são responsáveis pelo lançamento na atmosfera de 5 a 8% de todo N 2 O antropogênico. Thomas e Noyori prêmio Nobel 2001 eliminaram a utilização do HNO 3, utilizaram a catálise heterogênea e ar como agente oxidante, além de empregarem também condições de catálise de transferência de fase e água oxigenada aquosa como agente oxidante. Em ambos os casos, a necessidade de solventes e produção de resíduos tóxicos foi eliminada. O único senão para estas sínteses propostas é o fato dos compostos de partida não serem obtidos à partir de fontes renováveis.

69 HNO 3 corrosivo Altas temperaturas Várias etapas Crômio Emissão de poluentes Temperatura moderada Única etapa Pequena quantidade de catalisador Oxidante menos agressivo

70 10 DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS PARA DEGRADAÇÃO: Os produtos químicos precisam ser desenhados de tal modo que, ao final de sua função, se fragmentem em produtos de degradação inócuos e não persistam no ambiente. 11 ANÁLISE EM TEMPO REAL PARA A PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO: Será necessário o desenvolvimento futuro de metodologias analíticas que viabilizem o monitoramento e controle dentro do processo, em tempo real, antes da formação de substâncias nocivas. 12 QUÍMICA SEGURA PARA PREVENÇÃO DE ACIDENTES: As substâncias, bem como a maneira como pela qual uma substância é utilizada em um processo químico, devem ser escolhidas a fim de minimizar o potencial para acidentes químicos, incluindo vazamentos, explosões e incêndios.

71 ONDE APRENDER E/OU TRABALHAR COM QUÍMICA VERDE Área de pesquisa que te agradar Ensino Empresas

72 CONCLUSÕES -No Brasil o investimento no desenvolvimento e implantação de tecnologias utilizando Química Verde ainda é insipiente. -Alguma Instituições de ensino e pesquisa já têm programas bem estruturados para gerenciamento de seus resíduos. -É preciso que se discuta criação de linhas de investimento para desenvolvimento de tecnologias limpas e implementação de redução de fontes tanto no segmento industrial como acadêmico. -Um profissional da química formado dentro dos princípios da Química Verde estará muito mais preparado para o desafio que a indústria e o meio acadêmico passaram a impor nos últimos anos: a busca pela Química Auto-sustentável. PREVENIR É MELHOR DO QUE REMEDIAR

73 ARTIGOS RECOMENDADOS GREEN CHEMISTRY OS 12 PRINCÍPIOS DA QUÍMICA VERDE E SUA INSERÇÃO NAS ATIVIDADES DE ENSINO E PESQUISA - Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, , 2003 QUÍMICA VERDE, OS DESAFIOS DA QUÍMICA DO NOVO MILÊNIO - Quim. Nova, Vol. 26, No. 5, , 2003 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL E QUÍMICA VERDE - Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, , 2005