1 Introdução Em virtude do reconhecimento formal de que a Química está no centro de todos os processos que impactam o meio ambiente e com o objetivo de envolver a academia e a indústria química, a Environmental Protection Agengy (EPA), dos EUA, sugeriu, em 1992, o conceito de Química Verde, Química Responsável, ou Química Sustentável. Desde então, foram criadas diversas iniciativas voltadas para o desenvolvimento da Química Verde em nível mundial, a saber: (i) Green Chemistry Institute, afiliado à American Chemical Society (EUA); (ii) Green Chemistry Program, da Environmental Protection Agency (EUA); (iii) Green Chemistry Network, estruturada pela Royal Society of Chemistry (Reino Unido); (iv) Inter-University Consortium of Chemistry for the Environment (Itália); (v) Canadian Green Chemistry Network, resultante da afiliação ao Green Chemistry Institute (Canadá); (vi) Centre of Green Chemistry of Monash University (Austrália) e outras iniciativas na Alemanha, Japão, Espanha, Suécia, Rússia e, mais recentemente, no Brasil (CGEE, 2009). Segundo a Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), define-se Química Verde como o desenvolvimento e a utilização de produtos químicos e processos para reduzir ou eliminar o uso ou geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao meio ambiente (OECD, 1998). Apesar da crescente preocupação dos vários segmentos da sociedade com relação à sustentabilidade e responsabilidade social, a maior parte dos métodos convencionais empregados para a determinação de contaminantes em diversas matrizes apresenta efeitos deletérios, principalmente em função das grandes quantidades de substâncias tóxicas envolvidas nos múltiplos passos do processo analítico (Kloskowisk et al., 2007). A título de ilustração, a determinação de poluentes orgânicos persistentes (POP) e da poluição atmosférica, tão importantes quanto a depleção do ozônio estratosférico, só foi possível de ser identificada devido ao marcante progresso
13 dos procedimentos analíticos, que cada vez mais contam com técnicas instrumentais sofisticadas. Nesse contexto, o papel da Química Analítica não deve se restringir apenas à identificação, monitoramento ou controle de substâncias nos diferentes compartimentos ambientais, mas também deve ter relação com a prevenção da poluição na medida em que os próprios procedimentos de análise não prejudiquem o ambiente, tanto o meio abiótico quanto o biótico (Correa e Zuin, 2009). Vale lembrar que as preocupações relativas às análises químicas também incluem a segurança do analista e a eficiência energética e é nessa perspectiva mais ampla que se insere o conceito de Química Analítica Verde. Define-se essa subárea da Química Verde como o desenho, desenvolvimento e utilização de métodos de química analítica, visando reduzir ou eliminar o uso ou geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao ambiente (Keith et al., 2007). A busca de alternativas sustentáveis que possam minimizar os passivos acumulados e a oferta de soluções ecologicamente corretas e socialmente justas são desafios que se apresentam para a área acadêmica nos dias de hoje. Com a intenção de vencer esses desafios, instituições acadêmicas, órgãos governamentais e empresas vêm envidando esforços conjuntos, com resultados promissores. No Brasil, está prevista a criação da Rede Brasileira de Química Verde (RBQV), com o apoio de diversos órgãos governamentais, empresas e agências reguladoras, como: Ministério de Ciência e Tecnologia, MDIC, Finep, ANP, CGEE, Petrobras Biocombustíveis, Braskem e Abiquim. Ela será o principal mecanismo para implantação de uma estratégia nacional para o desenvolvimento de inovações no campo da Química Verde no país. A RBQV tem como missão mobilizar e desenvolver no médio e longo prazo a competência científica e tecnológica do país para a geração de inovações tecnológicas em Química Verde, visando reduzir impactos ambientais e alcançar a sustentabilidade ambiental, social e econômica (Finep, 2012). Dentre os objetivos permanentes da RBQV, destacam-se para fins da presente dissertação: promover o desenvolvimento tecnológico e inovação de produtos e processos limpos de acordo com os princípios da Química Verde, pela
14 mobilização de instituições de ensino e pesquisa, empresas do setor industrial ou de serviços, órgãos públicos ou privados; consolidar e expandir a infraestrutura de laboratórios e facilidades de pesquisa e suporte técnico em torno da visão estratégica de P&D em Química Verde para o país. Especificamente, em relação à Química Analítica Verde no Brasil, o Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes) já vem aplicando os critérios propostos pelo Green Chemistry Institute dos EUA para a definição de perfis verdes dos métodos que integram a base de dados National Environmental Method Index (NEMI). A avaliação consiste na aplicação de quatro critérios para definir o perfil verde de cada método, como será descrito em detalhe no capítulo 4 desta dissertação. A experiência do Cenpes, ao aplicar os critérios do Green Chemistry Institute, envolveu doze laboratórios e cerca de 100 profissionais. Cabe destacar também a criação, em 2010, do Grupo de Estudo e Pesquisa em Química Verde, Sustentabilidade e Educação, constituído no âmbito do Programa de Pós-Graduação em Química da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Esse Grupo formou uma parceria com pesquisadores de instituições científicas nacionais e internacionais, com o intuito de realizar estudos e pesquisas na área. Na esteira dos movimentos da implantação de iniciativas e programas de sustentabilidade ambiental conduzidos por instituições de ensino e pesquisa, a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC- Rio) criou em 2009 sua Agenda Ambiental. Esse documento programático reúne a visão de sustentabilidade de um grupo multidisciplinar de professores e alunos, tendo como base os princípios humanitários, científicos e éticos. Busca instituir um conjunto de práticas que permitam e estimulem a sustentabilidade e a qualidade de vida socioambiental no campus universitário. A adoção de métodos de Química Analítica Verde no âmbito da Universidade, particularmente no Departamento de Química, vem ao encontro da visão de sustentabilidade ambiental do campus, como preconizado na referida Agenda.
15 A presente dissertação se insere no contexto desse projeto interdisciplinar e visa contribuir para a elevação do número de métodos e práticas analíticas verdes adotadas pelo Departamento de Química da Universidade, em uma primeira instância. Seus resultados práticos poderão fundamentar a proposta de criação de um novo tópico na Agenda, sob a denominação Tecnologias limpas ou Tecnologias verdes. Essa proposição deverá ser encaminhada pelo PósMQI e pelo Departamento de Química ao Grupo de Pesquisa Universidade Sustentável da PUC-Rio e ao Núcleo Interdisciplinar de Meio Ambiente (NIMA) da Universidade. 1.1. Definição do problema de pesquisa A Agenda Ambiental da PUC-Rio deve ser vista de forma integrada e sistêmica, na qual os sete tópicos tratados compõem uma estratégia comum para a implantação de um sistema ambientalmente sustentável e socialmente solidário no espaço físico da Universidade. Considerando a importância crescente da Química Analítica Verde no cenário mundial e nacional, procedeu-se a uma análise de conteúdo da Agenda Ambiental da PUC Rio, para verificar o potencial de inserção de diretrizes e metas associadas ao tema. Essa análise indicou oportunidades em pelo menos três tópicos da Agenda, a saber: energia, materiais e resíduos. Isso posto, o problema da pesquisa a ser investigado norteia-se pela seguinte questão: Qual o potencial do Departamento de Química da PUC-Rio, em particular do Laboratório de Química Geral, quanto à adoção de práticas analíticas verdes, em conformidade com os princípios da Química Analítica Verde e critérios de perfil verde adotados nesse campo, em nível internacional?. questões: No seu desenvolvimento, a dissertação buscará responder às seguintes qual a importância da Química Analítica Verde no contexto do desenvolvimento sustentável das instituições de ensino e pesquisa? que metodologias analíticas desenvolvidas e empregadas em nível mundial vêm contribuindo para o avanço da Química Analítica Verde?
16 que ferramentas de avaliação do perfil verde dos métodos de Química Analítica vêm sendo propostas e implementadas em nível mundial?; quais os perfis verdes das práticas ministradas a alunos de graduação da PUC-Rio, pelo Laboratório de Química Geral do Departamento de Química, segundo sistemática que integra três ferramentas adotadas internacionalmente (pictograma NEMI e dois pictogramas complementares ao NEMI)?; quais são as práticas ministradas pelo Laboratório de Química Geral do Departamento de Química que poderão ser modificadas ou substituídas para atender aos princípios da Química Verde aplicáveis e a critérios definidos por instituições renomadas nesse campo? que proposições deverão ser endereçadas ao Departamento de Química e à Coordenação da Agenda Ambiental PUC-Rio, na perspectiva de tornar o campus da Universidade mais sustentável e contribuir para o avanço da Química Analítica Verde no Brasil?. 1.2. Objetivos: geral e específicos Com base no exposto, o objetivo geral desta dissertação é avaliar o potencial do Departamento de Química da PUC-Rio, em particular do Laboratório de Química Geral, quanto à adoção de práticas analíticas verdes, em conformidade com os princípios da Química Analítica Verde e critérios de perfil verde adotados nesse campo, em nível internacional. Em termos específicos, a dissertação busca: conceituar Química Analítica Verde e discutir sua importância no contexto do desenvolvimento sustentável das instituições de ensino e pesquisa; levantar as metodologias analíticas que estão sendo desenvolvidas e empregadas em nível mundial e que vêm contribuindo para o avanço da Química Analítica Verde ; identificar as principais ferramentas de avaliação do perfil verde de métodos analíticos que vêm sendo adotadas em nível mundial; descrever os perfis das práticas ministradas pelo Laboratório de Química Geral do Departamento de Química da PUC-Rio e avaliá-las segundo
N de publicações indexadas 17 sistemática que integra ferramentas adotadas internacionalmente (pictograma NEMI e dois pictogramas complementares ao NEMI); identificar as práticas hoje ministradas pelo Laboratório de Química Geral que poderão ser modificadas ou substituídas para incorporar procedimentos que atendam aos princípios da Química Verde aplicáveis e a critérios de perfil verde adotados nesse campo, em nível internacional; propor sugestões e recomendações ao Departamento de Química e à Coordenação da Iniciativa Agenda Ambiental PUC-Rio, na perspectiva de tornar o campus da Universidade mais sustentável e contribuir para o avanço da Química Analítica Verde no Brasil. 1.3. Motivação Na fase exploratória da presente pesquisa, uma consulta à base de dados Web of Science referente à produção científica nos temas Química Verde e Química Analítica Verde, no período 1990-2009, indicou que a última era ainda relativamente pouco explorada no contexto mais amplo de desenvolvimento da Química Verde em nível mundial (Figura 1.1). 3000 2500 Química Verde 2000 1500 1000 500 Conceito de QV Química Analítica Verde 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Ano Figura 1.1 Evolução da produção científica dos temas Química Verde e Química Analítica Verde Fonte: Elaboração própria. Consulta à base de dados Web of Science em 10 fev. 2010.
18 Como pode ser observado na Figura 1.1, a evolução da produção científica nos dois temas sinaliza um grande espaço para pesquisa e desenvolvimento no tema Química Analítica Verde. Esses resultados reforçaram a importância de se desenvolver estudos empíricos, voltados para a adoção cada vez maior de métodos analíticos limpos nos campi universitários, instituições de C&T, empresas e laboratórios governamentais. A motivação em relação ao desenvolvimento da pesquisa baseou-se nos seguintes fatos e circunstâncias: identificou-se nos cenários mundial e nacional uma tendência de crescimento da Química Analítica Verde ; houve forte interesse do Departamento de Química da PUC-Rio em colaborar, desde a fase de projeto da pesquisa, incluindo co-orientação da dissertação de mestrado; há grande potencial de aplicação em diversos departamentos da PUC- Rio, a partir de experiências de implantação bem sucedidas pelo Departamento de Química; o estudo poderá servir de embrião ou estímulo para a proposição de um conjunto de ações que contribuirão para o enriquecimento e materialização da Agenda Ambiental PUC Rio. 1.4. Metodologia A Figura 1.2 apresenta a sequência da pesquisa em suas três grandes fases: (i) exploratória e descritiva; (ii) pesquisa aplicada; (iii) conclusivo-propositiva. Segundo a taxonomia proposta por Vergara (2002; 2005), a pesquisa pode ser considerada, quanto aos fins, aplicada e descritiva. Quanto aos meios de investigação, foram utilizados os seguintes métodos: pesquisa bibliográfica, pesquisa documental e pesquisa de campo. O desenho da pesquisa mostra em cada uma das fases as sequências lógicas que foram seguidas e os métodos utilizados durante os trabalhos de investigação, conforme descrito a seguir.
19 Conceituação de Química Analítica Verde e sua importância para a sustentabilidade das instituições de ensino e pesquisa Levantamento do estado-da-arte da Química Analítica Verde Identificação de metodologias para avaliação do perfil verde de métodos de Química Analítica Caracterização do contexto institucional do estudo de caso: Laboratório de Química Geral do Departamento de Química da PUC-Rio Seleção e descrição das metodologias para avaliação do perfil verde de métodos de Química Analítica Definição das questões do caso, seleção do tipo de estudo e delimitação da unidade de análise Elaboração dos instrumentos de pesquisa Coleta, formatação e análise dos dados Descrição dos resultados: indicação de modificações em métodos tradicionais ou desenvolvimento/ adoção de novos métodos Conclusão do estudo de caso Elaboração das conclusões e recomendações para o Departamento de Química da PUC-Rio e estudos futuros Pesquisa bibliográfica e documental/ seleção da metodologia de avaliação Pesquisa de campo e estudo de caso Apresentação das conclusões e recomendações Fase 1 Pesquisa exploratória e descritiva Fase 2 Pesquisa aplicada Fase 3 Conclusiva/ propositiva Figura 1.2 - Desenho da pesquisa, seus componentes e métodos Fonte: Elaboração própria. 1.4.1. Fase 1: pesquisa exploratória e descritiva A pesquisa bibliográfica e documental, nessa primeira fase, teve por objetivo levantar trabalhos conceituais sobre o tema central da pesquisa, para em seguida identificar estudos e documentos sobre o estado-da-arte mundial da Química Analítica Verde. Buscou-se destacar a importância da Química Analítica Verde para as instituições de ensino e pesquisa e identificar metodologias para avaliação do perfil verde de métodos de Química Analítica. Ainda nessa fase, a partir do referencial teórico, buscou-se caracterizar o contexto institucional do estudo de caso, ou seja, o Departamento de Química da PUC-Rio, e o Laboratório de Química Geral, em particular, para em seguida selecionar a metodologia de escolha para avaliação do perfil verde das práticas ministradas pelo Laboratório de Química Geral do Departamento de Química da PUC-Rio.
20 1.4.2. Fase 2: pesquisa aplicada Após a revisão bibliográfica e documental que norteou a definição dos objetivos da pesquisa e a escolha da metodologia de avaliação mais adequada para o contexto da PUC-Rio, iniciou-se a fase da pesquisa aplicada propriamente dita (Fase 2). Nessa fase, validou-se no âmbito do Laboratório de Química Geral a adequação do uso do pictograma do National Environmental Method Index (NEMI), dos pictogramas complementares e da Matriz SWOT, adaptada para fins de aplicação no contexto da Química Analítica Verde (capítulo 4). Essa validação foi feita junto a pesquisadores do Laboratório de Química Geral, sob orientação do Professor José Marcus de Oliveira Godoy, do Departamento de Química da PUC-Rio. O desenvolvimento do estudo de caso compreendeu sete etapas, a saber: (i) definição das questões do estudo de caso; (ii) seleção do tipo de estudo; (iii) delimitação e caracterização da unidade de análise e seu contexto organizacional; (iv) elaboração da ferramenta para a pesquisa de campo (roteiro para as entrevistas e formulários para o diagnóstico); (v) coleta, formatação e análise dos dados; (vi) descrição dos resultados, com proposições de modificações em métodos tradicionais ou desenvolvimento/adoção de novos métodos analíticos; e (vii) conclusões do estudo de caso. No capítulo 5, apresentam-se em maior detalhe os procedimentos e os resultados alcançados ao longo do desenvolvimento do estudo de caso. 1.4.3. Fase 3: conclusivo-propositiva Nesta fase, elaboraram-se as conclusões da pesquisa e endereçou-se um conjunto de recomendações aos diversos atores interessados nos resultados desta pesquisa, especialmente ao Departamento de Química da PUC-Rio. Adicionalmente, encaminharam-se propostas de estudos futuros, como desdobramentos naturais da presente pesquisa.
21 1.5. Estrutura da dissertação A presente dissertação está estruturada em seis capítulos, compreendendo esta introdução. Dois capítulos de fundamentação teórica, dois capítulos correspondentes ao desenvolvimento e aplicação do modelo e o último capítulo contendo as conclusões da pesquisa. No capítulo 2, conceitua-se e discute-se a importância da Química Analítica no contexto do paradigma ecológico da Química, com especial atenção para a sustentabilidade das instituições de ensino e pesquisa. A partir das bases conceituais, apresentam-se os princípios da Química Verde diretamente associados à Química Analítica Verde, ressaltando-se a necessidade de se implementar ferramentas de avaliação do perfil verde dos métodos analíticos praticados por essas instituições à luz desses princípios. Na sequência, descrevemse, de forma sintética, as principais estratégias da Química Analítica Verde que poderão contribuir para a preservação ambiental e para a segurança dos pesquisadores e analistas químicos, em geral, e das instituições de ensino e pesquisa, em particular. Já no capítulo 3, apresenta-se o estado-da-arte da Química Analítica Verde, com o objetivo de fundamentar as proposições da fase de pesquisa aplicada. Na sequência, o capítulo 4 descreve as principais ferramentas de avaliação do perfil verde dos métodos de Química Analítica, concebidas e implementadas na última década, em nível internacional, com o objetivo de propor uma sistemática integrada de avaliação de perfis verdes que contemple: (i) a utilização do pictograma de perfil verde do National Environmental Methods Index (NEMI); (ii) adoção dos critérios risco ocupacional, consumo de energia e consumo de reagentes, em complementação ao pictograma de perfil verde do NEMI; (iii) análise do grau de atendimento aos princípios da Química Verde aplicáveis em cada caso; e (iv) uso da matriz SWOT (sigla em inglês correspondente ao acrônimo de forças (strengths), fraquezas (weaknesses), oportunidades (opportunities) e ameaças (threats) para avaliação estratégica da adoção de métodos de Química Analítica Verde. Tal sistemática serviu de base para a construção dos instrumentos de pesquisa de campo que foram aplicados
22 junto aos pesquisadores do Laboratório de Química Geral, do Departamento de Química da PUC-Rio, durante o desenvolvimento do estudo de caso - objeto do capítulo 5. O estudo de caso é descrito no capítulo 5 de acordo com as sete etapas descritas anteriormente na seção 1.4. Nesse capítulo, apresenta-se a unidade de análise (Laboratório de Química Geral do Departamento de Química da PUC- Rio), no contexto da sustentabilidade ambiental do campus universitário (Agenda Ambiental PUC-Rio). Descrevem-se os métodos e instrumentos de pesquisa adotados na fase de coleta e tratamento dos dados, com indicação dos especialistas entrevistados. Na parte central do capítulo, discutem-se os resultados obtidos com a aplicação da sistemática proposta no capítulo 4. Fornece-se um mapeamento dos perfis verdes das práticas ministradas pelo Laboratório de Química Geral, no sentido de identificar aquelas que deverão ser substituídas ou revisadas. Propõe-se um conjunto de sugestões e recomendações ao Departamento de Química e à Coordenação da Agenda Ambiental PUC-Rio, na perspectiva de tornar o campus da Universidade mais sustentável e contribuir para o avanço da Química Analítica Verde no Brasil. Finalmente, no capítulo 6, formulam-se as conclusões da pesquisa e encaminham-se propostas de estudos futuros, como desdobramentos naturais da presente pesquisa.