Introdução O que a indústria química faz? Antes de detalhar qualquer processo da indústria química, é necessário esclarecer o que faz a indústria química. Pois bem, ela transforma substâncias que existem na natureza em produtos úteis para a vida que levamos no mundo moderno. Todos os dias, utilizamos materiais fabricados pela indústria química: alimentos; remédios; veículos de transporte; aparelhos de comunicação, como o telefone e a televisão; roupas; inúmeros objetos de plástico; vários tipos de tintas, etc. Embora alguns produtos citados não venham diretamente da indústria química, tudo isso é fabricado com substâncias produzidas por ela. Não é difícil perceber, nos jornais e na televisão, notícias veiculadas sobre acidentes com produtos químicos. Esses acontecimentos talvez levem as pessoas a pensar que seria melhor acabar com essas indústrias. Mas, se acabarmos com as indústrias químicas, como vamos fabricar os plásticos, o papel para jornal, livros e revistas ou os remédios de que necessitamos? Como foi dito acima, todos são advindos de reações químicas. Na realidade, a indústria química faz as transformações de substâncias em escala industrial. Transforma as substâncias que se encontram na natureza, e que não podem ser usadas diretamente, em substâncias com as características que queremos. Assim, podemos obter produtos farmacêuticos, perfumes, cosméticos, sabões e detergentes, defensivos agrícolas, fertilizantes, tintas, entre tantos outros produtos essenciais à sociedade (Figura 1).
Agricultura Consumo e bem -estar das famílias Indústria Química Pecuária Alimentos e bebidas Automobilística Aviação Produtos farmacêuticos Higiene pessoal, perfumaria e cosméticos Produtos químicos de uso industrial Produtos inorgânicos Cloro e álcalis Intermediários para fertilizantes Gases industriais Produtos orgânicos Petroquímicos básicos Intermediários para plásticos/resinas termofixas/fibras sintéticas/detergentes/ plastificantes Corantes e pigmentos Solventes industriais Plastificantes Defensivos agrícolas Adubos e fertilizantes Tintas, esmaltes e vernizes Construção civil Embalagens Eletroeletrônicos Sabões e detergentes Máquinas e equipamentos Resinas e elastômeros Produtos e preparados químicos diversos (aditivos, colas, catalisadores e outros) Petróleo e gás Móveis Outros Papel e celulose Têxtil Calçados e artigos de couro Figura 1 Capilaridade da indústria química nos diversos setores da sociedade. Para fabricar as substâncias e os produtos que nos interessam, é preciso fazer várias conversões químicas e/ou físicas. Compostos como ácido sulfúrico, hidróxido de sódio, ácido clorídrico e cloro, por exemplo, são comumente usados para fazer essas reações. Esses compostos não aparecem no produto final que nós usamos, mas sem eles é impossível produzir as substâncias que nos interessam. A indústria química fabrica substâncias que não são usadas diretamente pelo público. Mas, sem essas substâncias, não é possível fabricar os produtos que nós usamos. O ácido sulfúrico, por exemplo, é uma das substâncias mais importantes da indústria química, pois é fabricada em maior quantidade no mundo. No Brasil, o consumo de ácido sulfúrico é de pouco mais de 30 kg por pessoa. O leitor pode estar pensando Eu nunca usei sequer um grama de ácido sulfúrico. Na realidade, será raro ver alguém usando o ácido sulfúrico de maneira direta, mas ele é usado, por exemplo, na fabricação de adubos. Quando você come alguma coisa derivada de uma planta que foi adubada, você está consumindo ácido sulfúrico indiretamente. O mesmo acontece com outros produtos químicos. Dificilmente você vai ver alguém usando hidróxido de sódio ou amônia por aí. Aliás, isso acontece com a grande maioria dos produtos químicos. Química industrial É também o caso da água usada para fabricar latas de refrigerantes. A lata que nós usamos não tem água, mas foi necessária muita água para fabricá-la (em torno de 1000 L de água para cada kg de alumínio produzido). Sem a água, portanto, não seria possível fabricar a lata. Outra questão importante a se observar é que as indústrias químicas geram produtos que são usados por muitas outras indústrias e em grandes quantidades. Como os custos de instalação e operação das fábricas são bastante altos, não vale a pena montar fábricas para produzir quantidades pequenas. 14
Além disso, dificilmente se monta uma indústria química sozinha, em um lugar isolado. Geralmente, existem várias fábricas instaladas muito perto umas das outras. Quando se faz uma reação para fabricar uma substância, comumente se formam outras substâncias que não interessam. Assim, é bom que se tenha uma fábrica por perto que use essa outra substância. Esse processo pode baratear o custo da fabricação, já que a primeira fábrica está descartando o produto. Por outro lado, também ajuda a resolver problemas ambientais, porque esses produtos não são jogados fora. O local para se instalar uma indústria química tem de ser muito bem pensado, porque precisa ficar perto da matéria-prima, do consumidor e da fonte de energia. A indústria química consome muita energia, tanto na forma de calor como na forma de eletricidade. A localização da indústria está relacionada com o custo do produto: custa caro transportar matérias-primas, energia e o próprio produto fabricado. Por isso, vemos muitas fábricas juntas, uma usando como matéria-prima o produto final da outra, como ocorre nos distritos ou polos industriais. A indústria química no Brasil: um breve relato Uma vez esclarecido o que faz a indústria química, é importante que o leitor tenha uma breve noção de como ela está presente no Brasil. A indústria química no Brasil começou a ser implantada em grande escala na década de 1970 com a montagem do parque petroquímico brasileiro. Procurando proteger o mercado interno, visou à substituição de importações de derivados petroquímicos que ocorriam de forma massiva naquela época. As instalações de fábricas de química fina, produtos com maior valor agregado, ocorreram nas décadas seguintes. Passados 40 anos, somos menos dependentes das importações de derivados petroquímicos embora elas ocorram, mas em menor proporção. Contudo, a química fina ainda tem muito a crescer, dada a quantidade e a qualidade das pesquisas científicas desenvolvidas nas universidades brasileiras nas últimas décadas. A maioria das indústrias químicas do Brasil está nas regiões sul e sudeste, sendo o estado de São Paulo o que possui o maior número de fábricas de produtos químicos instaladas. A discrepância que existe entre o número de fábricas instaladas em São Paulo em relação aos demais estados brasileiros pode ser observada na Figura 2. Dados de 2009 da Associação Brasileira da Indústria Química (ABIQUIM) * indicam que há no Brasil um total de 1051 fábricas de produtos químicos, levando em consideração apenas as registradas no Guia da Indústria Química Brasileira. Essas fábricas produzem um faturamento líquido que coloca o Brasil na nona posição no ranking mundial das indústrias químicas (Tabela 1), estando à frente da Rússia e da Índia e de países que sediam empresas importantes, como a Holanda, a Bélgica e a Suíça. * ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA. A indústria química: estatísticas. São Paulo: Abiquim, 2009. Disponível em: <www.abiquim.org.br/pdfs/esta.pdf> Acesso em: 20 set. 2011. Introdução 15
600 75 73 71 67 56 32 15 12 8 SP RJ RS BA MG PR SC PE CE GO 10 principais estados Figura 2 Principais polos da indústria química no Brasil. Fonte: Associação Brasileira da Indústria Química (2010). * Apesar das cifras bilionárias, ao longo dos anos, a indústria química brasileira tem apresentado uma balança comercial deficitária, isto é, importa mais do que exporta produtos químicos, como pode ser observado na Figura 3. Os motivos desse déficit requerem uma análise mais profunda de questões tributárias, do câmbio, do chamado custo Brasil, da falta de matérias-primas, entre outros fatores que fogem ao escopo desta obra. O segmento de intermediários para fertilizantes, por exemplo, contribui em parte para o déficit brasileiro de produtos químicos. A fabricação desses produtos não é suficiente para atender a demanda devido à falta de matérias- -primas no país, principalmente de cloreto de potássio, que hoje representa quase metade do valor da importação de intermediários para fertilizantes. De fato, cerca de um terço da pauta brasileira de importação é devido a fertilizantes, e outro terço baseia-se em plásticos e borrachas. Química industrial Contudo, a indústria química brasileira desfruta de uma situação bastante peculiar. No momento em que o aumento nos preços do petróleo é um fator de grande peso na rentabilidade da indústria química global, o Brasil torna-se autossuficiente nessa produção. Ao mesmo tempo em que a falta de gás natural é um fator decisivo na perda de competitividade da indústria química dos Estados Unidos, são feitas grandes descobertas de gás no Brasil, com destaque para a Bacia de Santos, vizinha ao maior centro consumidor do país. * ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA. A indústria química: apresentação sobre o setor. São Paulo: Abiquim, 2010. Disponível em: <www.abiquim.org.br/conteudo.asp?princ=ain>. Acesso em 20 set. 2011. 16
Tabela 1 Faturamento líquido da indústria química mundial Posição País Faturamento (US$ bilhões) 1 o Estados Unidos 674 2 o China 635 3 o Japão 286 4 o Alemanha 213 5 o França 135 6 o Itália 105 7 o Coreia 104 8 o Brasil 101 9 o Reino Unido 97 10 o Índia 93 11 o Holanda 66 12 o Espanha 65 13 o Rússia 64 Fonte: Associação Brasileira de Indústria Química (2009). * Além disso, o Brasil tem uma posição privilegiada como produtor agrícola e, consequentemente, de derivados da biomassa. No país, a alcoolquímica tem uma longa história e a glicerina hoje desponta como uma nova matéria-prima abundante e de baixo preço, que pode criar muitas oportunidades, seja por meio de processos catalíticos seja de processos fermentativos. 35,1 33,7 23,9 26,1 em US$ bilhões OFB 17,4 3,6 3,6 4,5 5,7 8,0 8,9 9,7 10,1 9,8 10,7 10,8 11,0 14,5 15,3 Importações 13,1 10,1 11,9 10,7 10,4 8,9 5,9 7,4 2,1 3,4 3,5 3,8 3,6 3,4 4,0 3,5 3,8 4,8 2,3 2,5 2,8 Exportações 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 (estimativa) Figura 3 Balança comercial da indústria química de 1991 a 2010. Fonte: Associação Brasileira da Indústria Química (2010). ** * ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA. A indústria química: estatísticas. São Paulo: Abiquim, 2009. Disponível em: <www.abiquim.org.br/pdfs/esta.pdf> Acesso em: 20 set. 2011. ** ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA QUÍMICA. A indústria química: apresentação sobre o setor. São Paulo: Abiquim, 2010. Disponível em: <www.abiquim.org.br/conteudo.asp?princ=ain>. Acesso em 20 set. 2011. Introdução 17
Como a disponibilidade de matérias-primas é um elemento-chave no sucesso da indústria química, pode-se afirmar que o Brasil tem hoje uma posição muito privilegiada e está sendo bastante bem explorado por todas as grandes empresas do setor, com investimentos bilionários, e por muitas empresas de porte médio ou pequeno. Perspectivas da indústria química Por outro lado, as grandes fronteiras da inovação estão produzindo uma revolução não só na indústria química. A substituição dos tubos de raios catódicos dos televisores por displays de cristais líquidos, plasma ou de emissão de luz faz desaparecer um importante mercado de materiais luminescentes; uma eventual eletrônica molecular fará reduzir a demanda pelas muitas substâncias usadas na microeletrônica baseada em silício, e assim por diante. Da mesma forma, a genômica tem trazido soluções para a agricultura, que implicam uma redução importante no consumo de defensivos e agroquímicos. Algumas necessidades humanas são muito perenes: alimentação, higiene, saúde, transporte, habitação, segurança, vestuário, cultura e lazer. A satisfação de todas essas necessidades exige o consumo de quantidades enormes e crescentes de substâncias químicas. Muitas destas, como o sabão, os fertilizantes, as substâncias usadas na purificação de água e tratamento de efluentes, são necessidades da vida civilizada e continuarão provavelmente a fazer parte de nossas vidas nos próximos séculos. Além disso, deverão ser produzidas em quantidades crescentes, na medida em que a população mundial aumenta, para que populações hoje miseráveis tenham alguma melhoria na sua qualidade de vida. Essa é uma das lições do que se passa hoje na China: uma mudança na gestão econômica do país provocou um imenso aumento na demanda por matérias-primas de todos os tipos, especialmente dos produtos químicos com reflexos no mundo todo. Há vários fatores de mudança na indústria química na atualidade. Os principais são as grandes fronteiras da inovação: a nanotecnologia, a biotecnologia e as tecnologias de informação e comunicação. Além disso, há o peso sempre crescente das preocupações ambientais que são hoje graves devido às mudanças climáticas, ao aumento nos preços do petróleo e do gás, ao sucesso nas novas tecnologias de produção de matérias-primas da biomassa e ao aumento do rigor das legislações de registro, controle e uso de produtos químicos. Química industrial Nanotecnologia A nanotecnologia está emergindo como uma das principais áreas de investigação, integrando a química e a ciência dos materiais e, em alguns casos, integrando ambas também à biologia para criar novas e inéditas propriedades que possam ser exploradas, vindo a constituir-se em oportunidades de mercado, com produtos eletrônicos, biomédicos e materiais de alto desempenho, todos nanoestruturados. A produção de fármacos associados à nanotecnologia é promissora 18
na elaboração de princípios ativos que agem diretamente nas células doentes, reduzindo efeitos colaterais indesejáveis. Biotecnologia Os impactos da biotecnologia na indústria química, por sua vez, são tão amplos e diversificados quanto os da nanotecnologia. As aplicações mais conhecidas que temos são as biotecnologias de processos e as genômicas. A produção de álcool etílico e outros produtos de biomassa, usando processos fermentativos ou não, é o exemplo mais clássico da biotecnologia de processos. Já na área genômica, temos a alteração genética de sementes de soja para que sejam mais resistentes a certas pragas ou, ainda, a fabricação de fibras poliméricas * baseadas na inserção de genes de aranhas em cabras, vacas ou outras espécies. Neste último caso, o leite desses animais transgênicos produz proteínas de teias de aranhas, que são reconhecidamente as fibras mais resistentes existentes em todo o mundo. Portanto, um rebanho desses animais, associado a uma usina de processamento do leite e extração de proteína de fibras, pode vir a competir com os produtores de fibras de carbono e outras fibras de alto desempenho. Tecnologia da informação (TI) As TI s sobre a inovação química se fazem sentir nos laboratórios, desde os robôs que realizam experimentos até as múltiplas técnicas de simulação e modelagem, de planejamento experimental, análise de resultados, reconhecimento de padrões e controle de processos. Além disso, o acesso à informação propriamente dito está muito mais fácil do que há 30 anos. O acesso a banco de dados internacionais, tais como informações sobre patentes industriais e artigos científicos, por exemplo, está hoje disponível na internet. Introdução 19