Prof. : Drielle Caroline Química Orgânica e o Meio Ambiente

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1 Química Orgânica e o Meio Ambiente Situando-se ao assunto... Diplomacia-clima: muito barulho por quase nada Resultados da conferência sobre o clima decepcionam cientistas e ambientalistas que acusam governos de países ricos de armarem uma farsa. Acordos são feitos para serem descumpridos. O paradoxo explica porque os 150 países que se reuniram em Kyoto (Japão), em dezembro, na Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas tentaram mais uma vez costurar um compromisso para a redução da emissão de poluentes e, a exemplo do estabelecido nas discussões sobre o clima na Rio 92 (que previa a redução do lançamento de resíduos para níveis inferiores aos do começo da década), não foram bem-sucedidos. Hoje, depois de muitas batalhas e lances espetaculares, como o encenado pela União Europeia (que sugeriu a redução das emissões para os países industrializados em 15%), o máximo que se obteve foi o compromisso para desacelerar a poluição entre 2008 e 2012 em 5,2% em média. O resumo do encontro, que os ambientalistas chamaram de farsa, pode ser aferido nos efeitos práticos do acordo selado: os cientistas garantem que é quase nula a influência no clima de reduções abaixo de 20% no lançamento de gases tóxicos. Os maiores poluidores anunciaram com estardalhaço suas metas. Os Estados Unidos, responsáveis por 24% das emissões, as reduzirão em 7%; o Japão, em 6%, a União Europeia, em 8%. Além desse corte irrisório, na opinião dos ambientalistas, as nações desenvolvidas conseguiram manter uma cláusula que permite o intercâmbio de cotas de poluição. Isso poderá dar aos Estados Unidos, por exemplo, a oportunidade de comprar de países que não sujam tanto a atmosfera o equivalente ao porcentual máximo a que essa nação tem direito nos moldes do trabalho. Ainda que os resultados de Kyoto fossem animadores, o banho de água fria quando da apreciação do acordo pelas câmaras legislativas dos países deverá ser inevitável. Segundo observadores, o Senado norte-americano, graças as pressões das indústrias automobilísticas e petrolíferas locais, deverá rejeitar os compromissos assumidos no Japão. Outros parlamentares ao redor do mundo devem seguir o exemplo dos políticos de Washington, que acham absurdas as reduções acima de 5%. Os países emergentes não terão de se preocupar em controlar a sua poluição até 2012, data da próxima grande conferência. Algumas nações desenvolvidas poderão até alargar as emissões. A Austrália foi autorizada a aumentar em 8% o lançamento de gases responsáveis, entre outros problemas, pelo efeito estufa. [...] (Adaptado de: DANTAS, Maurício. Cadernos do Terceiro Mundo, n.205, jan.1998)

2 Fonte: Química volume único Prof. : Drielle Caroline A atmosfera que envolve a Terra é formada por vários gases em diferentes quantidades, sendo os mais abundantes o nitrogênio e o oxigênio, que compõem mais de 99% da atmosfera. Além das atividades naturais como o vulcanismo e o fenômeno El Niño, as atividades humanas podem gerar substâncias que alteram a temperatura e/ou a composição da atmosfera, interferindo, assim, no clima da Terra. Essas mudanças podem provocar o aumento do efeito estufa e a destruição da camada de ozônio, com repercussões, em todo o planeta, ou gerar poluentes que contaminam a atmosfera, criando problemas ambientais regionais, como a chuva ácida e a contaminação atmosférica por poluentes tóxicos ou fotossensíveis. Efeito estufa Como funciona a estufa para cultivo de vegetais? Considere um automóvel estacionado, com os vidros fechados, sob o calor do meio-dia no verão. Depois de algum tempo, a temperatura interna fica bem maior que a externa. A energia proveniente do Sol, na forma de luz visível e radiação ultravioleta, atravessa os vidros, aquecendo o interior. Dizemos que o vidro é transparente à luz visível e à radiação ultravioleta. O interior aquecido também começa a emitir calor, que é irradiado principalmente na forma de radiação infravermelha, à qual o vidro é pouco transparente. Dessa forma, entra no automóvel maior quantidade de energia do que sai e, em consequência, seu interior fica aquecido. As estufas para o cultivo de vegetais se baseiam no mesmo processo. O telhado feito de vidro ou plástico transparente deixa entrar mais energia do que sai e, consequentemente, a temperatura interna fica maior que a externa. Veja abaixo o esquema de uma estufa com paredes e telhados de vidro ou plástico.

3 O que é efeito estufa A presença de alguns gases na atmosfera terrestre dióxido de carbono (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), monóxido de dinitrogênio (N2O) e clorofluorocarbonos faz com que ela atue, em escala global, como se fosse o telhado de uma estufa. Parte da energia proveniente do Sol fica aprisionada na Terra, fazendo com que a temperatura do planeta seja superior àquela esperada se tais gases não estivessem presentes na atmosfera. Esse processo, que contribui para o aquecimento da Terra, é denominado efeito estufa. Se não fosse pelo efeito estufa, na escala em que atualmente ocorre, poderia não haver vida na terra. Sem ele, as temperaturas médias nos diversos locais do nosso planeta seriam significativamente mais baixas. Praticamente toda a água estaria congelada e não haveria possibilidade de existir vida, tal como a conhecemos. O clima nas diversas regiões da Terra é diretamente influenciado, portanto, pelo efeito estufa. Um aumento na concentração dos gases relacionados a ele implicaria elevação da temperatura média do planeta e mudanças climáticas mundiais. Atividade humana e intensificação do efeito estufa Em 1896, o químico sueco Svante August Arrhenius percebeu que a temperatura atmosférica da Terra está relacionada com seu conteúdo de CO2 e previu que um aumento na concentração desse gás provocaria aumento da temperatura atmosférica. Em 1958, a equipe do laboratório de Mauna Loa, no Havaí, passou a realizar uma série de medidas periódicas dos níveis atmosféricos de CO2. Tais medidas, obtidas desde então, revelam que a concentração de CO2 na atmosfera aumentou de 315 ppm (partes por milhão) em volume, no ano de 1958, para cerca de 370 ppm, no final do século XX. Esse aumento é atribuído fundamentalmente a dois fatores: à queima de combustíveis fósseis, lançando na atmosfera mais de vinte bilhões de toneladas de CO2 anualmente; às queimadas em florestas, para dar lugar à agricultura, contribuindo, de acordo com estimativas, com mais de um bilhão de toneladas anuais de CO2. Embora os oceanos desempenhem um importante papel ambiental ao absorver parte desse CO2, mantendo-o dissolvido na forma de carbonato (CO3 2- ) e bicarbonato (HCO3 - ), a maior parte do CO2 se acumula na atmosfera. Nos últimos cem anos, a temperatura média do planeta sofreu um incremento de aproximadamente 0,7 C (há controvérsias sobre o valor exato, mas o que importa é que houve um aumento). Muitos cientistas atribuem esse aumento à elevação dos níveis atmosféricos de CO2. Em outras

4 palavras, a atividade humana estaria provocando um aquecimento global do planeta, ou seja, uma intensificação do efeito estufa. O esquema abaixo mostra o aumento da temperatura global e o aumento da concentração de CO2. Um aumento na temperatura global pode desencadear uma série de eventos calamitosos. O derretimento de parte das calotas polares e geleiras e a dilatação térmica dos oceanos provocaria aumento do nível das águas, inundando grandes extensões de terra e muitas cidades litorâneas desapareceriam. Além disso, por causa das mudanças climáticas provocadas pelo aquecimento global, muitas regiões seriam transformadas em desertos e outras seriam assoladas por chuvas torrenciais e inundações. Embora os modelos climáticos desenvolvidos pelos cientistas sobre um possível aquecimento global possam falhar em suas previsões, a comunidade científica mundial começou um movimento de alerta quanto ao nível de emissões de gás carbônico e contínuo aumento de sua concentração atmosférica. Em foco... O passado de nossa atmosfera registrado no gelo A concentração de gás carbônico na atmosfera é determinada e monitorada desde Mas como saber a sua concentração em épocas anteriores? Você já examinou um cubo de gelo e notou que ele é esbranquiçado? Esse esbranquiçado são bolhas de ar aprisionadas quando a água solidificou. A análise desse ar permite saber sobre o passado de nossa atmosfera. Retirando amostras de gelo na Antártida e na Groenlândia, é possível analisar a concentração de gás carbônico no ar aprisionado no gelo. Dependendo da profundidade da qual a amostra é retirada, podemos saber a

5 idade da atmosfera analisada e determinar a composição atmosférica de até 160 mil anos atrás. Por esse método registrou-se que a concentração de gás carbônico permaneceu constante desde a última época glacial, há 10 mil anos, até a Revolução Industrial. A partir desta até nossos dias, cerca de 300 anos, essa concentração aumentou, aproximadamente, 25%. Significado de representações como CFC-11 e CFC-12 Os clorofluorcabonetos são representados por CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC- 111, CFC-112, etc., que indicam o número de átomos de carbono, hidrogênio, cloro e flúor na molécula do halogênio orgânico. Esse sistema de representação é conhecido como regra dos 90. Se somarmos 90 ao número de representação, o primeiro dígito representa o número de átomos de carbono (C), o segundo, o de átomos de hidrogênio (H) e o terceiro, o de átomos de flúor (F). O número de átomos de cloro é calculado pela expressão 2(C+1) H F ou, simplesmente, pela contagem das ligações que faltam para estabilizar a molécula. No caso do CFC-111, temos = 201: ele possui dois átomos de carbono, não apresenta hidrogênio, possui um átomo de flúor e cinco átomos de cloro. Cl Cl Cl C C F Cl Cl Biogás Num brejo, quando animais e vegetais morrem, acabam indo parar dentro da lama, onde vão sofrer decomposição ou, como se diz popularmente, vão apodrecer. A decomposição desses restos, feita por microrganismos nesse ambiente sem oxigênio, é chamada de decomposição anaeróbica. Ela envolve muitas reações químicas nas quais se formam alguns gases: CH4, CO2, H2S etc. Uma dessas reações é a fermentação da celulose, substância presente em grande quantidade nos vegetais: (C6H10O5) n + nh2o 3n CH4 + 3n CO2 Fórmula da celulose (n = número muito grande) O fato de o metano ser liberado em grande quantidade nesse processo fermentativo que ocorre em brejos lhe valeu o conhecido nome de gás dos pântanos.

6 Em minas de carvão, também é comum ocorrer desprendimento de metano (combustível), que, juntamente com o O2 do ar, forma uma mistura altamente explosiva chamada de grisu. Basta uma faísca para provocar a explosão (combustão violenta). Já que o gás dos pântanos é combustível, não seria possível aproveitálo como fonte de energia? A resposta é sim. Isso pode ser feito colocando restos de animais e vegetais em um grande recipiente fechado, chamado de biodigestor, dentro do qual microrganismos se encarregarão de provocar a decomposição anaeróbica, liberando uma mistura gasosa (CH4, CO2, H2S etc.) conhecida como biogás. É o mesmo processo que o corre nos pântanos. Os gases CH4 e CO2 não têm cheiro; H2S tem o desagradável odor de ovo podre. Quanto à inflamabilidade, CH4 e H2S são combustíveis; CO2 não é. Na produção de biogás podem ser usados bagaço de cana, sobras de comida, casca de frutas, fezes etc. Esses restos são chama dos de biomassa. O termo biomassa também é empregado para a lenha, o carvão vegetal e qualquer outro combustível não fóssil proveniente da natureza viva. Dessa forma, boa parte do lixo urbano e até mesmo do esgoto residencial pode ser aproveitada na produção de biogás. Algumas fazendas e cidades brasileiras já exploram esse recurso. Após a liberação do biogás, vão sobrar, dentro do biodigestor, os resíduos da decomposição, que serão usa dos como adubo (fertilizante). O descarte do lixo O lixo e seu destino Se uma casa colocar na rua um saco de lixo por dia, de segunda a sábado, serão seis sacos por semana. Em um mês serão 26 ou 27 sacos. Em seis meses, 156 sacos. Em um ano, serão 313. Imagine a quantidade de lixo produzida pela cidade toda. Para onde vai tanto lixo? Lixão Um método barato para se livrar do lixo é jogá-lo em um grande terreno. Tal local é denominado lixão, lixeira ou vazadouro. Os restos de comida presentes no lixo permitem que seres vivos se desenvolvam nos lixões. Alguns deles merecem nossa atenção: microrganismos, ratos, baratas e moscas. Os ratos, as baratas e as moscas podem transportar nos seus corpos os microrganismos patogênicos (causadores de doenças). Assim, esses animais atuam como transmissores de doenças para as pessoas que moram nas proximidades do lixão. Alguns exemplos dessas doenças são a leptospirose, a hepatite, a febre tifoide e a amebíase.

7 Os restos de comida presentes no lixo sofrem decomposição sob a ação de enzimas liberadas pelos microrganismos. Isso produz mau cheiro nas vizinhanças do lixão. Além disso, quando chove, a água se mistura com os resíduos produzidos pela decomposição desses restos de comida. O líquido resultante dessa mistura é chamado de chorume. Ele se infiltra na terra, podendo contaminar o lençol de água. Pessoas nas vizinhanças que utilizem água de poço obterão água contaminada. A imagem abaixo mostra um lixão localizado em Campinas SP. Lixões favorecem a propagação de doenças e são focos de contaminação do solo, da água e do ar. Aterro sanitário Para tentar evitar os riscos relacionados aos lixões, foram criados os aterros sanitários. Neles, o lixo que é despejado diariamente é compactado e depois coberto com uma camada de terra, que evita o mau cheiro e reduz a presença de ratos, baratas e moscas. Para impedir que o chorume chegue ao lençol de água, a parte de baixo dos aterros mais modernos é revestida com plástico. Há tubos que retiram o chorume que se acumula na parte de baixo do aterro e o encaminham a tanques de tratamento. A decomposição microbiana dos restos de comida produz gás metano, podendo causar explosões graças à sua inflamabilidade. Por isso, existe uma tubulação no meio do lixo que permite que o gás escape e seja queimado, deixando de oferecer perigo. Embora os aterros sanitários sejam melhores que os lixões, muitas cidades brasileiras ainda não os possuem. Por causa de suas características especiais, são mais caros que os lixões. Há localidades em que o lixo é descartado em aterros controlados, que são uma forma intermediária entre os lixões e os aterros sanitários. Neles, o lixo é coberto com material inerte, como terra ou argila. Mas normalmente não há impermeabilização do solo, tratamento de chorume ou captação dos gases gerados. A imagem a seguir mostra um aterro sanitário localizado em São Paulo. Aterros são projetados para minimizar os problemas trazidos pelos lixões.

8 Incineração do lixo A incineração (queima até reduzir-se a cinzas) do lixo é feita num gigantesco forno. Ao final, restam cinzas que são levadas ao aterro sanitário. Um dos problemas sérios do lixo é que ele ocupa muito espaço, e como o volume dessas cinzas é cerca de dez vezes menor que o volume do lixo que foi queimado, a incineração ajuda a resolver a questão de espaço. No entanto, a incineração também apresenta seus problemas. Queimar o lixo é mais caro que enterrá-lo. Além disso, quando o lixo é queimado, produz gases tóxicos. Nas grandes cidades, onde o ar já é bastante poluído, a incineração agrava ainda mais a poluição. Entre as substâncias prejudiciais à saúde liberadas nesse processo estão os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos de anéis conjugados, altamente cancerígenos. O reaproveitamento do lixo Compostagem Os restos alimentares presentes no lixo podem ser transformados em adubo e biogás. Isso é feito nas usinas de compostagem do lixo. Nelas, os caminhões de coleta despejam o lixo coletado. Um grupo de funcionários se encarrega de retirar os pedaços de plástico, papel, papelão, vidro e metal. Após essa separação, o que sobra é colocado dentro de grandes tubos giratórios onde fica por cerca de cinco dias. Durante esse tempo, microrganismos atuam na decomposição dos restos de comida, folhas, gravetos de madeira e outros materiais biodegradáveis, transformando-os em um material escuro (com aparência de farelos de bolo de chocolate). Tal material é denominado composto e serve para ser colocado no solo, como adubo. É útil em solos que foram muito usados pela agricultura e perderam os nutrientes de que as plantas precisam para seu desenvolvimento. Durante a compostagem, quando os microrganismos estão atuando na decomposição do lixo, é produzida uma quantidade apreciável de biogás, constituído principalmente por metano. Ele pode ser aproveitado por indústrias

9 ou para a geração de termoeletricidade. Caso não seja aproveitado, o biogás é queimado na própria usina de compostagem para evitar o risco de explosões. Reciclagem A reciclagem é o processo que permite reaproveitar papel, vidro, plástico e metal que tenham sido descartados como lixo, transformando-os em novos objetos. Ao reciclar: diminuímos a quantidade de lixo e, portanto, reduzimos o problema trazido por ele (necessidade de espaço nos aterros sanitários etc.); poupamos dinheiro, pois obter plástico, papel, vidro ou metal a partir de matériaprima natural custa mais do que se reaproveitarmos o que já existe; conservamos os recursos naturais, como as árvores (usadas para fabricar papel), o petróleo (matéria-prima para os plásticos) e os minérios (que permitem obter metais). Os materiais destinados à reciclagem devem estar separados do resto do lixo. Se vidro, metal, plástico, papel e restos de comida estiverem juntos num mesmo saco de lixo, haverá a necessidade de que funcionários separem esses componentes para que sejam enviados às indústrias que os reciclam. Isso custa tempo e dinheiro. Para facilitar, algumas cidades brasileiras já implantaram a coleta seletiva de lixo. Ela consiste em incentivar a população a separar, em suas casas, os componentes do lixo em pelo menos duas categorias: lixo reciclável (vidro, metal, plástico, papéis) e lixo não reciclável (resíduos alimentares etc.). Diferentes caminhões de coleta apanham esses materiais. O processo é trabalhoso e caro, mas a reciclagem permite fazer uma economia que pode compensar esses gastos. Além disso, a reciclagem deve ser incentivada, porque é uma importante forma de preservar o ambiente e a qualidade de vida. As imagens abaixo apresentam a coleta seletiva do lixo e a reciclagem. O mapa abaixo mostra a distribuição em porcentagem dos municípios com serviço de coleta seletiva de lixo no Brasil:

10 Em foco... Medidas que podem ser implantadas em nosso dia a dia para reduzir a produção de lixo e estimular o consumo consciente Participe de programas de coleta seletiva [...]. Evite comprar legumes, frios e carnes em bandejas de [poliestireno expandido] [...]. Procure produtos que tenham menos embalagens ou utilize aqueles que tenham embalagem reciclável. Quando for comprar presentes, evite a utilização de embalagens em excesso. Quando for fazer compras no supermercado e feiras, leve a própria sacola [...]. Evite comprar produtos embalados em PETs (garrafas de plástico), preferindo, sempre que possível, garrafas de vidro [retornáveis]. Compre o suficiente para o consumo, evitando desperdício de produtos e alimentos. Ponha no prato só o que você realmente for comer[...]. Utilize a frente e o verso do papel para escrever. Reaproveite vidros de geleia, maionese, massa de tomate etc. Participe de bazares e feiras de troca [...].

11 Doe móveis, roupas, utensílios domésticos e brinquedos para instituições beneficentes ou famílias carentes. Quando possível, utilize o lixo orgânico para compostagem de jardins e hortas caseiras. Controle o uso da água: não deixe a torneira aberta à toa, abrir e fechá-la várias vezes é melhor do que deixar a água correr sem necessidade. Desligue a TV se não estiver realmente assistindo e a luz do lugar onde não houver alguém. Lembrete: A maior parte do que jogamos fora não é sujo, fica sujo depois de misturado. Se você separar antes os materiais que podem ser reciclados, a quantidade de lixo a ser coletado é muito menor. Cidadania e Desenvolvimento Sustentável O ser humano tem meios para reduzir o problema ambiental criado pelo lixo que ele mesmo produz. No entanto, para que os métodos da compostagem e da reciclagem sejam utilizados de forma generalizada, há necessidade de investimentos por parte do governo e também das indústrias. O desenvolvimento de nossa sociedade deve ser sustentável, ou seja, deve acontecer de tal forma que não cause prejuízos ao ambiente e à qualidade de vida, presente e futura, da humanidade. Por esse motivo é importante que você, cidadão, se interesse desde cedo pelas questões ligadas à nossa qualidade de vida. Conhecer os problemas é o primeiro passo para poder posicionar-se com relação a eles. Os cidadãos têm o direito e o dever de participar das decisões que afetem seu país.

12 Saneamento básico, alimentação adequada, saúde, emprego e instrução escolar para todos são alguns pontos importantes para assegurar qualidade de vida para a população. O desenvolvimento de um país deve ser acompanhado por todos esses aspectos, pois, caso contrário, não estará havendo verdadeiro progresso do povo e da nação. Referências Bibliográficas HARTWIG, Dácio Rodney; SOUZA, Edson; MOTA, Renato Nascimento. Química Orgânica. Ed. Scipione,v.3, São Paulo, NÓBREGA, Olívio Salgado; SILVA, Eduardo Roberto; SILVA, Ruth Hashimoto. Química - Volume único. Ed. Ética, São Paulo, PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite. Química na abordagem do cotidiano. Ed. Moderna, v.3, São Paulo, USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume único. Ed. Saraiva, São Paulo, 2013.