Universidade Federal de Juiz de Fora Departamento de Química QUÍMICA VERDE E SUSTENTABILIDADE

Transcrição

1 Universidade Federal de Juiz de Fora Departamento de Química QUÍMICA VERDE E SUSTENTABILIDADE ALUNOS : BRUNO MULLER LUÃ GUILHERME MARCOS PERREIRA PROF. RAFAEL ARROMBA DE SOUSA

2 Introdução: Humanidade Necessidade de sobrevivência Novo período geológico (defendido por cientistas): ANTROPOCENO (ERA DEFINITIVA) DELGADO, Wander. Anthropocene. Disponível em: 2

3 Introdução: A escala do tempo geológico estabelece eras, períodos e épocas, idades que permitem categorizar diferentes fases desde a formação do planeta. O período ANTROPOCENO irá substituir a época HALOCENA, vigente há mais de 11,7 mil anos. Assim, o novo período estabelece uma ligação intrínseca entre o homem e a natureza. DELGADO, Wander. Anthropocene. Disponível em: 3

4 Introdução: A ação do homem no meio ambiente começou a ocorrer com a invenção da agricultura, há quase 10 mil anos atrás, porém, em uma escala local. Os cientistas concordam que a partir da revolução industrial, se dá uma influência ambiental em escala global. Industrialização Efeitos sobre a saúde e o ambiente Preocupação Ambiental 1952 Grande Smog de Londres 1956 Clean Air Act (UK) 4

5 Introdução: A questão ambiental e o desenvolvimento sustentável são uns dos grandes assuntos da moda tanto no cenário nacional como mundial. A busca por tecnologias mais limpas por parte das indústrias químicas em seus processos é um dos principais objetivos desejados e requeridos nas sínteses químicas. PRADO, A. G. S. Química Verde, os desafios da química do novo milênio. Química Nova. v. 26, nº. 5, p ,

6 Introdução: Em geral, a Química é vista como estando contra a economia verde. A maioria das pessoas pensa assim porque as atividades produtivas nas indústrias químicas e nos laboratórios podem envolver riscos e ser potenciais causadoras de poluição, diante das substâncias tóxicas e/ou inflamáveis com que se trabalham e em decorrência dos resíduos que precisam ser tratados antes de serem enviados para estações de tratamento, reciclagem, reutilização ou incineração. 6

7 Introdução: Os químicos estão cada vez mais interessados em procurar estabelecer normas e princípios para implementar processos químicos mais limpos. É nesse contexto que surge a Química Verde, Química Sustentável, ou Química Limpa, que pode ser definida da seguinte forma: A invenção, desenvolvimento e aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias perigosas Termo proposto na década de 90 por Paul Anastas (U.S EPA) LENARDÃO, Eder João et al. Green chemistry: the 12 principles of green chemistry and it insertion in the teach and 7 research activities. Química Nova, v. 26, n. 1, p , 2003.

8 Introdução: Paul T. Anastas John C. Warner Os 12 Princípios da Química Verde, foram originalmente publicados por Paul Anastas e John Warner no livro: Green Chemistry: Theory and Practice (Oxford University Press: New York, 1998) (Química Verde: Teoria e Prática - Nova Iorque, 1998). 8

9 A Química verde é uma filosofia, sendo que seus 12 princípios são: 1) Prevenção: É melhor e mais barato prevenir a formação de resíduos tóxicos do que tratá-los posteriormente; 2) Eficiência atômica: As metodologias sintéticas devem ser desenvolvidas de modo a incorporar o maior numero de átomos dos reagentes no produto final; 3) Síntese segura: Sempre que possível, os métodos sintéticos devem ser projetados para usar e gerar substâncias que possuem pouca ou nenhuma toxicidade para a saúde humana e para o meio ambiente; ANASTAS, Paul T.; WARNER, John C. Green chemistry: theory and practice. Oxford university press,

10 Os 12 princípios da química verde 4) Desenvolvimento de produtos Seguros: Os produtos químicos devem ser projetados para obter a função desejada, minimizando danos ao meio ambiente; 5) Diminuição de solventes e auxiliares: A utilização de substâncias auxiliares (solventes, agentes de separação, etc) deverá ser evitada quando possível, ou usadas substâncias inócuas no processo; 6) Busca pela eficiência energética: Os requisitos de energia dos processos químicos devem ser reconhecidos por seus impactos ambientais e econômicos e devem ser minimizados; ANASTAS, Paul T.; WARNER, John C. Green chemistry: theory and practice. Oxford university press,

11 Os 12 princípios da química verde 7) Uso de matéria-prima renovável: O uso de biomassa como matéria prima deve ser priorizado no desenvolvimento de novas tecnologias; 8) Redução do uso de derivados: Processos que envolvem intermediários como grupo de proteção/desproteção, ou qualquer modificação temporária das moléculas por processos físicos/químicos devem ser evitados; 9) Catálise: Reagentes catalíticos (tão seletivos quanto possível) são superiores aos reagentes estequiométricos; ANASTAS, Paul T.; WARNER, John C. Green chemistry: theory and practice. Oxford university press,

12 Os 12 princípios da química verde 10) Desenvolvimento de Compostos Degradáveis: Produtos químicos deverão ser desenvolvidos para a degradação inócua de produtos tóxicos, não persistindo no ambiente;; 11) Análise em tempo real para prevenção de poluição: O monitoramento e controle em tempo real dos processos físicos/químicos deverão ser viabilizados. A possibilidade de formação de substancias toxicas deverá ser detectada antes de sua geração; 12) Química Segura para a Prevenção de Acidentes: As substâncias usadas nos processos químicos deverão ser escolhidas para minimizar acidentes em potencial, tais como explosões e incêndios. ANASTAS, Paul T.; WARNER, John C. Green chemistry: theory and practice. Oxford university press,

13 Aplicação: Eficiência atômica (economia atômica): 13

14 Eficiência atômica Síntese do Ibuprofeno Fármaco do grupo do anti-inflamatórios não esteroides (AINE) sendo também analgésico e antipirético. 14

15 Eficiência atômica Síntese do Ibuprofeno A síntese comercial tradicional do ibuprofen foi desenvolvida pela Boots Company na Inglaterra em H2O H2O/HA SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23, n. 1, p ,

16 Eficiência atômica Síntese do Ibuprofeno A BHC Company desenvolveu uma nova síntese verde para o ibuprofeno que consiste em apenas 3 etapas. SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23, n. 1, p ,

17 Eficiência atômica Síntese Clássica x Síntese Verde Consiste em 6 etapas; Maior geração de sais; Utilização atômica de 40% ; Menor rendimento; Consiste em 3 etapas; 2 etapas catalíticas; Utilização atômica de 77% ; Maior rendimento; SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23, n. 1, p ,

18 Eficiência atômica Síntese Clássica x Síntese Verde Demanda mundial por AlCl3 de toneladas por ano, sendo grande parte destinada para catalisadores de Friedel- Crafts. Uma planta operando no Texas realiza esta síntese em uma escala de toneladas por ano. SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23, n. 1, p ,

19 Aplicação: Uso de matéria-prima renovável ENERGIA QUIMICA FINA 19

20 Uso de matéria-prima renovável Preocupação sobre o uso de combustíveis fósseis biomassas não-renováveis, como carvão, petróleo e gás natural. Utilização de biomassa renovável surge como uma alternativa duradoura e cada vez mais importante para o futuro. Biomassa é todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (vegetal ou animal) que pode ser utilizada na produção de energia, biocombustíveis e indústrias de química fina. Ferreira, V. F. ; Rocha, D. R.; Química nova, v. 32, n. 3, p ,

21 Uso de matéria-prima renovável Dentre as biomassas, destacase a classe dos carboidratos. Biomoléculas formadas no processo de fotossíntese, mas que por biotransformações são transformados em outras biomassas. De baixa massa molecular, úteis na Química Fina. Ferreira, V. F. ; Silva, F. C.; Química nova, v. 36, n. 10, p ,

22 Uso de matéria-prima renovável Considera-se quatro carboidratos com potencial econômico desejado para produção de compostos químicos: Matéria prima abundante e de preço bastante acessível Ferreira, V. F. ; Silva, F. C.; Química nova, v. 36, n. 10, p ,

23 Uso de matéria-prima renovável Sacarose Fontes naturais importantes: beterraba e cana-de-açúcar. A partir de processos químicos ou biocatalíticos em escala industrial é possível transformar a sacarose em muitos outros carboidratos com diversos fins de aplicações diretas. Gerador de insumos químicos básicos e intermediários da química fina. Ferreira, V. F. ; Silva, F. C.; Química nova, v. 36, n. 10, p ,

24 Uso de matéria-prima renovável Tabela 1: Produtos a partir do uso de biomassas de sacarose e suas as rotas de obtenção SUBSTÂNCIA PROCESSO PRINCIPAL USO Ácido Oxálico Químico Fotografa, clareamentos Ácido Acrílico Químico Polímeros, materiais têxteis, adesivos Ácido Acético Bioquímico Solvente industrial, cosméticos, Ácido l-glutâmico Bioquímico Usos em alimentos Ácido Tartárico Químico e Bioquímico Flavorizante, fotografa, bebidas, Epóxi Ésteres Químico Resinas Hidrogéis Químico/Bioquímico Absorvente Etanol Bioquímico e Químico Combustível Ferreira, V. F. ; Rocha, D. R.; Química nova, v. 32, n. 3, p ,

25 CONCLUSÃO A necessidade de se desenvolverem novos processos mais eficientes e ecologicamente aceitáveis tem como consequência direta a diminuição de quantidade de rejeitos e de subprodutos dos processos químicos. As fontes renováveis baseadas em carboidratos oferecem grandes oportunidades para os países em geral, não só como matérias-primas para a produção de combustíveis, mas também para a fabricação de novos intermediários químicos. É preciso que as empresas se conscientizem da importância das biomassas como recursos renováveis de nova tendência e invistam em novas tecnologias para seu uso. 25

26 OBRIGADO PELA ATENÇÃO! A compreensão humana sobre a natureza e a vida é baseada em nosso conhecimento da química, pois, em realidade, todos os processos da vida são controlados por reações químicas. 26