DISCIPLINA Indústria Química e Sociedade A evolução da indústria química Autores Ana Cristina Facundo de Brito Daniel de Lima Pontes aula 01
Governo Federal Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário de Educação a Distância Carlos Eduardo Bielschowsky Reitor José Ivonildo do Rêgo Vice-Reitora Ângela Maria Paiva Cruz Secretária de Educação a Distância Vera Lucia do Amaral Secretaria de Educação a Distância (SEDIS) Coordenadora da Produção dos Materiais Vera Lucia do Amaral Coordenadora de Revisão Giovana Paiva de Oliveira Coordenador de Edição Ary Sergio Braga Olinisky Projeto Gráfi co Ivana Lima Revisores de Estrutura e Linguagem Eugenio Tavares Borges Janio Gustavo Barbosa Jeremias Alves de Araújo José Correia Torres Neto Luciane Almeida Mascarenhas de Andrade Thalyta Mabel Nobre Barbosa Revisora das Normas da ABNT Verônica Pinheiro da Silva Revisores de Língua Portuguesa Cristinara Ferreira dos Santos Emanuelle Pereira de Lima Diniz Janaina Tomaz Capistrano Kaline Sampaio de Araújo Revisoras Tipográfi cas Adriana Rodrigues Gomes Margareth Pereira Dias Nouraide Queiroz Arte e Ilustração Adauto Harley Carolina Costa Heinkel Hugenin Leonardo Feitoza Roberto Luiz Batista de Lima Diagramadores Elizabeth da Silva Ferreira Ivana Lima José Antonio Bezerra Junior Mariana Araújo de Brito Priscilla Xavier Adaptação para Módulo Matemático Joacy Guilherme de A. F. Filho Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da publicação na Fonte. Biblioteca Central Zila Mamede UFRN Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material pode ser utilizada ou reproduzida sem a autorização expressa da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
Apresentação Esta disciplina visa fornecer ao aluno uma visão geral da indústria química, dos seus avanços desde a revolução industrial até os dias de hoje e a sua importância para a sociedade moderna e o mundo em que vivemos. Não poderemos deixar de discutir toda a questão de preservação do meio ambiente, afinal a industrial química é rotulada como a grande vilã da poluição mundial. Objetivos 1 2 Conhecer o surgimento da indústria química. Identificar sua importância no mundo atual. Aula 01 Indústria Química e Sociedade 1
A Indústria Química Nos últimos anos, a indústria química mundial vem passando por diversas transformações, motivadas principalmente pela globalização, concentração, a especialização e a descentralização geográfica. A globalização é reflexo da revolução nas comunicações e da abertura de mercados. Como consequência, a indústria padronizou seus produtos fazendo com que não ocorra uma relação direta entre o cliente e o fornecedor. A concentração referese ao processo de criação de empresas de grande porte, já a especialização são indústrias de grande porte que resolvem se especializar em algum setor, como na produção de resinas plásticas. A descentralização geográfica é um fenômeno novo para a indústria, como exemplo, temos a produção de derivados de gás natural. Atualmente, sua produção é realizada em países em que este insumo é excedente e, portanto, de baixo custo, anteriormente ele era deslocado para beneficiamento em outras indústrias. Estes fatores vêm ao longo dos tempos contribuindo para as transformações na indústria química. Vamos observar agora seus avanços ao longo do tempo. Surgimento da indústria Química A indústria química abrange a produção de petroquímicos, agroquímicos, produtos farmacêuticos, tintas, polímeros dentre outros. Para ser caracterizado como um produto de origem da indústria química o mesmo deve passar por processos químicos (reações químicas) que formam novas substâncias com características físico-químicas diferentes das substâncias iniciais. O processamento de matérias-primas também está incluso neste segmento da indústria. É importante lembrar que as indústrias de processamento de alimentos não são, em geral, incluídas no termo indústria química. O surgimento da indústria química se dá pela necessidade de complementação das atividades básicas ligadas à preservação e melhoria da vida humana. Como a química é uma ciência extremamente experimental, demorou certo tempo para dispor de recursos teóricos que permitissem realizar as previsões dos resultados e as condições necessárias para que as reações ocorressem. A partir daí a indústria química teve como iniciar suas atividades. A indústria química, compreendida como atividade industrial, praticamente só começou a existir no século XIX. O grande desenvolvimento e sucesso da indústria química têm como 2 Aula 01 Indústria Química e Sociedade
base dois pontos: a descoberta de novos produtos e de materiais (em ensaios dentro dos laboratórios) e a sua transposição para a escala industrial. O histórico da indústria química mundial corresponde à análise das vantagens competitivas, do sistema fi nanceiro e da política de patentes e incentivos governamentais, além é claro, dos avanços tecnológicos. Fonte: <http://www.agendasustentavel.com.br/images/image/artigos/ind%c3%bastria%20 Qu%C3%ADmica%20foca%20a%20Efici%C3%AAncia%20Energ%C3%A9tica.jpg>. Acesso em: 7 out. 2009. Figura 1 Pólo industrial A indústria Química - período 1850-1914 A Inglaterra, berço da revolução industrial, na metade do século XIX era o país mais industrializado do mundo. Possuía indústria têxtil, de sabões, de vidros e siderúrgicas. A produção desses materiais necessitava de quantidades grandes de ácidos e bases que foram supridas por várias indústrias na Inglaterra. A Inglaterra produziu em 1870 em torno de 590 mil toneladas por ano de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e 304 mil toneladas ao ano de soda cáustica, valores muito superiores a Alemanha (43 mil toneladas por ano). Isto só demonstra sua potencialidade na indústria química. A indústria de corantes fl oresceu rapidamente na Inglaterra: nos anos de 1859 a 1861 foram concedidas 26 patentes sobre a fabricação de corantes à base de anilina naquele país. Aula 01 Indústria Química e Sociedade 3
Ente os anos de 1870 e 1880, a Alemanha consegue atingir o ápice na indústria química, inicialmente, na área de corantes sintéticos e, logo depois, nos mais diversos campos. Essa mudança só foi possível devido às vantagens competitivas do seu governo que perdurou até a Segunda Guerra Mundial. A capacidade de administrar e de gerenciar foi outra vantagem dos alemães. Outro diferencial é que as indústrias químicas alemãs foram fundadas por químicos, como é o caso da conhecida empresa BASF, que foi fundada por August e Carl Clemm. Quando a indústria não era fundada por químicos, a contratação destes era realizada imediatamente, como foi o caso da BAYER, cujos fundadores são: Friedrich Bayer e Johann Weskott. A principal característica da indústria alemã é que sempre foi um químico a ocupar a principal posição executiva dentro da indústria, só muito recentemente essa tradição deixou de ser observada. Outro fator positivo para a indústria alemã foi a abertura do capital ao público, principalmente quando as necessidades de investimentos estavam aquém dos recursos de seus fundadores. Não podemos falar em avanço na indústria e na descoberta de novas tecnologias esquecendo-se do sistema educacional. Essa foi a principal vantagem competitiva de responsabilidade do governo, se não a mais importante. O sistema de ensino alemão sempre foi considerado um dos melhores da Europa. Desta forma, preparava melhor seus alunos para os cursos superiores. Por outro lado, a Inglaterra tinha poucas escolas boas de ensino médio e fundamental, implicando em um menor número de alunos preparados para o ensino superior. Na década de 1830 com a criação das Faculdades de Tecnologia ou Escolas Politécnicas na Alemanha, o país passou a ser considerado por muitos como o mais avançado do mundo, esta condição se prolongou por um século. Como consequência do desenvolvimento de novas tecnologias, a indústria alemã começou a preocupar-se em proteger suas invenções, inclusive para defender-se da concorrência local. Em 1877, o governo alemão publicou uma lei de patentes uniforme, que era válida para todo o país. Somente após este ano surgiram os primeiros laboratórios de pesquisa e desenvolvimento das grandes indústrias alemãs, como é o caso da BASF e Bayer. Percebe-se claramente durante este período que a indústria química mundial dividiu-se entre a Inglaterra, berço da indústria química e líder até a década de 1870, e a Alemanha, líder até a Segunda Guerra Mundial. Os Estados Unidos não trouxeram grande contribuição neste período, apenas reconheceu a Engenharia Química como uma área separada da Química e instituída pela Massachusetts Institute of Technology (MIT), em 1912. 4 Aula 01 Indústria Química e Sociedade
A indústria Química - período 1914-1918 Este período corresponde à Primeira Guerra Mundial, é muito importante para a indústria química, pois muitas descobertas ocorreram durante esses anos. Os ingleses reconheceram sua desvantagem perante a indústria química alemã, criando em 1915 um comitê de pesquisas científi cas e tecnológicas (Commitee for Scientifi c and Thecnhical Research) para tentar coordenar as atividades científi cas e suprir a lacuna na produção e desenvolvimento das indústrias. Um dos problemas para os ingleses era que os explosivos à base de TNT e TNP eram derivados da indústria do alcatrão, mais ligados à química de corantes, que não era tão desenvolvida na Inglaterra. A indústria alemã também passava por dificuldades, pois a Inglaterra havia imposto um bloqueio naval. Dessa forma, a Alemanha ficava impedida de receber matérias-primas, dentre elas o nitrato do Chile, utilizado na produção de ácido nítrico, de fertilizantes e explosivos. Em 1913, ocorreu a maior descoberta: a síntese direta da amônia a partir do nitrogênio do ar e do hidrogênio, desenvolvida por Fritz Haber (Universidade de Karlsuhe) e Carl Bosch (Basf). Em 1918, Fritz Haber recebeu o prêmio Nobel pela síntese da amônia e, em 1931, Carl Bosch pelo projeto e execução das reações catalíticas em alta pressão, cujos estudos foram primordiais para a síntese da amônia. Fonte: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/ imagens/010160081014-haber-bosch.jpg>. Acesso em: 7 out. 2009. Figura 2 Fotos de Fritz Haber e Carl Bosch ganhadores do Prêmio Nobel Aula 01 Indústria Química e Sociedade 5
Curiosidade Em 1908, o químico alemão Fritz Haber publicou o primeiro trabalho sugerindo a possibilidade técnica da síntese da amônia a partir do nitrogênio e do hidrogênio atmosféricos. Dez anos depois ele ganharia o Prêmio Nobel de Química por esta descoberta. Dois anos após o artigo inicial, em 1910, a empresa Basf comprou sua patente. Carl Bosch, engenheiro metalúrgico da empresa, transformou a possibilidade teórica prevista por Haber em uma realidade prática. Os aperfeiçoamentos renderiam a Bosch o mesmo Prêmio Nobel de Química em 1931. Processo Harber-Bosch O que passaria para história como o Processo Harber-Bosch daria início a uma nova fase não apenas da agricultura e da indústria mundiais, mas também da própria forma de vida de nossa civilização. Hoje, um século mais tarde, bilhões de pessoas são alimentadas graças a essa descoberta. Foi a síntese da amônia que permitiu o desenvolvimento dos fertilizantes químicos nitrogenados sintéticos que hoje garantem a produtividade de quase metade de toda a agricultura mundial. Mas também foi esse mesmo processo que colocou em movimento uma série de alterações ambientais que hoje nos afetam mais do que nunca, e que viabilizou muitas das armas que fomentaram os confl itos armados nesse seu primeiro século de história. Em 2008 ocorreu o aniversário de 100 anos desta descoberta! Fonte: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=100-anos-de-sintese-da-amonia--a-descoberta-que-mudou-omundo&id=>. Acesso em: 7 out. 2009. Com esta descoberta, os químicos alemães desenvolveram rapidamente o processo de produção de ácido nítrico através da amônia por oxidação catalítica. A produção deste país de produtos nitrogenados que era de 114 mil toneladas ao ano antes dessa descoberta, passou para 184 mil toneladas ao ano em quatro anos. 6 Aula 01 Indústria Química e Sociedade
No início da primeira guerra, julho de 1914, sete Estados já se achavam envolvidos diretamente neste confl ito: Áustria-Hungria, Rússia, Sérvia, Inglaterra, Bélgica, França e Alemanha. Em agosto do mesmo ano o Japão juntou-se aos Aliados e, em novembro, a Turquia aderiu às Potências Centrais. A guerra tomou um caráter mundial à medida que as colônias desses países se viram envolvidas, conforme mostrado no mapa abaixo. Figura 3 Mapa da Europa às vésperas da Primeira Grande Guerra Fonte: <http://www.netsaber.com.br/subsites/arquivos_artigos/144/144_1.jpg>. Acesso em: 7 out. 2009. Com o fim da guerra e a assinatura do tratado de Versalhes, a Alemanha perderia todas as suas fábricas químicas localizadas nos países aliados, teria de revelar todos os detalhes de seus processos químicos e todas as suas fábricas que produziam produtos químicos para a guerra seriam destruídas. Diante dessa situação, somente as empresas inglesas teriam o direito de fabricar corantes e medicamentos, os quais anteriormente eram protegidos por patentes. O tratado de Versalhes obrigava a Alemanha a entregar voluntariamente todo o seu estoque de medicamentos e corantes, fornecer aos países vencedores uma parte da sua produção por, no mínimo, durante cinco anos, pelo menor preço de mercado. Aula 01 Indústria Química e Sociedade 7
Atividade 1 1 2 3 Pesquise sobre o processo de produção da amônia descoberto por Harber-Bosch. Qual a importância da descoberta deste processo para a indústria química? Como saiu a indústria Química Alemã ao fi nal da Primeira Guerra Mundial? A indústria Química - período 1918-1939 Esse período caracterizou-se pela grande transformação na indústria química mundial, bem como pelas inúmeras políticas protecionistas, crises fi nanceiras, formação de grandes empresas e avanços no desenvolvimento de novos produtos. O governo Inglês, durante este período, estimulou o protecionismo na indústria química. Com o fi nal da guerra, o país conseguiu recuperar o seu atraso, a indústria química alemã estava em uma situação bastante difícil, como já comentado. Como estratégia para a melhoria dos lucros, a indústria alemã de corantes resolveu realizar uma fusão de todas as empresas nessa área, criando assim em 1925 a I.G Farenquantbenfabriken Aktiengesellschaft, grande IG ou ainda IG Farben, como fi cou conhecida. Os dois maiores químicos ocupavam os principais cargos desta empresa, Carl Bosch (Executivo da Basf) era o presidente executivo e Carl Duisberg (Executivo da Bayer), o presidente do conselho administrativo. Essa foi, durante muito tempo, a maior empresa exportadora da Alemanha. Para os ingleses este foi um golpe duro, entretanto buscaram uma alternativa semelhante, a fusão de indústrias químicas, para concorrer à altura com a empresa química alemã. Essa empresa recebeu o nome de Imperial Alkali Industries ou simplesmente ICI. Seu capital inicial foi cerca de 20% maior que da IG Farben. A ICI destinava a pesquisas e desenvolvimento uma taxa percentual muito maior que da empresa alemã. Esta, durante o período de 1926 a 1929, 8 Aula 01 Indústria Química e Sociedade
passou por difi culdades de investimento com a queda da bolsa de Nova York, pois tinha os Estados Unidos como um de seus maiores investidores. Mesmo com esses contratempos, a indústria alemã conseguiu um número maior de patentes nesse período que a empresa inglesa. O quadro 1 mostra algumas das principais descobertas realizadas pela indústria alemã. Quadro 1 Processos e Produtos químicos desenvolvidos ou aperfeiçoados pela IG Farben Produto Processo Inventor Oxoálcoois A partir de oleofinas, como monóxido de carbono e hidrogênio a alta pressão Otto Roelen Metanol Processo sintético a partir de coque Alwin Mittasch Mathias Pier Gasolina sintética Processo a alta pressão, a partir do carvão Friedrich Bergius Carl Bosch Gasolina sintética Processo a baixa pressão, a partir do carvão Franz Fischer Hans Tropsch Náilon 6 A partir da caprolactama Paul Schlack Poliuretanas A partir de haxametileno-diisocianato Otto Bayer Nesse período, os Estados Unidos proporcionou um marco, o desenvolvimento dos estudos para a transição de processos em batelada para processos contínuos, pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), um marco importante para a indústria de petróleo e petroquímica, ajudando o desenvolvimento de empresas norte-americanas como, por exemplo, Du Pont, Union Carbide, Dow, entre outras. O grande desenvolvimento econômico ocorrido nos Estados Unidos, neste período influenciou o crescimento da indústria química como conhecemos hoje. A Dupont, fundada em 1802, lança tintas inovadoras na indústria automobilística em 1923, mudando o conceito da época em pintura com secagem rápida, pois antes o tempo de secagem das tintas a óleo demorava cerca de 1 mês. Em 1927, resolve investir em polímeros e descobre o cloropreno, a primeira borracha sintética com propriedades aceitáveis. Depois veio o náilon (1934), um dos produtos de maior sucesso comercial no mundo. A Union Carbide desenvolveu o acetileno a partir do gasóleo. Outras pesquisas importantes foram: a produção de eteno, a cloridrina, o etilenoglicol, o oxido de eteno, a acetona, o etanol, o isopropanol, o butanol e éteres glicólicos. A Dow, outra empresa americana de porte que surgiu nessa época, iniciou a produção de soda cáustica e cloro; depois vieram: o cloreto de cálcio, o fenol, o cloreto de vinilideno e a etilcelulose. Foi também a primeira empresa a construir, em 1939, no Texas, uma unidade Petroquímica a céu aberto, sem possuir tubulações enterradas no solo. (SOARES, 2006, p. 26). Aula 01 Indústria Química e Sociedade 9
Resumo A indústria química inclui as indústrias que têm a ver com a produção de petroquímicos, agroquímicos, produtos farmacêuticos, polímeros, tintas e etc. Entre os anos de 1870 e 1880, a Alemanha consegue atingir o ápice na indústria química, inicialmente, na área de corantes sintéticos e, logo depois, nos mais diversos campos. O período correspondente à Primeira Guerra Mundial é muito importante para a indústria química, pois muitas descobertas ocorreram. Como a principal, podemos citar a síntese direta da amônia a partir do nitrogênio do ar e do hidrogênio. Com o fim da primeira Grande Guerra e a assinatura do tratado de Versalhes, a Alemanha sai completamente derrotada, principalmente sua indústria química, mas mesmo assim consegue erguer-se graças à fusão, criando a IG Farben. Os ingleses também resolvem fortalecer sua indústria promovendo a fusão. Os Estados Unidos proporcionaram um avanço nos processos em batelada para processos contínuos. Autoavaliação 1 2 Qual a definição de Indústria Química? Quais as principais indústrias que existiam no princípio da indústria química e qual o país era líder no mercado? 3 4 5 6 Qual a importância da primeira guerra mundial para a indústria química? Qual a influência dos Estados Unidos pós-primeira Guerra? Como foi a relação entre as indústrias Alemã e o capital americano? Qual a estratégia da indústria alemã para fortalecer sua indústria no pós-guerra? 10 Aula 01 Indústria Química e Sociedade
Referências CARRARA JÚNIOR, E; MEIRELLES, H. A indústria química e o desenvolvimento do Brasil. São Paulo: Metalivros, 1996. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE. Dados estatísticos da indústria brasileira. Rio de Janeiro, 2003. SOARES, Fábio Rubens. A educação ambiental na indústria química e petroquímica: uma refl exão em busca da excelência São Paulo. 157f. 2006. Dissertação (Mestrado em Sistema Integrado de Gestão) Centro Universitário Senac, São Paulo, 2006. Disponível em: <http:// biblioteca.sp.senac.br/links/acervo238409/fabio%20rubens%20soares.pdf>. Acesso em: 7 out. 2009. WONGTSCHOWSKI, P. Indústria química: riscos e oportunidades. 2. ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2002. Anotações Aula 01 Indústria Química e Sociedade 11
Anotações 12 Aula 01 Indústria Química e Sociedade