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O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

2009

Produção Didático-Pedagógica

Versão Online ISBN 978-85-8015-053-7Cadernos PDE

VOLU

ME I

I

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO – SEEDSUPERIENTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO – SUED

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL – PDEUNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE – UNICENTRO

NÚCLEO REGIONAL DE EDUCAÇÃO DE GUARAPUAVA

BERENICE APARECIDA DOS SANTOS

COMO A QUÍMICA EM NOSSA CASA PODE MODIFICAR O MEIO AMBIENTE

GUARAPUAVA

2010

1

PRODUÇÃO PEDAGÓGICA ÁREA DE CONHECIMENTO: QUÍMICA

BERENICE APARECIDA DOS SANTOS

COMO A QUÍMICA EM NOSSA CASA PODE MODIFICARO MEIO AMBIENTE

Produção Pedagógica a ser desenvolvido de acordo com as atividades previstas no Projeto de Intervenção Pedagógica na Escola- 2009, em conformidade com as orientações da Coordenação do Programa de Desenvolvimento Educacional-PDE/SEED, sob a orientação da professora da IES-UNICENTRO-Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava – PR.

Orientador: ProfA Dra Neide Hiroko Takata.

GUARAPUAVA

2010

2

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÂO Superintendência da Educação

Diretoria de Políticas e Programas Educacionais Programa de Desenvolvimento Educacional

PRODUÇÃO DIDÁTICO – PEDAGÓGICA DOS PROFESSORES PDE 2009

1. IDENTIFICAÇÃO

a) INSTITUIÇÃO DE ENSINO SUPERIOR: UNICENTRO – Universidade Estadual do Centro-Oeste

b) PROFESSOR ORIENTADOR DA IES: Profª Drª Neide Hiroko Takata.

c) PROFESSOR PDE: BERENICE APARECIDA DOS SANTOS

d) NRE: GUARAPUAVA

3

DEDICATÓRIA

“Repare que o amanhã é você ontem, então fortalecer a visão da Responsabilidade Socioambiental requer inspiração e sabedoria, importantes virtudes para a vida”. (Berenice Ap. Dos santos)

Dedico:

A Deus em primeiro lugar, por conduzir todos os meus passos e por me

capacitar para realizar este trabalho conduzindo às pessoas a melhores condições

de vida digna, feliz, expressando alegria e prazer na condição de ser humano.

Ao Paulo pelo amor, dedicação, apoio e compreensão nos momentos

difíceis, foi meu porto seguro, e as filhas Mariana e Ana Carolina, parceiras em tudo,

amor incondicional, em todos os momentos, para que se lembre que toda vitória

exige esforço, dedicação de corpo e mente, que tudo vale apena quando alma não é

pequena.

Aqueles que ousam, experimentam, motivam e buscam incansavelmente sair

do trivial, fazendo a diferença com a construção de um ensino, imprimindo caráter e

rigor científico, ao mesmo tempo lúdico, prazeroso, com o encantamento do

conhecimento,.

Em especial a minha orientadora que com toda sua dedicação ao trabalho,

sempre estava pronta a ajudar de forma pedagógica, contribuindo assim a todos os

questionamentos , interagindo de forma integral e participativa durante todo o

processo PDE, colocando sempre a importância da química em nossa vida.

4

SUMÁRIO

IDENTIFICAÇÃO 3DEDICATÓRIA 4FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 6TEMA 1 13

• POLÍMEROS 13• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 18• MÉTODO EXPERIMENTAL 19

LEITURA COMPLEMENTAR 22• SACOLAS OXI - BIODEGRADÁVEIS 22

TEMA 2 24• PILHAS E BATERIAS 24• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 45• QUESTÕES PARA PESQUISA E DISCUSSÃO 45

LEITURA COMPLEMENTAR 47• PILHAS: ONDE ESTÁ O PERIGO? 47

TEMA 3 49• LIXO DOMICILIAR 49• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 51• MÉTODO EXPERIMENTAL 52

LEITURA COMPLEMENTAR 54• O LIXO QUE NÃO É LIXO,É RECICLÁVEL OU NÃO RECICLÁVEL 54

TEMA 4 60• LÂMPADAS FLUORESCENTES 60• CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS 65• QUESTÕES PARA PESQUISA E DISCUSSÃO 65

LEITURA COMPLEMENTAR 66• BRASIL QUER ACABAR COM LÂMPADAS INCANDESCENTES 62

TEMA 5 73• ÓLEO COMESTÍVEL 73• CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS 82• MÉTODO EXPERIMENTAL 83

LEITURA COMPLEMENTAR 86• GORDURA TRANS OU ÁCIDOS GORDUROSOS TRANS 86

REFERÊNCIAS 87

5

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O enfoque ambiental tem sido tema de grande interesse nas discussões

mundiais sobre mudança climática , porque o mesmo influi em praticamente todos os

aspectos da vida do homem, como plantio, lazer, exploração de recursos naturais e a

própria continuidade da vida.

“Num prazo muito curto – e que se torna sempre mais curto – são

dilapidados patrimônios formados lentamente no decorrer dos tempos geológicos e

biológicos, cujos processos não voltarão mais. Os recursos consumidos e esgotados

não se recriarão. O desequilíbrio ecológico acentua-se a cada dia que passa” ( EDIL

MILARÉ, 2001, p . 38 ).

As instituições públicas, órgãos governamentais, empresários, industriais e até

mesmo proprietários rurais estão preocupados com a preservação do meio ambiente,

promovendo políticas de conservação ambiental, com a conscientização de seus

funcionários. Como se não bastasse, há uma infinidade de ONGs - Organizações

Não Governamentais centradas em um ambiente saudável com adoção de projetos

e medidas em caráter de urgência para resguardar um futuro ecologicamente

equilibrado.

Segundo Graeml (2006, p.123)

Ao inserir a variável ambiental em sua empresa, o empreendedor terá todas as condições objetivas para o sucesso ambiental de seu empreendimento, o que contribuirá para a conquista de mercados e clientes que exigem um novo relacionamento do ser humano com ambiente, em busca da melhoria da

qualidade de vida e de um planeta sustentável.

A excessiva utilização pelo homem dos recursos naturais, renováveis e não

renováveis e o descarte de resíduos destes recursos sem a devida responsabilidade

ambiental traduz em efeito estufa, aquecimento global, desmatamento de florestas,

poluição das águas e solos.

A Gestão Ambiental é formada por boas práticas pelas quais as empresas,

entidades educacionais busquem melhorar seus processos na tentativa de minimizar

os impactos causados ao ambiente por suas atividades.

Neste contexto, surge o conceito de sustentabilidade, definido em 1987 pelo

Relatório Brundtland elaborado pela Comissão Mundial de Meio Ambiente e 6

Desenvolvimento da ONU (Organização das Nações Unidas), da seguinte maneira:

"Desenvolvimento sustentável é aquele que atende às necessidades do presente

sem comprometer a possibilidade de as futuras gerações atenderem às suas próprias

necessidades".

Esse conceito apoia-se no tripé: atividade econômica, meio ambiente e bem-

estar da comunidade. A ideia do desenvolvimento sustentável é promover a harmonia

entre essas partes para melhorar a qualidade de vida das populações, equilibrar o

desenvolvimento socioeconômico entre os países, preservar e conservar o meio

ambiente e controlar recursos naturais essenciais, como água e alimentos.

Desde a década de 50 nos países desenvolvidos a questão ambiental

preocupava os ambientalistas visto que o conceito de sustentabilidade ligado à

preservação do meio ambiente é uma ideia recente, pois o fato é que a partir desta

época ficaram evidentes, o crescimento econômico e a industrialização pois

causavam ao meio ambiente,as dificuldades de manter o desenvolvimento de uma

nação pois começaria o esgotamento dos recursos naturais.

Na teoria econômica clássica a ideia de sustentabilidade se relacionava com

a expansão de um setor moderno, representado pela indústria e os serviços, que

englobasse os setores mais tradicionais, como a agricultura. Assim, de acordo com

Rostow (1963), "os surtos esporádicos de crescimentos seriam substituídos por uma

capacidade de acumulação endogeneizada através da consolidação de uma indústria

pesada, capaz de garantir internamente sua reprodução ampliada” (EGLER, 1993).

Este sistema seria garantido por uma crescente participação das poupanças

voluntárias na renda nacional. Com a expansão dos movimentos ambientalistas

tratou-se de definir desenvolvimento sustentável como a interação de crescimento

econômico e conservação da natureza (PROJETO ÁRIDAS, 1995).

Partindo da noção básica de desenvolvimento, qual seja: "A combinação da

expansão econômica persistente (crescimento) com a ampla difusão dos benefícios

deste crescimento entre a população". (GOMES,1995) formula uma definição

moderna e atual que combina desenvolvimento e sustentabilidade ecológica. Assim,

desenvolvimento sustentável pressupõe a expansão econômica permanente, com

melhorias nos indicadores sociais e a preservação ambiental.

7

No caso específico do trabalho a ser desenvolvido com alunos do Ensino

Médio Profissionalizante – Curso do Meio Ambiente, inicialmente será enfatizado a

importância de conscientizá-los a respeito da questão ambiental na atualidade, para

propor um trabalho coerente com a realidade local, bem como de acordo com os

recursos disponíveis.

A disciplina de Química, observa-se que muitos produtos/objetos

considerados descartáveis pela sociedade de consumo são passíveis de reciclagem,

ou ainda para produzir novos produtos. E isto é de extrema necessidade

considerando o quadro atual de nosso meio ambiente, pois tais materiais para se

reintegrar ao meio ambiente demoram muitos anos, até mesmo séculos, provocando

risco de vivermos num lixão em breve se não for tomada a devida providência, e esta

que não cabe somente ao pode público, mas a todo cidadão consciente de seu

papel neste contexto.

Responsabilidade Ambiental

A questão do lixo é encarada como um excelente instrumento de educação

ambiental, por fazer parte do cotidiano de cada um de nós.

A responsabilidade por um Meio Ambiente equilibrado não é papel somente

do Poder Público ou das empresas, unicamente, mas de cada cidadão. As ações têm

que partir de cada pessoa, e vão das ações mais simples às mais complexas, tendo

em vista melhores resultados na qualidade de vida das pessoas.

Segundo Rodrigues; Cavinatto (1997, p.8) :

A palavra Lixo, deriva do termo latim lix, significa “cinza”. No dicionário, ela é definida como sujeira, imundície, coisa ou coisas inúteis, velhas sem valor. Lixo, na linguagem técnica, é sinônimo de resíduo sólido e é representado por matérias descartadas pelas atividades humanas. Gerenciar lixo, na concepção da palavra significa cuidar dele do berço ao túmulo. Esta expressão, “do berço ao túmulo”, define muito bem como deve ser o gerenciamento do lixo nos dias de hoje: desde sua geração, seleção e disposição.

8

No enfoque de GRIPPI (2001 p.1) ao verificar fatos da história, nos

encontramos hoje em uma situação sem precedentes com relação ao lixo: nossos

espaços de reserva estão diminuindo e a Terra parece que está se tornando pequena

demais para a crescente população mundial. A pressão do homem sobre a Terra é

cada vez maior, causando desequilíbrio em seus ecossistemas, afetando até mesmo

a biodiversidade das espécies. A falta de avaliação de impactos ambientais para a

instalação de aterros contribui e omite este grave problema.

“Vi ontem um bicho, na imundície do pátio, catando comida entre os detritos.

Quando achava alguma coisa, não examinava nem cheirava: engolia com

voracidade. O bicho não era um cão, não era um gato, não era um rato. O bicho, meu

Deus, era um homem”(Manuel Bandeira,1948)

Portanto, a ideia do papel da Educação Ambiental na sociedade e em um

contexto histórico-cultural determinado, será privilegiado neste projeto, ao contrário

de uma visão conservadora baseada na mera transmissão de conteúdos

descontextualizados (CASTRO 2000 p.16):

A educação ambiental, através de sua especificidade, ou seja, de sua preocupação com a situação geral (mundial) e particular (regional, local), atende e retoma as finalidades amplas da educação. Devemos relembrar que integram essa especificidade o atendimento de fatores que interferem nos problemas ambientais, sob aspectos econômicos, sociais, políticos e ecológicos: a aquisição de conhecimento, de valores, de atitude, de compromisso e de habilidade necessários para a proteção de conduta orientada para a preservação e melhoria da qualidade do meio ambiente. (CASTRO E SPAZZIANI,1998, p. 195-6)

Até hoje, no Brasil, a maior parte dos resíduos recolhidos nos centros

urbanos é simplesmente jogada sem qualquer cuidado em depósitos existente nas

periferias das cidades conforme RODRIGUES; CAVINATTO (1997, p 10).

Embora as perspectivas dos seres humanos variam no espaço e no tempo, todo interesse humano se localiza em algum ponto no gráfico do espaço-tempo. A maioria da população mundial preocupa-se com questão que afetam somente a família ou os amigos, em períodos curtos de tempo. Outros olham mais á frente, ou tem visão mais ampla - uma cidade ou nação. Apenas muito poucas pessoas têm uma perspectiva global que se projeta em um futuro distante.

9

Na visão de RICHTER (1999 p.32) a contribuição que será dada está no

âmbito do trabalho educativo e informativo, conforme discorremos na metodologia, a

profundidade e consolidação das mudanças necessitam vir através da educação.

MÉTODOS QUE PROPICIEM O ENTENDIMENTO ACERCA DO PROBLEMA AMBIENTAL

As Diretrizes Curriculares(DCE) propõem uma prática pedagógica que leve à

integração dos conceitos científicos e valorize o pluralismo metodológico. Para isso é

necessário superar práticas pedagógicas centradas num único método e baseadas

em aulas de laboratório (KRASILCHIK, 1987) que visam tão somente a comprovação

de teorias e leis apresentadas previamente aos alunos.

Ainda conforme as Diretrizes Curriculares, ao selecionar os conteúdos para a

disciplina de Química, o professor deverá organizar o trabalho docente tendo como

referências: o tempo disponível para o trabalho pedagógico (horas/aula semanais); o

Projeto Político Pedagógico da escola, os interesses da realidade local e regional

onde a escola está inserida, a análise crítica dos livros didáticos de Química

disponíveis e informações atualizadas sobre os avanços da produção científica.

Na organização do plano de trabalho docente espera-se que o professor reflita

a respeito das relações a serem estabelecidas entre os conteúdos,os recursos

pedagógicos disponíveis,e as estratégias de ensino.

Para isso é necessário que os conteúdos específicos de Química: sejam

entendidos em sua complexidade de relações conceituais, não dissociados em áreas

de conhecimento físico, químico e biológico; e estabeleçam relações

interdisciplinares, envolvendo contextos tecnológico, social, cultural, ético e político.

O professor, como responsável pela mediação entre o conhecimento

científico escolar representado por conceitos e modelos e as concepções alternativas

dos estudantes, deve lançar mão de encaminhamentos metodológicos que utilizem

recursos diversos, planejados com antecedência, para assegurar a interatividade no

processo ensino-aprendizagem e a construção de conceitos de forma significativa

para os estudantes.

10

Diante da importância da organização do plano de trabalho docente e da

existência de várias estratégias a serem utilizadas em aula, entende-se que a opção

por uma delas, tão somente, não contribui para um trabalho pedagógico de

qualidade. É importante que o professor tenha autonomia para fazer uso de

diferentes recursos e estratégias, de modo que o processo ensino-aprendizagem em

Química resulte de uma rede de interações sociais entre estudantes, professores e o

conhecimento científico.

IMPLANTAÇÃO DA COLETA SELETIVA

A coleta seletiva e a reciclagem de resíduos envolve o processo de

separação, pela população, dos materiais recicláveis (papéis, vidros, plásticos e

metais) do restante do lixo, que é destinado a aterros ou usinas de compostagem.

A implantação da coleta seletiva começa com uma experiência-piloto, que vai

sendo ampliada aos poucos. O primeiro passo é a realização de uma campanha

informativa junto à população, convencendo-a da importância da reciclagem e

orientando-a para que separe o lixo em recipientes para cada tipo de material.

É aconselhável distribuir à população, ao menos inicialmente, recipientes

adequados à separação e ao armazenamento dos resíduos recicláveis.

A instalação de postos de entrega voluntária em locais estratégicos possibilita

a realização da coleta seletiva em locais públicos. A mobilização da sociedade, a

partir das campanhas, pode estimular iniciativas em outros pontos.

Deve-se elaborar um plano de coleta, definindo equipamentos e

periodicidade de coleta dos resíduos. A regularidade e eficácia no recolhimento dos

materiais são importantes para que a população tenha confiança e se disponha a

participar. Não vale a pena iniciar um processo de coleta seletiva se há o risco de

interrompê-lo, pois a perda de credibilidade dificulta a retomada.

11

2. CRONOGRAMA DE IMPLEMENTAÇÃO 2010/2011

MATERIAL DIDÁTICO – UNIDADE TEMÁTICA

H/A : 2 AULAS POR SEMANA

TURMA: VESPERTINO

SÉRIE: 2º ANO

CURSO: TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE

UNIDADE TEMÁTICA/TEMAS JUN JUL AGO

SET OUT NOV DEZ

1 POLÍMEROSPromover oficinas, como, debates, aprofundar o conteúdo, prática em laboratório, leitura complementar do assunto.

____

X X

2 PILHAS E BATERIASPromover oficinas, como, debates, aprofundar o conteúdo, questões para reflexão, leitura complementar do assunto.

____

X X

3 LIXO DOMICILIARPromover oficinas, como, debates, aprofundar o conteúdo, questões para reflexão, leitura complementar do assunto.

_____

X X

4 LÂMPADAS FLUORESCENTESPromover oficinas, com debates, aprofundar o conteúdo, questões para reflexão, leitura complementar do assunto.

_____

X X

5 ÓLEO COMESTÍVELPromover oficinas, com, debates, aprofundar o conteúdo, prática em laboratório, leitura complementar do assunto.

_____

X X

12

TEMA 1

O PLÁSTICO E O MEIO AMBIENTE

O plástico no lixo urbano

Os materiais conhecidos como “ plásticos” são na realidade artefatos a partir

de resinas sintéticas, que são por sua vez produzidas através de matérias-

primas de origem natural, como o petróleo, o gás natural, o carvão ou o sal

comum. A palavra “plástico” veio do grego e significa “ adequado à

moldagem” . Especialistas do setor de marketing afirmam que o sucesso de

plásticos deve-se ao seu apelo visual. Apesar do aspecto físico

comercialmente interessante, são as suas propriedades químicas que os

fazem tecnologicamente atraentes. Por outro lado, são estas mesmas

propriedades que os tornam um problema ambiental quando descartadas

pela sociedade ou pela industria. Todo material, quando não tem mais valor

de uso ou não existe mais utilidade em conservá-lo, é denominado resíduo

ou lixo. Por definição, resíduo sólido urbano inclui aquele que é descartado

por residências, instalações comerciais, instituições, fazendas pequenas. Já

os resíduos industriais incluem o que é gerado na indústria pesada,

automobilística, de construção civil, demolição .

Atualmente , a geração de resíduos sólidos apresenta três aspectos a serem

considerados:

• Seu volume crescente. Em função do crescimento populacional,

urbanização e introdução da cultura de produtos descartáveis ;

• Complexidade do resíduo, devido ao desenvolvimento de novos

materiais introduzidos no mercado,resultado em resíduos sintéticos nem

sempre biodegradáveis ou assimiláveis pelo meio ambiente e que. Muitas

vezes necessitam de tratamento prévio até seu descarte final;

• Poluição visual ou “lixo visual”, causado pelo crescente volume de

resíduos plásticos e as consequente desvalorização da área onde os

mesmos são depositados.

Os plásticos são divididos em duas grandes categorias :

TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS. Os plásticos conhecidos como

termoplásticos podem ser aquecidos,conformados,resfriados,novamente

aquecidos e conformados sem a perda significativa de suas propriedades

13

físicas,sendo passíveis de serem solubilizados com solventes específicos.

Os termofixos ou termorrígidos representam 20% do total de plásticos

consumidos no Brasil, e são aqueles que uma vez conformados, por um dos

processos usuais de transformação , não se consegue mais reprocessá-los,

por não amolecerem ou fundirem. Um exemplo clássico desta categoria é a

baquelita, aplicada, por exemplo, em cabos de panelas.

Os termofixos são insolúveis e infusíveis. Os representantes mais

conhecidos são as resinas de poliuretanos ( PU ) e o copolímero de etileno e

acetato de vinila ( EVA), que são utilizados em solados para calçados;

resinas fenólicas em revestimento de móveis, poliésteres utilizados na

fabricação de telhas reforçadas com fibra de vidro, entre outros . As

características moleculares de polímeros ( massa molar, densidade de

ramificações,quantidade de ligações, entre outras ) aumentam ou diminuem

os valores da temperatura de transição vítrea(Tv) e temperatura de

fusão( Tf ).( 27 )

SUAS PROPRIEDADES E ALGUMAS APLICAÇÕES DOS POLÍMEROS:Polietileno de Alta Densidade (PEAD ) massa molar = 200000 g/mol

densidade: 0,94 ´ 0,97 g/cm³

Tf= 135ºC; Tv= ´ 120ºC

termoplástico , branco , opaco

Aplicações:

Chaveiros, frascos de talco , óleo lubrificante, embalagens, saquinhos de

supermercado,bombonas,fitas para lacre de embalagens ,material hospitalar , capas

para fios, engradados para bebidas, paletes,tampas,tanque de combustível, entre

outras.

Polietileno de Baixa Densidade ( PEBD ) massa molar = 50000 g/mol

densidade: 0,92 ´0,94 g/cm³

Tf = 110ºC ; Tv = ´ 120º C

termoplástico, branco,translúcido a opaco.

Aplicações :

14

Filmes extrudados de alta transparência para embalagens em geral, como saquinhos

de leite, sacos e sacolinhas em geral, frascos, recipientes para embalagens de

produtos alimentícios, farmacêuticos e químicos, utensílios domésticos, brinquedos,

lençóis para uso agrícola ,tubo de canga de caneta esferográfica, entre outras.

Polietileno ( PP ) massa molar = 80000 – 500000 g/mol

densidade: 0,90 g/cm³

Tf = 165 ´ 175º C ; Tv = ´ 10ºC

Termoplástico, branco, opaco.

Aplicações:

Pará-choque de carros, carcaças de eletrodomésticos,recipientes,fitas para lacre de

embalagens,brinquedos,sacos,carpetes,bocal de pistolas para aplicação de

aerossóis , material hospitalar, seringas de injeção descartáveis, frascos de iogurtes

e potes d margarina,caixa de baterias para carros, peças transformadas em geral.

Poliestireno ( PS ) massa molar = 300000 g/mol

densidade: : 1,05 ´ 1,06 g/cm³

Tv = 100ºC ( temperatura de amolecimento em torno de 220ºC ).

termoplástico, incolor, transparente.

Aplicações:

Utensílios domésticos rígidos, transparentes ou não de uso generalizado, brinquedos,

escovas,embalagens rígidas para cosméticos,embalagens rígido de disco

compacto,corpo de canetas esferográficas,bandejas,objetos de papelarias.

Poli ( cloreto de vinila ) ´ ( PVC ) massa molar = 50000 ´ 100000 g/mol


Tf = 273ºC; Tv = 81ºC


Aplicações:

15

Forração de poltronas e de estofamentos de automóveis, separadores de bateria,

revestimento de fios e cabos elétricos, tubos rígidos para água e esgoto, tubos

flexíveis, esquadrias para janelas, embalagens rígidas e transparentes para bebidas

e alimentos,toalhas de mesa, cortinas de chuveiro,bolsas e roupas de couro artificial,

passadeiras,pisos para assoalhos (placas ), carteiras transparentes para

identificação, bolsas, bonecas,sapatos,discos fonográficos, e outras.

Poli ( Metacrilato de Metila ) = Acrílico ´ ( PMMA ) massa molar = 500000 ´1000000 g/mol


Tv = 105ºC

termoplástico, incolor,transparente.

Aplicações:

Placas de sinalização de tráfego em estradas, calotas e janelas de aviões,lanternas

de carros, letreiros de casas comerciais, painéis, redomas de instrumentos,

luminárias, placas transparentes para teto, lentes de grande dimensões para

retroprojetores, lentes de óculos,fibras ópticas,lentes de aparelho de som do disco

compacto, peça decorativas de vitrines comerciais, de escritórios e

outros;copos,dentes e dentaduras artificiais,carcaça de telefone sofisticados,caixas

sofisticadas,embalagem para batom.

Poli ( Tereftalato de Etileno ) ´( PET) massa molar = 15000 ´42000 g/mol


Tf = 260ºC; Tv = 72ºC

termoplástico, branco,transparente e opaco.

Aplicações:

Suporte de filme metálico para estampagem em plástico( por exemplo, ovos de

páscoa), fitas magnéticas para gravação,mantas para filtros industriais, embalagens

de alimentos, frascos para refrigerantes gaseificados, cosméticos, produtos

farmacêuticos e outros; filmes para radiografia,fotografia e reprografia,fibras

têxteis,partes estruturais grandes como carcaças de bombas,carburadores e

16

limpadores de para-brisa,componentes elétricos, interior de fornos de micro-

ondas,em compósitos com fibras e vidro.

Poliamidas Alifáticas ( PA ) ´NÁILONMassa molar: 10000 ´30000 g/mol


Tf = 225ºC Tv = 50ºC

termoplástico,amarelado e translúcido.

Características do tipo PA ´6.6densidade: 1,13 ´1,15 g/cm³

Tf = 265ºC Tv = 57ºC

termoplástico,amarelado e translúcido.

Aplicações :

Na indústria de transportes, em engrenagens para limpador de para-brisas,

velocímetros,ventiladores para motor,reservatórios de fluidos para freio,estojo de

espelhos,componentes mecânicos de aparelhos domésticos,cabos de martelo,partes

móveis de máquinas, em conectores elétricos, como filmes para embalagens de

alimentos,malhas para meias e roupas, equipamentos para processamento de

alimentos de tecidos,escovas, fios de pescar,material esportivo como raquetes,base

de esqui, rodas de bicicletas,interruptores elétricos,buchas,botões de fogão , calotas

de carro, carcaças de máquinas de furar,lixar,engrenagens.

Policarbonato ´( PC ) massa molar = 10000 ´ 30000 g/mol


Tv = 150ºC


Aplicações: placas resistentes ao impacto ( de segurança), janelas de

segurança,escudos de proteção,painéis de instrumentos, lanternas de carros,partes

do interior de aeronaves,cabines de proteção, capacetes de proteção de

motocicletas,componentes elétricos e eletrônicos , discos compactos , conectores

,luminárias para uso exterior,recipientes para uso em fornos de micro-ondas,tubos de

17

centrífuga para sistemas aquosos,anúncios de estradas,artigos esportivos,aplicações

em material de cozinha d refeitórios,como bandejas,jarros de água,talheres,

mamadeiras,garrafões de 20 litros para bebedouros, calotas para carros,para-

choques de automóveis, em blenda com PBT, visores em geral(tanques),lentes para

óculos de segurança , semáforos.

Poli ( óxido de metileno ) ou Poliacetal ´ ( POM ) massa molar = 15000 ´30000 g/mol


Tf = 180ºC ; Tv = -82ºC

termoplástico,branco,opaco.

Aplicações:

Engrenagens em geral (por exemplo, na indústria automobilística, em mecanismos

elevadores de janelas de carros ), cintos de segurança, válvulas, molas, bombas,

carcaça de chuveiros elétricos,zíperes,válvulas de aerossol,componentes elétricos e

eletrônicos, componentes de equipamentos de escritório , como computadores e

terminais de vídeo,eletrodomésticos em geral, partes plásticas de isqueiros, filtros

industriais e de combustíveis, partes de embalagem para batom.(27 )

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

1.POLÍMEROS

CONTEÚDOS ESTRUTURANTES

• MATÉRIA E SUA ENERGIA : densidade

Misturas

Métodos de separação

Tabela periódica

• BIOGEOQUÍMICA

Condição fundamental p/ ocorrência das

reações ( natureza dos reagentes, contato entre os reagentes)

• QUÍMICA SINTÉTICA

Tabela periódica

18

Funções orgânicas(22)

• Neste tema será desenvolvido experimento com diversos polímeros p/ que

o educando consiga perceber suas principais características de acordo

com a embalagem e o número colocado dentro de um triângulo.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

CARACTERIZAÇÃO DOS POLÍMEROS

OBJETIVO:

caracterizar os diferentes polímeros a partir de características físicas e químicas.

MATERIAIS:

pinça,fósforo, pedaços de polímeros, copo de béquer,água

PROCEDIMENTO:

Para que esta prática seja conduzida, os alunos irão trazer com antecedência, diver-

sos polímeros, a fim de que possam executar, desenvolver e resgatar os conheci-

mentos obtidos no decorrer do assunto trabalhado.

Com o auxílio de uma pinça aproximar cada um dos polímeros da chama e observar

a cor da chama: se continuar queimando após afastar da chama do bico de búsen; se

ocorrer ou não gotejamento e formação de fuligem e qual o odor após a queima.

Observe a tabela e preencha corretamente

Colocar cada um dos polímeros num copo de béquer com água e observar se o mes-

19

mo flutua ou não.( 42 )

Polímero( sigla)

Flutua em agua

Cor dachama

Continua queimando

goteja Fuligem

PET

PP

PS

PEAD

ABS

PVC

Náilon

Acetato de

celuloseAcrílico

20

LEITURA COMPLEMENTAR

SACOLAS OXI-BIODEGRADÁVEIS

O problema dos plásticos lançados de forma deliberada no ambiente é um

problema ambiental bastante sério. Com tempo de decomposição de aproximados

duzentos anos, este material, cuja composição inclui petróleo – uma substância não

renovável – é responsável por grande porcentagem do lixo acumulado em lixões, sua

produção dispõe de bastante água e energia, entope bueiros e córregos, ao ser

queimado libera toxinas nocivas e é responsável pela morte por asfixia de diversos

animais marinhos – ambiente este que está

significativamente tomado por estes polímeros.

Considerando tais aspectos, tem-se discutido o que se fazer em relação ao

uso das famosas sacolinhas de supermercado, como a substituição destas por caixas

de papelão, ou o uso de sacolas de PET ou algodão retornáveis. Mais recentemente,

uma outra alternativa passou a tomar espaço: as sacolas oxi-biodegradáveis.

Estas vêm com a promessa de se degradarem em tempo consideravelmente

menor, já que o plástico produzido por este processo possui aditivos que aceleram

sua degradação ao reagir com o oxigênio, e posterior nutrição dos fragmentos

moleculares por micro-organismos, sendo estes convertidos em dióxido de carbono,

água e biomassa. Ao contrário de sacolas biodegradáveis, não é necessário que

estas estejam em um ambiente biologicamente ativo: basta estarem expostas em luz

solar ou artificial a aproximadamente 40ºC. Assim, as indústrias responsáveis

afirmam que 18 meses são tempo suficiente para que estas deixem de existir. Assim,

em vários estados de nosso país tem sido discutida a substituição de sacolas de

plástico convencional pelas oxi-biodegradáveis.

Entretanto, existe o outro lado da questão. Um deles, por exemplo, é a

capacidade de decomposição deste material em cidades nas quais a temperatura

dificilmente alcança os 40ºC. Será que o comportamento destas sacolas não seria o

mesmo do que o de uma tradicional? Outra questão: qual a origem destes aditivos?

Será que não são poluentes?

21

Alguns pesquisadores afirmam, ainda, que o fato destas sacolas, primeiramente, se

desfazerem para depois serem decompostas pode fazer com que estas se dispersem

no ambiente, dificultando sua coleta e podendo ser lançadas em rios e mares,

comprometendo o ambiente como um todo. Quanto a isso, o professor de

Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de

Janeiro (UFRJ) Haroldo Mattos de Lemos, afirma que adotar estas sacolas

basicamente significa substituir uma poluição visível por outra que é invisível, mas

que é também bastante danosa ao ecossistema. Um exemplo é a liberação de gás

carbônico durante a decomposição deste material que, em contraste às sacolas

tradicionais, ocorre de forma mais rápida e, portanto, é mais impactante. Além disso,

a adoção deste material pode incentivar as pessoas a serem menos zelosas com a

destinação das mesmas. ( 11, 12 )

22

TEMA 2

PILHAS E BATERIAS

A eletroquímica trata da conversão de energia elétrica em energia química

nas células eletrolíticas, assim como a conversão de energia química em energia

elétrica nas pilhas galvânicas ou voltaicas. Em uma célula eletrolítica, ocorre um

processo chamado eletrólise, no qual a passagem de eletricidade através da solução

fornece energia suficiente para promover, desse modo, uma reação não-espontânea

de oxirredução. Uma pilha galvânica, porém, é uma fonte de eletricidade resultante

de uma reação espontânea de oxirredução que ocorre em solução.O processo eletroquímico tem importância prática na Química e em nosso

dia-a-dia. As células eletrolíticas podem suprir-nos com informações

relacionadas ao mundo químico, como também com a energia necessária

para que muitas reações importantes de oxirredução possam ocorrer. Além

disso, a eletrólise é usada para fabricar muitas substâncias químicas

importantes, de uso corrente entre nós, como: a água sanitária, o NaOCl. Já

há bastante tempo que pilhas galvânicas, tais como a pilha seca e as

baterias de níquel-cádmio, alimentam nossas lanternas, rádios, calculadoras

eletrônicas, relógios de pulso, máquinas fotográficas e brinquedos. A bateria

de chumbo, tão familiar, tem uma variedade enorme de aplicações,

especialmente na indústria automobilística. Mas, recentemente, as pilhas de

combustível, nas quais a energia liberada pela combustão dos combustíveis

é convertida diretamente em eletricidade, têm encontrado muita aplicação,

particularmente em veículos espaciais. A eletroquímica tem ajudado os

cientistas na produção de equipamentos modernos para análise de poluentes

e pesquisas biomédicas. Com a ajuda de pequenas sondas eletroquímicas,

os cientistas estão começando a estudar as reações químicas que ocorrem

nas células vivas.( 5 )

A primeira pilha foi construída pelo cientista italiano Giuseppe Alessandro

Anastásio Volta, em 1800. Esta pilha consistia de discos de Zn e Cu, separados por

pedaços de feltro embebidos em H2SO4 diluído.

As pilhas apresentam grande vantagem, a de serem portáteis, podendo ser

usadas em aparelhos sem fio como: calculadoras, computadores portáteis, câmaras

de vídeo, brinquedos, telefones, relógios, entre outros. 23

A energia gerada pelas pilhas e acumuladores é de centenas de vezes mais

cara do que a gerada pelas usinas hidrelétricas, devido seu alto custo de produção.

As pilhas podem ser classificadas de duas maneiras, a primeira com base a

possibilidade da sua recarga, em:

• Pilha primária – distinta das demais por serem essencialmente

não recarregável. Ex.: zinco/dióxido de manganês(alcalina),

zinco/dióxido de manganês(Leclanché), zinco/dióxido de prata,

lítio/dióxido de manganês, entre outras;

• Pilha secundária - pilhas recarregáveis que podem ser

reutilizadas muitas vezes pelos usuários. Como regra geral, um

sistema eletroquímico é considerado secundário quando é capaz

• de suportar 300 ciclos completos de carga e descarga com 80%

de sua capacidade. Ex.: cádmio/óxido de níquel (níquel/cádmio),

chumbo/óxido de chumbo(chumbo/ácido), hidreto metálico/óxido de

níquel, íons lítio, entre outras.

A segunda de acordo com a sua aplicação, em:

• Pilhas de uso geral (zinco-carvão, alcalinas cilíndricas,

recarregáveis de Ni-Cd) - que se encontram incorporadas

permanentemente em equipamento;

• Pilhas de uso restrito (pilhas alcalinas de botão, de óxido de

prata, zinco-ar, óxido de mercúrio e lítio) – usadas em relógios

eletrônicos, equipamento fotográfico, microcomputadores,

telefones, entre outros.

Pilhas Primárias

Dentre as inúmeras pilhas primárias comercializadas, as que se destacam no

mercado nacional são: zinco/dióxido de manganês (Leclanché), zinco/dióxido de

manganês (alcalina) e lítio/dióxido de manganês.

As pilhas são produzidas hermeticamente fechadas em dimensões

padronizadas internacionalmente nas formas cilíndricas ( tamanhos AA, AAA, entre

24

outros), tipo botão e tipo moeda. Além dessas, a forma prismática também pode ser

encontrada para aplicações especiais. A preferência pela forma cilíndrica ocorre pela

maior facilidade de produção quando comparada com as demais formas.

Pilha de zinco/dióxido de manganês (Leclanché)

Em 1860, o químico francês George Leclanché, inventou a pilha mais comum das

pilhas primárias, a pilha de zinco/dióxido de manganês. A pilha hoje comercializada é

muito parecida com a versão original.

A pilha de Leclanché consiste em uma parede de zinco, que constitui o ânodo

da pilha (pólo negativo), no centro há um bastão de grafite. O cátodo consiste em

uma mistura de dióxido de manganês e carvão em pó que envolve o bastão. O

eletrólito é uma pasta úmida constituída de cloreto de amönio (NH4Cl), cloreto de

zinco (ZnCl2) e água. Esta pasta apresenta caráter ácido, devido à presença do

NH4Cl. Funciona

A pilha de zinco/dióxido de manganês fornece um potencial de circuito aberto

( medido com um voltímetro de alta impedância) no intervalo entre 1,55V e 1,74V, a

temperatura ambiente. O processo de descarga básico consiste na oxidação do zinco

no anodo:

Zn(s) + 2NH4Cl (aq) + 2OH-(aq) → Zn(NH3)2Cl2 (s) + 2 H2O(l) + 2e-

Os elétrons migram do ânodo (zinco) através do circuito até o bastão de

grafite (cátodo). Em seguida o dióxido de manganês (MnO2) é reduzido a Mn2O3.

A semi-reação catódica nessa pilha é:

2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

A reação global é a seguinte:

Zn(s) +2MnO2(s) + 2NH4Cl (aq) → Zn(NH3)2Cl2 (s) + Mn2O3(s)

25

A pilha cessará seu funcionamento quando o MnO2 for totalmente consumido,

ou seja é um processo irreversível, portanto não pode ser recarregada.

As pilhas de Leclanché apresentam algumas desvantagens, como:

• Devem ser removidas dos aparelhos, pois seu eletrólito continua

a corroer o recipiente e pode furá-lo, havendo vazamento do eletrólito,

podem ocorrer danos ao aparelho.

• Após longo período de uso ininterrupto, a amônia formada ao

redor do bastão de grafite age como uma camada isolante, o que

acarreta uma excessiva redução da voltagem. Portanto, para obter o

• máximo de rendimento de uma pilha comum, o ideal é alternar

períodos de uso e repouso.

Pilhas Alcalinas

Em 1882, surge a primeira versão desta pilha que empregava o eletrólito em

forma líquida. Somente a partir de 1949, as pilhas alcalinas passaram a ser

produzidas comercialmente com o eletrólito na forma pastosa. A pilha de

zinco/dióxido de manganês ( alcalina) fornece um potencial de circuito aberto de

1,55V, a temperatura ambiente.

O arranjo dos eletrodos e eletrólito na pilha alcalina é bem diferente daquele

da Leclanché A reação de descarga que ocorre no catodo da pilha alcalina é

exatamente a mesma da Leclanché.

Já a reação de descarga no anodo consiste na oxidação do zinco em meio

básico, resultando primeiramente em íons zincato. Quando a solução de hidróxido de

potássio é saturada em íons zincato, o produto da reação de oxidação passa a ser o

hidróxido de zinco, vejamos na reação seguinte:

Zn(s) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e-

26

Desta forma a reação global resultante é :

Zn(s) + 2MnO2(s) + 2H2O(l) → Zn(OH)2(s) + 2MnOOH(s)

As pilhas alcalinas apresentam algumas vantagens sobre as pilhas de zinco-

carvão, como:

3 Fornecem corrente a um circuito de maneira mais eficiente que

uma pilha de zinco-carvão e sua vida útil é de cinco a oito vezes maior,

devido ao zinco não ficar exposto ao meio ácido causado pelos íons

NH4+, presentes na pilha comum.

4 Não ocorre a formação de camada isolante ao redor do cátodo de

carvão. Por essa razão, ao longo de sua vida útil, a voltagem de uma

pilha alcalina praticamente não é afetada pelo uso ininterrupto.

Pilha de lítio/dióxido de manganêsNa década de 1960 ,as pilhas primárias que empregam o lítio como ânodo

passaram a ser investigadas com o advento da exploração espacial. Isso ocorreu

pela necessidade de pequenos sistemas eletroquímicos duráveis, confiáveis e

capazes de armazenar grande quantidade de energia. Os metais lítio e sódio

passaram a ser utilizados como cátodos e substâncias compostas contendo flúor,

cloro e oxigênio como ânodos.

Assim centenas de sistemas foram propostos, mas poucos sobreviveram em

função das exigências práticas. Dentre esses, estão as pilhas primárias que usam

como ânodo o lítio metálico e como cátodo três grupos de compostos: (i)sólidos com

baixa solubilidade no eletrólito (cromato de prata - Ag2CrO4, dióxido de manganês -

MnO2, óxido de cobre -CuO, sulfeto de cobre -CuS etc.); (ii) produtos solúveis no

eletrólito (dióxido de enxofre -SO2) e ; (iii) líquidos (cloretos de tionila -SOCl2 e cloreto

de fosforila -POCl3).

Devido à alta reatividade do lítio metálico com água, todas as pilhas de lítio

empregam eletrólitos não aquosos, ou seja, sal de lítio dissolvido em solventes não

27

aquosos, em recipientes hermeticamente selados. Os componentes destas pilhas

podem ser configurados de maneira semelhante à das pilhas lítio/dióxido de

manganês, muito usadas em câmaras fotográficas. O processo de descarga destas

pilhas consiste nas reações de oxidação do lítio metálico e de redução do óxido

metálico, resultando na seguinte reação global simplificada:

Li(s) + MO(s) → LiO(s) + M(s)

A pilha de lítio dióxido de manganês fornece um potencial de circuito aberto

no intervalo de 3.0 V a 3.5 V, a temperatura ambiente. Não apresenta reações

paralelas e mostra excelente desempenho mesmo em aplicações que operam em

temperatura maiores que a ambiente.

O alto custo e os riscos associados com o lítio metálico, tem sido impedido do

seu uso, pois as pilhas vedadas de maneira imprópria podem expor o lítio à umidade

do ar e provocar chamas no metal e no solvente não aquoso.

Pilha de lítio/iodo

Em 1967, a Catalyst Research Corporation, nos Estados Unidos, iniciou as

pesquisas que culminaram com a fabricação das pilhas de lítio-iodo, que

revolucionou a história do marcapasso cardíaco. Essa pilha funciona com base na

reação:

2Li + I2 → 2LiI

O iodo é aglomerado a um polímero, na proporção de 6:1, fica envolto pelo

lítio, e o conjunto é blindado com um revestimento de níquel ou aço inoxidável. A

pilha de lítio fornece uma voltagem de 2,8V, e não pesa mais que 20g. Suas

vantagens são a não-emissão de gases, o que permite fechá-la hermeticamente e, o

que é mais importante, uma duração de 5 a 8 anos, evitando assim que o paciente

seja obrigado a freqüentes cirurgias para trocar o marcapasso.

28

Pilha de mercúrioAs pilhas de mercúrio não são recarregáveis; têm vida longa, boa capacidade

de armazenar energia e apresentam voltagem de 1.35V, que se mantêm constante

por longo tempo. São empregadas em aparelhos pequenos como calculadoras

portáteis, aparelhos de surdez, relógios de pulso, etc.

Outra pilha semelhante é a de Zn-Ag, que emprega Ag2O, em lugar de HgO.

Baseia-se nas seguintes reações, em meio alcalino :

No ânodo:

Zn + 2OH- → ZnO + H2O + 2e-

No cátodo:

HgO + H2O + 2e- → Hg + 2OH-

Pilhas Secundárias ou Baterias Secundárias As baterias secundárias que dominam o mercado nacional são:

chumbo/óxido de chumbo (chumbo/ácido), cádmio/óxido de níquel (níquel/cádmio),

hidreto metálico/óxido de níquel e íons lítio.

As baterias secundárias diferem as pilhas primárias, pois são usadas

principalmente em aplicações que requerem alta potência (maiores correntes

elétricas num menor tempo).

Bateria chumbo/óxido de chumbo ( chumbo/ácido)

Em 1859, o físico francês Raymond Gaston Planté construiu o primeiro

sistema recarregável, formando a base para as baterias secundárias chumbo/ácido

usadas até hoje. Essas baterias apresentam características pouco usual de envolver

em ambos os eletrodos o mesmo elemento químico, o chumbo.

29

No cátodo, o dióxido de chumbo reage com ácido sulfúrico durante o

processo de descarga, produzindo sulfato de chumbo e água, descrito nas reações

anódica e catódica abaixo:

Pb + SO4 → PbSO4 + 2e-

PbO2 + SO4 + 4H+ + 2e- → PbSO4 +2H2O

Reação global:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2 PbSO4 + 2H2Oabaixo.

À medida que a bateria chumbo/ácido é descarregada, o ácido sulfúrico é

consumido e a água é produzida. Consequentemente, a composição do ácido

sulfúrico no eletrólito e sua densidade variam desde 40% (m/m) e 1,30 g/cm³, no

estado completamente carregado, até cerca de 16% (m/m) e 1,10 g/cm³, no estado

descarregado. O valor de um potencial pra um único par de eletrodos varia de 2,15V,

no estado descarregado, até 1,98V no estado descarregado, a temperatura

ambiente. A medida da densidade do eletrólito ao longo do processo de descarga da

bateria é usada, portanto, para avaliar seu estado de carga.

Os principais tipos de baterias chumbo/ácido são as automotivas, industriais

e seladas, com um predomínio marcante das primeiras. As automotivas são usadas

em veículos em geral para alimentar os sistemas de partida, iluminação e ignição .

Pilha de níquel/cádmio

Foi primeiramente proposta pelo sueco Waldemar Jungner em 1899.

Consiste de um ânodo formado por uma liga de cádmio e ferro e um cátodo de

hidróxido (óxido) de níquel(III) imersos em uma solução aquosa de hidróxido de

potássio com concentração entre 20% e 28% em massa. Durante o processo de

descarga, o cádmio metálico é oxidado a hidróxido de cádmio no ânodo :

Cd(s) + 2OH-(aq) → Cd(OH)2 (s) + 2e-

30

E o hidróxido(óxido) de níquel(III) é reduzido a hidróxido de níquel (II)

hidratado no cátodo:

2e- + NiO2(s) + 2H2O(aq) → Ni(OH)2 (s) + 2OH-

Resultando na seguinte reação global:

Cd(s) + NiO2(s) + 2H2O(aq) → Cd(OH)2 (s) + Ni(OH)2 (s)

As pilhas de níquel-cádmio dão voltagem de 1.4V, que se mantêm para

descarregar-se. A grande vantagem é que elas podem ser recarregadas até 4000

vezes, sendo por isso, empregadas em aparelhos elétricos sem fio como, por

exemplo, câmeras de vídeo, barbeadores elétricos, telefones sem fio, ferramentas

portáteis, etc. A desvantagem é que são muito mais caras do que as baterias de

chumbo.

Bateria de íons lítio

Recebe esta denominação porque utiliza-se em vez de lítio metálico, apenas

íons lítio, presentes no eletrólito na forma de sais de lítio dissolvidos em solventes

não aquosos.

Durante o processo de descarga, os íons lítio migram desde o interior do

material que compõe o anodo até dentro do material do cátodo e os elétrons movem-

se através do circuito externo. No anodo, o grafite é o material mais comumente

usado porque, além de apresentar estrutura lamelar, é capaz de intercalar

reversivelmente os íons lítio entre suas camadas de carbono sem alterar

significativamente sua estrutura. O cátodo contém, geralmente, um óxido de estrutura

lamelar (LiCoO2 , LiNiO2 etc.) ou espinel (LiMnO2), sendo o óxido de cobalto litiado o

material mais frequentemente usado pelos fabricantes de baterias de íons lítio.

Dessa forma, durante a descarga da bateria a reação que ocorre no anodo á

a oxidação do carbono e a consequente liberação de íons lítio a fim de manter a

eletroneutralidade do material:

LiyC6(s) → C6(s) + yLi+ (solv) + ye-

31

No cátodo, o cobalto se reduz na estrutura do óxido, provocando a entrada

de íons lítio em sua estrutura:

LixCoO2(s) + yLi+ (solv) + ye- → Lix+yCoO2(s)

Consequentemente, a reação global de descarga é :

LixCoO2(s) + LiyC6(s) → Lix+yCoO2(s) + C6(s)

Sendo que um par de eletrodos fornece um potencial de circuito aberto no

intervalo de 3,0V a 3,5V, a temperatura ambiente.

A principal característica das baterias de íons de lítio e o seu bom

desempenho.

Pilhas ou células de combustíveis

As pilhas ou células de combustíveis são consideradas pilhas de combustão,

isto é, são dispositivos de conversão contínua de energia química em energia

elétrica, isto é a queima dos combustíveis produz energia.

Por exemplo:

H2 + ½ O2 → H2O + Calor

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Calor

Óleo combustível + O2 → CO2 + H2O + Calor

Essa energia gerada pode ser usado numa usina termoelétrica para produzir

eletricidade, quando se obtém um rendimento da ordem de 40%. Considerando que

as combustões são reações de oxirredução, a idéia das pilhas de combustão é obter

a energia liberada pela combustão já diretamente na forma de energia elétrica, o que

eleva o rendimento para cerca de 75%.

32

Pilhas deste tipo foram usadas nas espaçonaves Gemini, Apolo e , agora, nos

ônibus espaciais da Nasa. Elas funcionam pela reação de combustão entre o

hidrogênio e o oxigênio, produzindo água. As reações anódica e catódica são:

H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-

½ O2 + H2O + 2e- →2OH-

Consequentemente, a reação global da descarga é:

H2 + ½ O2 → H2O

Os eletrodos são redes ou telas metálicas que catalisam a reação anterior.

Entre os eletrodos está o eletrólito, que é KOH impregnado de amianto, que atinge

temperatura da ordem de 200ºC.

A voltagem desta pilha é aproximadamente 1V. Suas vantagens é o

funcionamento contínuo e a produção apenas de água, que além de não poluir, serve

para uso na própria espaçonave. Outra vantagem é pesar cerca de dez vezes menos

que uma bateria de chumbo, capaz de fornecer a mesma energia elétrica. Suas

desvantagens são o alto custo e o rápido desgaste, em virtude da corrosão e do

envenenamento dos eletrodos, que são catalisadores da reação, à base de

platina.(7,8,9,10,13 )

33

IMPACTO AMBIENTAL

Atualmente, cada consumidor brasileiro de pilhas consome, em média, uma

pilha por mês, isto é, são 800 milhões de baterias e pilhas vendidas todo ano no

Brasil e descartados em escalas cada vez maiores. Em São Paulo, são anualmente

descartadas no meio ambiente 152 milhões de pilhas comuns e 40 milhões de pilhas

alcalinas, segundo dados da CETESB( Empresa Paulista Saneamento Ambiental), e

cerca de 12 milhões de baterias de celular. Totalizando uma soma superior a 200

milhões de unidades a cada ano. No Rio de Janeiro a estimativa anual totaliza 90

milhões de unidades.

Uma pilha comum contém metais pesados como: zinco, manganês, chumbo,

cádmio, crômio; além de substâncias químicas perigosas como o cloreto de amônia,

entre outras. Já a pilha de tipo alcalina contém também mercúrio. Estes podem

contaminar o solo e a água, entram na cadeia alimentar e terminam acumuladas nos

organismos dos seres humanos, produzindo vários tipos de enfermidades.

O destino convencional das pilhas e baterias que vem sendo feito são os

aterros e as usinas de compostagem. Nos aterros, expostas ao sol e à chuva, as

pilhas se oxidam e se rompem, os metais pesados atingem lençóis freáticos,

córregos e riachos, entrando assim, nas cadeias alimentares através da ingestão da

água ou de produtos agrícolas irrigados com água contaminada.

Nas usinas de compostagem, a maior parte das pilhas é triturada com o lixo

doméstico e o composto gira nos biogestores liberando os metais pesados. O adubo

resultante contamina o solo agrícola e até o leite das vacas que pastam em áreas

que recebem esta adubação. O cádmio e o chumbo provocam disfunção renal e

problemas pulmonares, mesmo em pequenas quantidades, o manganês e o mercúrio

afetam o sistema neurológico e o cérebro, sendo que este último se acumula no

organismo por toque ou inalação; o zinco e o cloreto de amônia atacam o pulmão.

Um dos meios para enfrentar este problema está na mudança de tecnologia

na produção, isto é, substituir os componentes mais tóxicos ou reduzir

substancialmente sua presença na composição das pilhas e baterias. Algumas

empresas europeias e americanas têm avançado nesta linha.

Um outro meio é o da reciclagem, que resulta em reaproveitar os seus

componentes. Nas pilhas comuns é possível reaproveitar a folha de flandres e o 34

zinco, e das pilhas alcalinas pode-se recuperar o potássio, sais de zinco e dióxido de

manganês. A Suíça é um dos países que apresentam processos bem desenvolvidos,

com reaproveitamento de metais.(11)

As pilhas comuns e alcalinas possuem um mercado no Brasil que soma mais de

700 milhões de unidades/ano. Como não oferecem riscos direto à saúde e ao meio

ambiente, depois de esgotadas, podem ser dispostas junto aos resíduos domiciliares

( lixo comum ).

O mesmo destino devem ter a pilhas e baterias especiais compostas pelos sistemas

níquel-metal-hidreto, íons de lítio e zinco-ar , e também as do tipo botão ou miniatu-

ra. Elas não possuem potencial para gerar danos ao meio ambiente, podem ser des-

cartadas no lixo doméstico.( 13 )

35

RECICLAGEM DAS PILHAS

A reciclagem compreende a recolha, reprocessamento e reutilização do

maior número possível de substâncias neles contidas, pelo menos as mais

importantes do ponto de vista da redução de resíduos, da conservação de recursos e

do ambiente.

No entanto, a viabilidade dos processos de reciclagem é condicionada por

aspectos econômicos, ambientais e energéticos dentre os quais destaca-se:

• O consumo de energia e a perda irreversível que

representa, a queima de combustíveis fósseis;

• O recurso a produtos químicos para decompor ou dissolver

certas substâncias pode levar a emissões nocivas para o meio hídrico

e/ou a atmosfera, bem como à possível incorporação numa nova

forma de resíduo que exige um outro tratamento com vista à sua

eliminação;

• A viabilidade dos processos de reciclagem exige o

preenchimento de requisitos tais como a existência de uma

quantidade suficiente de resíduos, de uma concentração adequada

nos resíduos das substâncias a reciclar, da disponibilidade de um

esquema de gestão do resíduo funcional com elevadas taxas de

recolha; do recurso limitado ao consumo energético e à adição de

matérias-primas subsidiárias, da existência de um mercado para os

materiais reciclados e, finalmente, da viabilidade econômica da

reciclagem versus produção dos materiais primários.

As pilhas de botão de Ag2O e HgO e acumuladores de Ni-Cd, podem ser

recicladas por processos atualmente existentes. Para as pilhas de Zn-Carvão e pilhas

misturadas, a reciclagem é possível mas depende de processos de alta tecnologia, já

as pilhas de Li, a reciclagem é altamente inviável.( 4, 7, 13 )

36

Métodos de reciclagem

Devido a pressões políticas e novas legislações ambientais que

regulamentaram a destinação de pilhas e baterias em diversos países do mundo,

alguns processos foram desenvolvidos visando a reciclagem desses produtos.

Para promover a reciclagem de pilhas, é necessário inicialmente o

conhecimento de sua composição. Infelizmente, não há uma correlação entre o

tamanho ou formato das pilhas e a sua composição. Em diferentes laboratórios têm

sido realizadas pesquisas de modo a desenvolver processos para reciclar as baterias

usadas ou, em alguns casos, tratá-las para uma disposição segura.

Os processos de reciclagem de pilhas e baterias podem seguir três linhas

distintas: a baseada em operações de tratamento de minérios, a hidrometalúrgica ou

a pirometalúrgica. Algumas vezes estes processos são específicos para reciclagem

de pilhas, outras vezes, as pilhas são recicladas juntamente com outros tipos de

materiais. Alguns desses processos estão mencionados a seguir:

• SUMITOMO - Processo Japonês totalmente pirometalúrgico de

custo bastante elevado é utilizado na reciclagem de todos os tipos de

pilhas, menos as do tipo Ni-Cd.

• RECYTEC - Processo utilizado na Suíça nos Países Baixos

desde 1994, que combina pirometalurgia, hidrometalurgia e

mineralurgia. É utilizado na reciclagem de todos os tipos de pilhas e

também lâmpadas fluorescentes e tubos diversos que contenham

mercúrio. Esse processo não é utilizado para a reciclagem de baterias

de Ni-Cd, que são separadas e enviadas para uma empresa que faça

esse tipo de reciclagem. O investimento deste processo é menor que o

SUMITOMO entretanto os custos de operação são maiores.

• ATECH - Basicamente mineralúrgico e portanto com custo

inferior aos processos anteriores, utilizado na reciclagem de todas as

pilhas.

• SNAM-SAVAM - Processo Francês, totalmente pirometalúrgico

para recuperação de pilhas do tipo Ni-Cd.

37

• SAB-NIFE - Processo Sueco, totalmente pirometalúrgico para

recuperação de pilhas do tipo Ni-Cd.

• INMETCO - Processo Norte Americano da INCO (Pennsylvania,

EUA), foi desenvolvido inicialmente, com o objetivo de se recuperar

poeiras metálicas provenientes de fornos elétricos. Entretanto, o

processo pode ser utilizado para recuperar também resíduos metálicos

provenientes de outros processos e as pilhas Ni-Cd se enquadram

nestes outros tipos de resíduos.

• WAELZ - Processo pirometalúrgico para recuperação de metais

provenientes de poeiras. Basicamente o processo se dá através de

fornos rotativos. É possível recuperar metais como Zn, Pb, Cd. As

baterias de Ni-Cd muitas vezes são recuperadas separadamente das

outras devido a dois fatores importantes, um é a presença do cádmio,

que promove algumas dificuldades na recuperação do mercúrio e do

zinco por destilação; o outro é dificuldade de se separar o ferro e o

níquel. . (4, 13 )

Processos de reciclagem

As tecnologias desenvolvidas para o tratamento de pilhas domésticas

esgotadas têm como objetivo a reciclagem dos elementos valorizáveis e a obtenção

de uma descarga não poluente. Os processos de tratamento de pilhas são

complexos, requerendo condições de recolha (preferencialmente seletiva), triagem,

desmantelamento, preparação física e uma sequencia de operações piro e/ou

hidrometalúrgicos.

Triagem

Quando o processo de reciclagem compreende uma etapa de desmantela-

mento, a triagem dimensional, permitindo classificar as pilhas em lotes homogê-

neos, é de grande valia. No entanto, não há correspondência entre o tipo e a forma

das pilhas, pelo que uma separação baseada exclusivamente neste critério não per-

mite a constituição de lotes homogêneos. O recurso é as triagens manuais, mecâni-38

cas ou baseadas em diferenças de massa específica pode ser caro ou industrialmen-

te não é muito simples.

Desmantelamento

O desmantelamento das pilhas possibilita a separação física dos seus

constituintes: uma fração grossa contendo principalmente ao, papel, plásticos e

pedaços de zinco; e uma fração fina contendo óxido de zinco, compostos oxidados

de manganês, pó de carvão e metais como o Hg, Cd, Pb e Ag. Pode ser feito por

processos criogênicos (com azoto líquido), por impacto num moinho de martelos

(pode ocorrer encapsulamento de inclusões de zinco no aço, entre outros) e por

último, por corte dos materiais em pedaços.

Separações físicas

As separações físicas usadas nos processos de reciclagem de pilhas

consistem em separações granulométricas, por densidade e magnéticas. Geralmente

é necessário submeter as frações obtidas nestas separações a um tratamento

posterior para homogeneização ou purificação.

Tratamentos térmicos

Estes processos permitem a volatilização dos metais cuja temperatura de

ebulição não é muito elevada, como é o caso do mercúrio, do zinco e do cádmio. São

processos geralmente menos dispendiosos, do que os processos hidrometalúrgicos

mas potencialmente mais nocivos devido à possibilidade de libertação de vapores

metálicos, exigindo instalações de controle.

Tratamentos hidrometalúrgicos

39

Estes processos baseiam-se na obtenção de soluções dos metais a

recuperar, por lixiviação como ácidos ou álcalis. As soluções resultantes são então

sujeitas a etapas mais ou menos complexas de purificação, separação e extração do

metal. São processos, que permitem a obtenção de produtos finais de maior pureza,

sendo mais adequados ao tratamento de pequenos lotes de resíduos selecionados e,

ambientalmente mais aceitáveis. (7), 13 )

Reciclagem de bateria de Ni-Cd

No caso geral de pilhas e baterias, existem dois métodos estudados para a

reciclagem desse tipo de bateria um seguindo a rota pirometalúrgica e outro seguindo

a rota hidrometalúrgica. Até o momento, não foi possível o desenvolvimento de um

processo economicamente viável utilizando a rota hidrometalúrgica.

Assim, os processos de reciclagem, atualmente, empregados são baseados

na rota pirometalúrgica de destilação do cádmio. Apesar de serem constituídas por

metais pesados perigosos, as baterias de Ni-Cd são recicláveis. Já existem na

Europa, Japão e EUA indústrias que reciclam esse tipo de bateria, de acordo com a

tabela 1 descrita abaixo.

Reciclagem pilhas e baterias no Brasil

No Brasil, já existem duas empresas que desmontam adequadamente as

pilhas e baterias e fazem a reciclagem de seus diversos componentes: a SUZAQUIM

de Suzano, em São Paulo, e a SILEX, com uma unidade no Rio Grande do Sul, outra

em Santa Catarina e representação na Ecoambiente, em Campinas, SP.

A SUZAQUIM, de Suzano/SP recicla pilhas e baterias há 9 anos. Através da

reciclagem produz sais e óxidos metálicos, que podem ser utilizados em indústrias de

refratários, de pigmentos, de tintas para pisos e vasos de cerâmicas, além das indús-

tria químicas em geral. Apresenta capacidade para reciclar 250 ton/mês de pilhas e

baterias.( 4 , 13 )

DELIBERAÇÕES – METAIS PESADOS

40

Não são resíduos novos, pois há muito tempo são usados por todos,

as soluções em seu adequado gerenciamento final e que são novidade.

Estas soluções foram fruto da imposição das deliberações do CONA-

MA – Conselho Nacional de Meio ambiente, ligado ao Ministério do Meio Am-

biente que, para atender à necessidade de grande demanda de utilização

destes materiais e seu posterior descarte,veio intervir, pois poderiam os mes-

mos estar acarretando impactos ambientais dada a presença de metais pesa-

dos e ecotóxicos em sua composição.

As indústrias de pilhas e baterias participaram de diversas reuniões

com os órgãos governamentais, entidades civis e organismos não governa-

mentais para discutir a questão da reciclagem, reutilização e disposição final

das pilhas e baterias . O resultado desse amplo debate com diferentes seto-

res da sociedade organizada – como é a forma adequada do CONAMA traba-

lhar -, gerou a resolução nº 257 publicada em 22 de julho de 1999. Esta regu-

lamentação, complementada em 22 de dezembro de 1999 pela Resolução nº

263, estabeleceu duas referências que limitam a quantidade de metais poten-

cialmente perigosos usados na composição de pilhas e baterias. A primeira

resolução está em vigor desde janeiro de 2000 e a segunda desde janeiro

2001. Assim sendo, as pilhas comuns e alcalinas, comercializadas pelas in-

dústrias representadas pela ABINEE – Associação Brasileira da indústria

Elétrica e Eletrônica, já atendem aos limites estabelecidos pela resolução do

CONAMA de 2001.

Isso aconteceu devido ao investimento realizado por essas empresas

que, desde a última década desenvolveram pesquisas e tecnologia para con-

trolar e reduzir o nível de poluentes nestes produtos. Segundo dados da ABI-

NEE, as pilhas e baterias são amplamente utilizadas em lanternas, rádios,

brinquedos, aparelhos de controle remoto, equipamentos fotográficos.

As empresas fabricantes alertam para os cuidados que se deve ter com as

pilhas e baterias falsificadas, ou importadas ilegalmente que, na maioria das

vezes , não atendem às especificações corretas.

O artigo 1º da resolução nº 257 confere tratamento especial para as pi-

lhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, mer-

cúrio e seus compostos, acima dos níveis estabelecidos nos artigos 5º e 6º

da resolução. Elas devem ser entregues pelos usuários , após seu esgota-

mento energético, aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de

assistência técnica autorizada pelas indústrias. A obrigatoriedade entrou em

vigor a partir de 22 de julho de 2000. Os fabricantes importadores devem de-

finir a estratégia ideal para realizar o recolhimento dos materiais entregues

por seus clientes.

41

Também é deles a responsabilidade pelo tratamento final dos produ-

tos, que deverá ser ecologicamente correto e obedecer a legislação vigentes.

Serão devolvidas aos fabricantes e importadores as seguintes pilhas e bate-

rias: de chumbo ácido, voltadas ao uso industrial e veicular, de níquel cád-

mio, utilizadas principalmente em telefones celulares e aparelhos que usam

pilhas e baterias recarregáveis, e as de óxido de mercúrio, as quais não são

produzidas e nem importadas pelas empresas do grupo técnico de pilhas e

baterias da ABINEE, mas de grande utilização principalmente em instrumen-

tos de navegação. Nestas categorias de pilhas e baterias, o consumidor de-

verá observar a identificação contida nas embalagens, que indicará o destino

correto a ser dado ao produto, após o esgotamento de uso.

TABELA DE PILHAS E BATERIAS DESTINADAS AO RECOLHIMENTO E DISPOSIÇÃO

CONTROLADA:

Tipo/composição Aplicação Usual destino

Bateria de chumbo ácido Indústrias, automóveis e outros equipamentos de transporte

Devolver ao fabricante ou importador.

Baterias de níquel-cádmio Telefones celulares telefones sem fio, rádio,barbeadores e outros equipamentos que usam bateria recarregável.


Baterias de óxido de mercúrio Instrumento de navegação e aparelhos de medição e controle


( 20 )

CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS

• MATÉRIA E SUA NATUREZA

Natureza elétrica da matéria

Tabela periódica

Forças intermoleculares

Reações de oxi-redução

Propriedades das substâncias

Ligações metálicas

• BIOGEOQUÍMICA

Tabela periódica42

Cinética das reações químicas


Reação química

Deslocamento de equilíbrio

Equilíbrio químico em meio aquoso( pH,

constante de ionização, Ks )

Tabela periódica( 22 )

• Neste tema será realizado um estudo dos diferentes tipos de pilhas, mar-

cas, sua devida composição, o mal que causa para o planeta. O que pode-

mos fazer para evitar o mal uso delas. Em sua cidade existe algum posto

de coleta de pilhas e baterias? Como é feito.

QUESTÕES PARA PESQUISA E DISCUSSÃO:

1. Muitos objetos de uso cotidiano são fabricados com ferro metálico ( Fe) ou aço

( liga contendo ferro e carbono). Que propriedade do ferro você utilizaria para

separá-lo de outros metais?

2. A contaminação com mercúrio ( Hg ) é preocupante, não apenas nas regiões

de garimpo, mas também no descarte de objetos em que esse elemento é em-

pregado, por exemplo, lâmpadas, fluorescentes e termômetros. Que proprie-

dades do mercúrio possibilitam seu uso na fabricação desses objetos?

3. Apesar do grande potencial tóxico do chumbo ( Pb ), este continua sendo em-

pregado na composição de um grande variedade de soldas. Como se justifica

esta aplicação do chumbo?

4. O cobre ( Cu ) é amplamente utilizado na fabricação de fios elétricos. Que pro-

priedades desse elemento justificam essa utilização?

5. Justifique a preferência por ligas de magnésio e alumínio ( Mg-Al ) em vez de

aço ( Fe-C ) nas estruturas de avião.

6. A soda cáustica ( NaOH ) e o gás cloro ( Cl 2 ) são obtidos por eletrólise de

uma solução de cloreto de sódio ( NaCl ), segundo a equação:

2NaCl(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)

43

O gás cloro, ao reagir com o hidróxido de sódio ( NaOH ), produz um outro produto

comercialmente importante, o hipoclorito de sódio ( NaClO ), que é largamente utiliza-

do como bactericida e alvejante ( água sanitária ), segundo a equação a seguir:

2NaOH(aq) + Cl2(g) NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)

a) verifique que elementos sofrem redução e oxidação nos processos de obtenção da

soda cáustica e do hipoclorito.

b) identifique os agentes redutores e os oxidantes nesses processos.

8. O processo eletrolítico de obtenção da soda cáustica mais empregado no

Brasil utiliza mercúrio como catodo.

a) quais os principais inconvenientes do uso desse elemento como eletrodo?

b) que cuidados devem ser tomados pela indústria e pelos operários para ouvir os ris-

cos de contaminação ocupacional por mercúrio?

9. As pilhas de Ni – Cd podem ser recarregadas e reutilizadas. A reação envolvida

neste tipo de pilha é:

Cd(s) + 2Ni(OH)3(s) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

a) indique o agente redutor nos processos de descarga e carga da bateria

b) essas pilhas podem ser descartadas juntamente com o lixo doméstico? Que medi-

das devem ser tomadas?

c)na sua cidade existe algum posto de coleta de pilhas e baterias? Cite-as.

d)quais os principais danos à saúde humana relacionados à contaminação com cád-

mio?

e) faça um mutirão de coleta na escola, colocando um ponto de identificação, após o

recolhimento leve-os para o posto mais próximo.

44


PILHAS: ONDE ESTÁ O PERIGO?

O perigo está quando se joga uma pilha ou bateria fora, no lixo comum,

pois há o risco de metais pesados, elementos químicos perigosos, entrarem

na cadeia alimentar humana, causando sérios danos à saúde. Veja por que:

As duas formas mais comuns de destinação final do lixo são aterro sa-

nitário e usina de compostagem.

A pilha, quando jogada fora, no lixo comum, vai para um local chama-

do de aterro sanitário , que fica a céu aberto. Uma vez expostas ao sol, vento

chuva e umidade, as pilhas e baterias se oxidam e os invóllucros de prote-

ção se rompem. Os metais pesados são vazados para o exterior juntamente

com líquidos presentes na composição das pilhas e baterias, o que acaba

contaminado todo o lixo ao redor, podendo atingir o lençol freático local.

Além disso, muitos aterros sanitários ficam próximos de rios e córre-

gos, que também acabam sendo contaminados por substâncias químicas tó-

xicas. Portanto, essas substâncias químicas tóxicas chegam à cadeia alimen-

tar humana via irrigação d agricultura ou pela ingestão da água ou alimento

contaminados.

Na usina de compostagem, as pilhas são misturadas ao fertilizante

orgânico (composto ) que está sendo formado,girando no biodigestor por 48

horas. Algumas são amassadas e moídas e se rompem, despejado os metais

pesados por todo o composto. Na saída do tubo giratório do biodigestor há

uma rede que impede a passagem das pilhas.

O lixo moído é disposto em montes a céu aberto, sendo remexido

semanalmente por três meses. Neste período, ocorrem novos vazamentos e

os metais pesados e outras substâncias químicas tóxicas se misturam ao

composto, que será usado como adubo depois.

Existem usinas de compostagem em algumas cidades do interior

de São Paulo que utilizam trituradores, aumentando substancialmente as

chances de contaminação , pois todo o conteúdo da pilha mistura-se ao

composto orgânico. Pense duas vezes antes de jogar fora, por ai , suas pi-

lhas e baterias usadas. ( 26 )

45

TEMA 3

LIXO DOMICILIAR

Em termos genéricos, denomina-se lixo sólido urbano ao conjunto de detritos

gerados em decorrência das atividades humanas nos aglomerados urbanos. Incluem-

se aí resíduos domiciliares, os originados nos estabelecimentos comerciais, indus-

triais e de prestação de serviços , os decorrentes dos serviços de limpeza pública,

dos estabelecimentos de saúde, os entulhos de construção civil e os resíduos gera-

dos nos terminais rodoviários,ferroviários, portos e aeroportos.

A TABELA ABAIXO MOSTRA A COMPOSIÇÃO MÉDIA PRODUZIDA DE LIXO

DOMÉSTICO NO BRASIL :

CLASSES %PAPEL 19,80%PLÁSTICO 6,50%VIDRO 3,00%METAIS 3,70% Em termos anuais, cada cidadão descarta em torno de 45 kg de plásticos, cerca de

90 latas de bebidas e 70 latas de alimentos diversos.

Além de materiais orgânicos, os detritos domiciliares também contém com-

ponentes inorgânicos, potencialmente perigosos à saúde humana e ao meio ambien-

te. Podem ser citados metais pesados – cádmio ( Cd ), chumbo (Pb ) ,mercúrio ( Hg ),

zinco ( Zn ) e outros, resultantes do descarte de produtos inutilizados – termômetros,

pilhas,baterias,lâmpadas fluorescentes,frascos de aerossóis,embalagens de produtos

de limpeza e higiene ( detergentes, ceras, alvejantes, sanitizantes) e material eletrô-

nico, entre outros. A periculosidade de metais decorre de características de volatilida-

de,solubilidade,toxidade e corrosividade. A toxicidade de elementos químicos, tais

como arsênio (As ), Cd,Pb e

Hg não se deve apenas à forma iônica mas, principalmente quando ligados a cadeias

pequenas de átomos de carbono, formando compostos solúveis.

46

Cada lâmpada fluorescente possui em média 15 mg de mercúrio metálico

e,no Brasil, são descartadas no lixo comum cerca de 30 milhões dessas lâmpadas

queimadas por ano, o que significa centenas de toneladas/ano do metal lançadas no

meio ambiente, poluindo o solo e as águas.

O Hg, por exemplo, é transformado em dimetilmercúrio, de fórmula (CH3 -

Hg - CH3 ), por algumas bactérias existentes nas águas e quando absorvido por al-

gas, moluscos e peixes, chega ao organismo humano através da cadeia alimentar.

Ao atingir o sistema nervoso, o metal causa distúrbios neurológicos, deficiências nos

órgãos sensoriais e acumula-se, principalmente, no fígado e rins.

O alumínio ( Al), utilizado em utensílios domésticos e até então, considera-

do inofensivo, está presente em alguns cosméticos, maquiagens e nas latas descar-

táveis de bebidas que podem ser recicladas. Atualmente, seu descarte no meio ambi-

ente tem causado preocupação devido a estudos que procuram associar seu acúmu-

lo no organismo ao Mal de Alzheimer, uma doença cerebral degenerativa de etiologia

desconhecida caracterizada pela presença de um grande número de estruturas neu-

rofibrilares e placas senis em certas regiões do cérebro.

As pilhas e baterias também são descartadas junto ao lixo comum das resi-

dências, apesar de as mesmas conterem em sua composição lítio ( Li ), manganês

( Mn ), óxido de mercúrio ( HgO ), óxido de prata ( Ag2O ), zinco (Zn) e etc.

A produção anual de pilhas no Brasil, na sua grande maioria pilhas primá-

rias, que se tornam inúteis após sua utilização, situa-se na ordem de 670 milhões de

unidades e, nos últimos quatro anos, estima-se que cerca de 11 toneladas de bate-

rias de telefones celulares tenham sido descartadas junto com o lixo doméstico.

Os métodos de tratamento do lixo mais conhecidos são a incineração, a re-

ciclagem e a compostagem.

A incineração de plásticos misturados a outros resíduos sólidos urbanos

pode ser utilizada para a produção de energia. O poder calorífico de resíduos plásti-

cos é superior ao do carvão é próximo ao do óleo combustível. Entretanto, a queima

de plásticos leva à produção de dioxinas, substâncias tóxicas; dessa forma, a incine-

ração deve ser feita em instalações dotadas de filtros que impeçam a emissão des-

ses gases para a atmosfera.

A reciclagem de materiais plásticos parece ser a melhor solução do mo-

47

mento para esses resíduos. Na reciclagem mecânica, o resíduo plástico é convertido

em grânulos, que misturados a resinas virgens, são transformados em tubulações,

mangueiras, sacos e cestos de lixo, embalagens para produtos químicos, componen-

tes de automóveis etc. Pela reciclagem química, os resíduos plásticos são novamen-

te transformados em matérias-primas para a produção de resinas.

Através da compostagem, o lixo orgânico é convertido em fertilizante a par-

tir da decomposição microbiana de restos de animais e vegetais, processo que envo-

lve reações de fermentação biológica. Entretanto ,as pilhas e baterias descartadas,

junto com o lixo podem contaminar o composto orgânico.

Para diminuir o descarte inadequado, o Conselho Nacional do Meio Ambi-

ente – CONAMA – através da Resolução nº 257/99, determina que as pilhas e bate-

rias que contenham em sua composição Pb, Cd e Hg e seus compostos sejam entre-

gues pelos usuários, após seu esgotamento, aos estabelecimentos que as comercia-

lizam ou à rede de assistência técnica autorizada pelas respectivas indústrias, para

seu repasse aos fabricantes ou importadores.( 26 )


• MATÉRIA E SUA ENERGIA

Constituição da matéria

Tabela periódica

Misturas


Propriedade dos materiais

Tipos de ligações químicas em rela-

ção as propriedades dos materiais

• BIOGEOQUÍMICA

Reações químicas

Fatores que interferem na velocida-

de das reações

Tabela periódica

Condições fundamentais para

ocorrência das reações químicas

48


Tabela periódica

Estados físicos da matéria

Funções orgânicas (car –

bono, hidrogênio, oxigênio e outros)( 22 )

• Neste tema podemos destacar um ponto principal muito desenvolvido em nossas residências. Como é feita de separação do lixo domiciliar. Qual a importância de separar produtos orgânicos e inorgânicos para o meio ambiente?

• Existe alguém em sua família que separa além destes já citados, sepa-ra também lâmpadas fluorescentes, pilhas e baterias, frascos de re-médios


SEU QUINTAL , O LABORATÓRIO

Utilizada pelos antigos romanos, a compostagem pode nos ajudar hoje a

dar um destino mais ecológico a restos de material orgânico. E você pode escolher a

técnica de acordo com o espaço do seu quintal ou até mesmo varanda.

Existem dois tipos de compostagem: a que se utiliza de microorganismos e

a que se aproveita da capacidade de decomposição das minhocas, a minhocultura.

A compostagem com micro-organismos pode usar sistema aberto ou fecha-

do. O aberto é feito ao ar livre, em pilhas ou buracos. Se bem cuidado, não produz

cheiro. O andamento do processo é verificado por meio da observação da cor, umida-

de e odor. Já o sistema fechado é feito em recipientes vedados – já que este libera

cheiro- para criar as condições para os micro-organismos anaeróbicos que irão agir

no composto. Este pode ser utilizado como matéria-prima no processo de fermenta-

ção. O iogurte é um exemplo.

Já a minhocultura se aproveita da capacidade das minhocas de processar

os restos orgânicos em húmus, material fertilizante ambientalmente seguro. O pro-

cesso que acontece nos minhocários é a decomposição, e não o apodrecimento. Por

49

isso, desde que bem cuidado, não irá causar mau cheiro ou moscas.

Vamos montar um minhocário:

material :

duas caixas de tamanhos diferentes( uma com tampa )

material seco

minhocas( vermelha da califórnia – eisenia andrei )terra ( umedeça com água, mas sem encharcar )

material orgânico

papelão e jornais picados ( esse material seco irá ajudar a equilibrar os níveis de umi-

dade no seu minhocário ).

Como montar:

• você vai precisar de duas caixas plásticas, uma delas com tampa( de preferên-

cia escura e empilháveis). A caixa de cima comportará as minhocas e o mate-

rial orgânico. A de baixo serve para reter qualquer excesso de umidade ou ter-

ra que possa se espalhar, além de permitir maior ventilação.

• Faça de 10 a 20 furos na tampa, nos lados e no fundo da caixa de cima. Os fu-

ros devem ter cerca de 3mm de diâmetro. Se as caixas não forem empilháveis

use algum calço para separá-las, como uma caixinha de leite cortada ao meio.

Mas caso a caixa seja transparente, forre por dentro com um saco de lixo es-

curo.

• O recheio tem que ser da seguinte ordem: papelão e jornais picados, material

orgânico, terra, minhocas, material seco e por último a tampa.

A manutenção deve:

• adicionar material orgânico regularmente. Observe o material em decomposi-

ção. Se estiver muito úmido, ele pode atrair moscas e apodrecer, adicione

mais material seco. Se estiver muito seco, umedeça-o. O ideal são duas cama-

das de material seco para uma camada de orgânicos.

• O processo de decomposição não deve ter odor. Se o seu minhocário começar

a cheirar mal e atrair moscas, o composto não está em decomposição, e sim

apodrecimento. Isso pode ser solucionado regulando melhor a umidade, oxige-

nação e a temperatura do ambiente.

• Não deixe seu minhocário ao sol. As minhocas gostam de lugares frescos e

50

escuros.

• O composto leva de 60 a 90 dias para estar pronto. A aparência e o cheiro são

de terra escura.

Use

1. folhas

2. frutas e legumes

3. filtros e borra de café

4. saquinhos de chá

cuidado com:

1. cebola e cítricos

2. pães

não use:

1. laticínios

2. carnes

3. alimentos gordurosos ( 29 )


O LIXO QUE NÃO É LIXO, É RECICLÁVEL OU NÃO RECICLÁVEL?

Danos ambientais em várias regiões do Planeta têm despertado , uma nova

postura quanto a relação da importância da preservação do meio ambiente, pois

vivemos numa sociedade contemporânea, aonde o consumismo nos leva a refletir

sobre o que , como, por que e para que usar tantos objetos , é preciso tudo isto?

Diante desta reflexão devemos tomar um novo posicionamento como educadores,

propondo a inclusão da educação ambiental no Ensino Fundamental, Médio, sendo

esta inserida indiretamente nos conteúdos estruturantes e específicos nas

51

disciplinas , em especial na Química, pois é com ela que começamos o dia,

respirando, fazemos o nosso lanche matinal e assim por diante até o final do dia.

Sem a química não somos nada, mas para que isto aconteça de forma saudável é

preciso ter consciência de que fenômenos e questões ambientais muitas vezes

ocorrem ao redor de nossos alunos, constituindo temas interessantes para estudos

interdisciplinares, tornando-o capaz , enquanto cidadão, intervindo de forma crítica e

contribuindo nas decisões relacionadas no meio em que ele vive.

Vemos então a necessidade de esclarecer Materiais recicláveis: são

aqueles que após sofrerem uma transformação física ou química podem ser

reutilizados no mercado, seja de forma original ou como matéria – prima de outros

materiais para finalidades diversas.

Para reciclar um material é necessário que haja um processo de seleção

prévia, isto é, a separação do lixo comum em papel, plástico, vidro, metal, orgânico e

não recicláveis. Um processo de seleção muito conhecido atualmente é a coleta

seletiva, que nada mais é do que um recolhimento de lixo feito seletivamente.

Após a separação dos resíduos, é preciso fazer uma nova triagem em subtipos

de materiais para que estes tenham interesse comercial, como por exemplo, os

plásticos são separados em plástico duro ou plástico mole, os metais em latão ou

alumínio. Assim, todos os materiais recicláveis são selecionados em subtipos,

geralmente por usinas de triagem , como exemplo podemos citar a Prefeitura de São

Paulo ou por cooperativas, que após este procedimento, compactam os materiais

para facilitar o transporte e vendem para indústrias de reciclagem.

Grande parte das indústrias de reciclagem só aceitam materiais que se

encontrem dentro de uma quantidade mínima estabelecida, geralmente algumas

toneladas, o que significa que muitas vezes as cooperativas ou usinas de triagem

armazenam estes materiais por um longo tempo até conseguir a quantidade

necessária em toneladas para vender. Quando esses materiais possuem restos de

comida ou gordura, acabam atraindo ratos e baratas que podem transmitir doenças

para os seres humanos, daí a importância em lavar os materiais em casa antes de

mandá-los para a reciclagem.

Os Materiais não recicláveis são aqueles que não podem ser reutilizados

após transformação química ou física, porém muitos materiais não são reciclados no

52

Brasil apenas por ainda não existir tecnologia para o tipo específico de material.

Fique atento quando comprar uma embalagem que é reciclável pois dependendo do

material, ela poderá ir para o lixo comum no final do processo. Os materiais não

recicláveis mais conhecidos são:

Papéis não recicláveis: adesivos, etiquetas, fita crepe, papel carbono, fotografias,

papel toalha , papel higiênico , papéis e guardanapos engordurados,papéis

metalizados, parafinados ou plastificados.

Metais não recicláveis: clipes, grampos, esponjas de aço,latas de tinta,latas de

combustível e pilhas.

Plásticos não recicláveis : cabos de panela, tomadas, isopor, adesivos, espuma,

teclados de computador, acrílicos.

Vidros não recicláveis: espelhos, cristal, ampolas de medicamentos, cerâmicas e

louças, lâmpadas, vidros temperados planos.

A presença de lixo não reciclável no processo de reciclagem é um problema, pois

pode prejudicar a qualidade do produto final reciclado ou até quebrar a máquina que

processa o material. Exemplo comuns de contaminação são cerâmicas, terra e

louças na reciclagem do vidro, que como não são fundidos junto com o vidro, acabam

formando pedras no produto final, provocando quebra espontânea do vidro.

Abaixo segue algumas vantagens de separar produtos recicláveis de não

recicláveis. Confira!

• A diminuição do consumo de matérias primas virgens ( muitas delas não são

renováveis e podem apresentar ainda exploração dispendiosa).

• Contribui para diminuir a poluição do solo, água e ar.

• Melhora a limpeza da cidade e a qualidade de vida da população.

• Prolonga a vida útil de aterros sanitários.

• Melhora a produção de compostos orgânicos

• Gera empregos para a população não qualificada e receita para os pequeno

53

e micro empresários.

• Gera receita com a comercialização dos recicláveis

• Estimula a concorrência, uma vez que os produtos gerados a partir dos

reciclados são comercializados em paralelo àqueles gerados a partir de matérias-

primas virgens.

• Contribui para a valorização da limpeza pública e para formar uma

consciência ecológica.

Não se recicla:

• O Lixo Orgânico , ou seja , restos de comida , cascas de legumes,

frutas, cascas de ovos, etc

• Os chamados Rejeitos , que seriam lenços , papel higiênico , absorventes e

guardanapos de papel sujos, fotografias, bem como espuma, acrílico,

espelhos cerâmicas, porcelanas, tijolos, etc

• Resíduos específicos, ou seja, pilhas e baterias.

• Resíduos hospitalares, algodão, seringas, agulhas, gazes, ataduras, etc

• Lixo químico ou tóxico, como por exemplo embalagens de agrotóxicos, latas

de verniz, solventes, inseticidas, etc

Você pode apenas separar o Lixo Reciclado do Não Reciclado, terá flexibilidade na

escolha dos coletores.( 43)

54

Mas se você for separar detalhadamente os materiais recicláveis, nas

categorias plástico, metal, papel e vidro, existe uma padronização, como se

segue:

AZUL: papel/papelão

VERMELHO: plástico

VERDE: vidro

AMARELO: metal

PRETO: madeira

LARANJA: resíduos perigosos

BRANCO: resíduos ambulatoriais e de serviços de saúde

ROXO: resíduos radioativos

MARROM: resíduos orgânicos

CINZA: resíduo geral não reciclável ou misturado, ou contaminado não

passível de separação

A ISO 14001 é uma série de normas internacionais sobre gestão ambiental.

Esse conjunto de normas fornece uma estrutura para as organizações gerenciarem

os impactos ambientais oriundos das suas atividades produtos e serviços , não

importa qual seja seu porte ou ramo de atividade.

O certificado ISO 14001 é um dos mais importantes e de maior

reconhecimento em todo o mundo na área do meio ambiente e para a sua obtenção

é necessária, entre outras ações, a implantação da Reciclagem do Lixo , por ser esta

uma ação fundamental na redução do impacto ambiental causado por sua

empresa. ( 43 )

55

TABELA DE RECICLAGEM

PLÁSTICOS PLÁSTICOS

Reciclável : • Copos• Garrafas• Sacos/Sacolas• Frascos de produtos• Tampas• Potes• Canos e Tubos de PVC• Embalagens Pet

Não Reciclável:• Cabos de Panelas• Adesivos• Espuma• Acrílico• Embalagens Metalizadas(Biscoitos e Salgadinhos)

METAL METAL

Reciclável:• Tampinhas de Garrafas• Latas• Enlatados• Panelas sem cabo• Ferragens• Arames• Chapas• Canos• Pregos

Não Reciclável:• Clipes• Grampos• Esponja de Aço• Aerossóis• Latas de Tinta• Latas de Verniz, Solventes Químicos, Inseticida

PAPEL PAPEL

Reciclável:• Jornais e Revistas• Listas Telefônicas• Papel Sulfite/Rascunho• Papel de Fax• Folhas de Caderno• Formulários de Computador• Caixas em Geral (ondulado)• Aparas de Papel• Fotocópias• Envelopes• Rascunhos• Cartazes Velhos

Não Reciclável:• Etiquetas Adesivas

• Papel Carbono

• Papel Celofane

• Fita Crepe

• Papéis Sanitários

• Papéis Metalizados

• Papéis Parafinados

• Papéis Plastificados

• Guardanapos

• Bitucas de Cigarros

• Fotografias

VIDRO VIDRO

Reciclável:• Garrafas• Potes de Conservas• Embalagens• Frascos de Remédios• Copos• Cacos dos Produtos Citados• Pára-brisas

Não Reciclável:• Espelhos• Boxes Temperados• Louças• Cerâmicas• Óculos• Pirex• Porcelanas• Vidros Especiais (tampa de forno e micro-ondas)• Tubo de TV

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TEMA 4

LÂMPADAS FLUORESCENTES

O mercúrio tem uma grande capacidade de se acumular nos organismos vi-

vos ao longo da cadeia alimentar, processo esse conhecido como biomagnificação.

Sua toxidade já é conhecida de longa data, sendo que não se conhece qualquer fun-

ção do mercúrio que seja essencial ao organismo humano. Dentre as espécies alqui-

ladas ao mercúrio, as de cadeia curta são mais comumente acumuladas em organis-

mos vivos, devido à sua maior facilidade de transporte através de membranas celula-

res. O acúmulo do mercúrio, em especial do metilmercúrio em peixes de águas con-

taminadas, pode resultar em risco para o homem, além dos pássaros e mamíferos

que se alimentam dos peixes ( UNEP, 2007 ). ( 28 )

Lâmpadas de mercúrio

Existem diversos tipos de lâmpadas para fins de iluminação. Elas são diferenciadas

em dois grupos: as lâmpadas que contêm mercúrio, que são as lâmpadas fluorescen-

tes( tubulares e compactas ) e lâmpadas de descarga ( mista, vapor de mercúrio, va-

por de sódio e vapor metálico), e as lâmpadas que não contém mercúrio (lâmpadas

incandescentes e halogenadas/dicróicas). Elas são compostas de uma ampola de vi-

dro bastante fino preenchido com um gás inerte, em geral o argônio, e um fino fila-

mento constituído de tungstênio que, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se

aquece até a incandescência, emitindo uma luz branca de tom levemente amarelado.(28 )

Existem vantagens das lâmpadas que contém mercúrio sobre as que não

contém . Em relação às lâmpadas incandescentes, as lâmpadas que contém mercú-

rio tem eficiência luminosa de 3 a 6 vezes superior, tem vida útil de 4 a 15 vezes mais

longa e 80% de redução de consumo de energia. Dessa forma, elas geram menos

resíduos e reduzem o consumo de recursos naturais para a iluminação, diminuindo

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dependência de termeletricidade (ABILUX, 2005) Há de se destacar, também, que as

lâmpadas fluorescentes e de vapor, são utilizadas para criar melhores e efetivas fon-

tes de luz artificial e vêm substituindo amplamente as lâmpadas incandescentes.( 28 )

O uso de lâmpadas fluorescentes, então, pode representar uma significativa

economia doméstica, comercial e industrial. Se por um lado a natureza agradece a

economia no uso dos recursos naturais pelo uso de lâmpadas fluorescentes na ilumi-

nação, a proliferação do seu uso está gerando uma nova demanda ambiental: O que

fazer com as lâmpadas queimadas?

O mercúrio contido nas lâmpadas, como já sabemos pode contaminar o

solo, as plantas , os animais e a água. O risco oferecido por uma única lâmpada, é

quase nulo. No entanto, levando em consideração que o Brasil comercializa cerca de

100 milhões de lâmpadas por ano, o problema do descarte destas se agrava enorme-

mente. Isso sem contar que as indústrias de reciclagem de lâmpadas de mercúrio

são responsáveis pelo controle de apenas aproximadamente 6% do estoque de lâm-

padas queimadas no país ( Lumière,2007 ). Além disso, o custo da reciclagem e a

consequente descontaminação para o gerador de resíduo ainda são muito caro. No

Brasil uma tradicional empresa do ramo cobra pelos serviços de descontaminação

em torno de R$ 0,60 a R$ 0,70 por lâmpada (Webresol, 2005), a esse preço, devem-

se acrescentar os custos de frete ( transporte ), que podem variar de acordo com a

distância e o volume.( 28 )

Uma lâmpada fluorescente é constituída basicamente , por um tubo de vi-

dro recoberto internamente por pós de fósforo que são compostos por halofosfato de

cálcio [ Ca5 ( F,Cl )(PO4)3 : Sb, Mn ]. Os compostos ( Y2O3 : Eu ), [ Ce, Tb ) MgAl11O19) ]

e ( BaMgAl10O17:Eu ), são adicionados ao fosfato, formando os chamados fósforos

vermelho, verde e azul respectivamente. Encontro-se também, entre o tubo de vidro

e a camada luminescente de pó de fósforo, um pré-revestimento de alumina. O tubo

é preenchido com gás inerte ( argônio, neônio, criptônio, e/ou xenônio ) . Nos extre-

mos das lâmpadas, há os eletrodos, feitos de tungstênio ou aço inox, nessas condi-

ções, o tubo está em vácuo parcial ( André, 2004 ).( 28 )

Quando a lâmpada é ligada, uma corrente elétrica aquece os cátodos que

são recobertos com um material emissivo especial, os quais emitem elétrons. Os elé-

trons passam de um eletrodo para outro,criando uma corrente elétrica. O fluxo de elé-

58

trons entre os eletrodos ioniza os gases de enchimento, o que cria um fluxo de cor-

rente entre os eletrodos, Os elétrons por sua vez colidem com os átomos do vapor de

mercúrio excitando-os, causando assim a emissão de radiação ultravioleta ( UV ).

Quando os raios ultravioletas atingem a camada fosforosa que reveste a parede do

tubo, ocorre a fluorescência, emitindo radiação eletromagnética na região do visível.(28 )

DESCONTAMINAÇÃO DE RESÍDUOS DE LÃMPADAS FLUORESCENTES

Para a descontaminação de resíduos de lâmpadas fluorescentes, existem

os processos térmicos, a lixiviação ácida, a estabilização e a incineração .Essa última

não é recomendada, pois pode gerar sérios problemas ambientais devido à emissão

de mercúrio para a atmosfera.

Os dois primeiros processos, tratamento térmico e lixiviação ácida, são, até

o momento, as formas de tratamento mais indicadas ambientalmente , pois permitem

a recuperação do mercúrio por meio da reciclagem.

A reciclagem de lâmpadas refere-se à recuperação de alguns de seus ma-

teriais constituintes e a sua reutilização em indústrias ou nas próprias fábricas de

lâmpadas. Existem vários sistemas de reciclagem em operação em diversos países

da Europa, EUA e Japão. No Brasil, existem empresas como a Recitec ( Pedro Leo-

poldo-MG ), Apliquim ( Paulínia, SP ), Mega Reciclagem ( Curitiba-PR ), Brasil Reci-

cle ( Indaial-SC ) e Silex ( Gravataí -RS ), que atuam na reciclagem de lâmpadas fluo-

rescentes (Naime e Garcia, 2004 ).( 28 )

O processo de reciclagem de lâmpadas de mercúrio mais utilizado envolve

duas fases de tratamento. A primeira e a chamada fase preparatória, na qual por

meio de um processo físico, as lâmpadas são implodidas e quebradas em pequenos

fragmentos. As lâmpadas são introduzidas em processadores especiais e, por meio

de separadores gravimétricos e eletromagnéticos, latão, terminais de alumínios e pi-

nos são separados. Um sistema de exaustão permite separar a poeira fosforosa jun-

tamente com a maioria do mercúrio. O pó de fósforo e particulados são então coleta-

dos em um filtro. Por fim, os materiais constituintes das lâmpadas fluorescentes são

separadas em quatro grupos : os terminais de alumínio com seus componentes ferro-

metálicos; o vidro; o pó de fósforo rico em mercúrio; e o isolamento baquelítico que

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existe nas extremidades das lâmpadas. Dentre todos os constituintes, somente o iso-

lamento baquelítico não é reciclado. Os vidros podem ser recuperados para produção

de novas lâmpadas ou novos vidros em aplicação não alimentar. O alumínio e os pi-

nos de latão, após limpeza, podem ser fundidos e utilizados para produção de novos

materiais. O pó de fósforo, quando livre do mercúrio, pode ser reutilizado em fábricas

de cimento.

A segunda fase consiste na recuperação do mercúrio contido no resíduo de

pó de fósforo. Esta , envolve um processo químico ou um processo térmico. No pro-

cesso térmico, o material é aquecido a temperaturas muito altas( maiores que

600ºC ). O material vaporizado a partir desse processo é condensado e coletado em

recipientes especiais ou decantadores. O mercúrio assim obtido pode passar por

nova destilação para se removerem impurezas. Emissões fugitivas durante esse pro-

cesso podem ser evitadas usando-se um sistema de operação de pressão negativa.

No caso do processo químico , ou lixiviação, o resíduo é tratado por processo de ex-

tração, envolvendo algum líquido extrator e a solução resultante precisa então passar

por algum outro tratamento para recuperação do mercúrio.

O método de lixiviação tem como desvantagens, comparado com o proces-

so térmico, a complexidade do processo, a necessidade de diversas etapas, a utiliza-

ção de reagentes químicos e, especialmente, a geração de efluentes que demandam

um tratamento adequado para serem descartados, sendo, portanto, menos utilizado

que o processo térmico.(28 )

Cuidados:

1. O consumidor também precisa ter cuidados no manuseio e uso das lâmpadas

fluorescentes, especialmente se houver quebra de uma delas, o que libera o

mercúrio no ar.

Confira a seguir os procedimento recomendados pela Abilumi nessa circunstância.

2. Não usar equipamento de aspiração para a limpeza;

3. Logo após o acidente, abrir todas as portas e janelas do ambiente, aumen

tando ventilação;

4. Ausentar-se do local por, no mínimo, 15 minutos;

5. Após 15 minutos, colete os cacos de vidro e coloque-os em saco plástico.

Procure utilizar luvas e avental para evitar contato do material recolhido com a

60

pele;

6. Com a ajuda de um papel umedecido, colete os pequenos resíduos que ainda

restarem;

7. Coloque o papel dentro de um saco plástico e feche-o;

8. Coloque todo o material dentro de um segundo saco plástico. Assim que pos-

sível, lacre o saco plástico evitando a contínua evaporação do mercúrio libera-

do;

9. Logo após o procedimento, lave as mãos com água corrente e sabão.

Empresas que oferecem serviço de reciclagem de lâmpadas no Brasil:

• São Paulo - Apliquim-(11)3722-5478 www.apliquim.com.br

• Rodrigues & Almeida Moagem de Vidros (19)9649-6867

• Tramppo(11)3039-8382 www.tramppo.com.br

• Naturalis Brasil(11)4496-6323 ou 4591-3093 www.naturalisbrasil.com.br

• Em Santa Catarina

Comitê Interministerial de Inclusão Social dos Catadores de Materiais Recicláveis

Esplanada dos Ministérios, Bloco "A", sala 456 Tel: (61)3433 - 1619 1644 1654

Fax: (61) 3433-1668 - Brasília - DF CEP: 70054-900(

Assim, seu descarte não pode ser feito em aterros comuns. A intoxicação por

mercúrio pode causar diversos problemas à saúde humana como: dor de estomago,

diarreia, tremores, depressão, ansiedade, gosto de metal na boca, sangramento nas

gengivas, insônia, falhas de memória, fraqueza muscular, nervosismo, mudanças de

humor, agressividade e até demência.

Em altas concentrações o mercúrio pode levar à morte.

Entretanto, durante seu ciclo de vida, as lâmpadas fluorescentes produzem cerca de

70 % menos de gases de efeito estufa quando comparada à lâmpadas

incandescentes.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

61

http://www.apliquim.com.br/

http://www.naturalisbrasil.com.br/

http://www.tramppo.com.br/

O índice de reciclagem da lâmpada fluorescente pode chegar a 98% e, além disso, a

reciclagem é economicamente aceitável. O vidro reciclado pode ser utilizado para fa-

bricação de cerâmica, o mercúrio pode ser utilizado na fabricação de termômetros e

o pó de fósforo pode ser novamente utilizado na fabricação de novas lâmpadas. A

cada mil lâmpadas fluorescentes recicladas, são reaproveitados cerca de 260 kg de

vidro, 18 kg de alumínio, 6 kg de pó de fósforo e 8g de mercúrio.( 44 )


• MATÉRIA E SUA NATUREZA

Constituição da matéria

Propriedades dos materiais

Estudo dos metais

• BIOGEOQUÍMICA

Tabela periódica


Diferença entre gás e vapor

Funções orgânicas( 22 )

• Neste tema o enfoque principal é quanto a questão ambiental, que es-tas lâmpadas trazem ao planeta. Diante disto, como é feito o seu des-carte, tanto na escola, trabalho , e até em casa mesmo, pois todos as informações que obtemos é que elas fornecem uma economia. Tam-bém podemos verificar com nossos educandos sua composição, ex-terna e interna.

QUESTÕES PARA PESQUISA E DISCUSSÃO:

1. Qual a importância dos metais para o nosso organismo?

2. Quais os problemas ambientais provocados pelos metais pesados?

3. Através do texto identifique os danos causados no nosso organismo pela con-

taminação do mercúrio.

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4. Como a sociedade pode diminuir os problemas de contaminação do solo e das

águas através dos metais pesados?

5. Faça uma pesquisa na sua cidade, se existe um lugar adequado, para uso de

lâmpadas fluorescentes queimadas ou quebradas.

6. Na escola desenvolva uma forma de coleta, destas lâmpadas, tanto da

escola , como das residências dos alunos e professores.

7. Elabore cartazes, com os cuidados e efeitos colaterais causados à saúde pelo

metal mercúrio.

8. Cite além das lâmpadas fluorescentes, que outros produtos possuem este me-

tal pesado ?

9. Faça uma pesquisa de campo, em seu bairro, que tipo de descarte eles fazem

com estes produtos que possuem o metal mercúrio. E se eles sabem o mal

que pode causar ao organismo e ao meio ambiente. Cite-as.

10.Distribua panfletos com orientações, sobre metais pesados, aonde ele é en-

contrado ( produtos) e efeitos colaterais.

LEITURA COMPLEMENTAR:

Brasil quer acabar com lâmpadas incandescentes

O Brasil deverá banir o uso de lâmpadas incandescentes até 2013. Ao menos é o

que pretende uma portaria que aguarda aprovação do Ministro de Minas e Energia,

Edison Lobão, para ir à consulta pública. A iniciativa permitirá uma economia, anual

de energia, da ordem de 7 milhões e 864 mil megawatts/hora por ano, o equivalente

a deixar de construir uma usina de 2 mil megawatts de capacidade instalada.

A portaria deve ser aprovada pelo ministro nas próximas semanas, entrando

em seguida em consulta pública virtual por 30 dias. Após esse prazo, será realizada

63

uma consulta pública presencial, junto a representantes da sociedade civil, empresas

e indústria.

A informação é do consultor do Ministério de Minas e Energia (MME), Roberto

Wagner Lima Pereira. Segundo ele, a previsão é que já no próximo ano as ações

comecem a ser implementadas. O prazo de três anos para a extinção total das

lâmpadas foi pensado para que a substituição seja gradativa, permitindo também que

a indústria sincronize suas atividades à nova demanda pelas lâmpadas mais

econômicas, no caso, as fluorescentes.

Critérios

A medida será válida apenas para lâmpadas incandescentes de uso geral, de

25 watts a 200 watts, mais usadas na iluminação de residências e indústrias. No caso

das lâmpadas similares, utilizadas em eletrodomésticos e veículos, não haverá

modificação, explicou Pereira

Na primeira fase, que deverá compreender o período de 2010 a 2011, serão retiradas

do mercado as lâmpadas de 200 e 150 watts. Entre 2011 e 2012, será a vez das

lâmpadas de 100 e 60 watts, as mais utilizadas. Em 2013 será a vez das de 40 e 25

watts deixarem o mercado.

A iniciativa não é apenas do Brasil, a União Europeia acaba de anunciar a extinção

das lâmpadas incandescentes de 100 watts. A retirada total do mercado europeu

está prevista para ocorrer até 2012.

O gerente de Marketing e Produtos da área de LED's da Philips Lighting na América

Latina e coordenador do programa de Eficiência Energética da Philips, José

Fernando Mendes, diz que a empresa é favorável a iniciativas que contribuam com o

crescimento da eficiência energética. A redução da fabricação das lâmpadas pela

empresam em nível global, depende das iniciativas dos governos e estados. De

acordo com ele, Argentina, Colômbia, Turquia, Rússia, Canadá e os estados da

Califórnia e Nevada já demonstraram a intenção de substituir as lâmpadas

incandescentes, o que deverá ocorrer gradativamente nos próximos anos.

Tecnologia das lâmpadas de LED

64

As lâmpadas com tecnologia LED (Diodo Emissor de Luz) devem representar uma

boa fatia do mercado nos próximos anos. Já inseridas no mercado europeu, a

modalidade, no Brasil, é usada apenas em alguns hotéis e projetos de iluminação

pública. Mendes explica que a entrada desse modelo no país requer uma inserção

maior da tecnologia, em um prazo de dois a três anos, quando os valores para

iluminação residencial devem alcançar preços mais acessíveis ao consumidor.

Outros fabricantes também já incluíram a tecnologia em sua carteira de produtos.

A LED tem eficiência comparável à fluorescente, de até 80% em relação às

incandescentes. A diferença é que essa tecnologia permite uma vida útil de até 45 mil

horas, ou 45 anos. A média de vida útil das fluorescentes compactas gira em torno de

3 mil a 4 mil horas.

A modalidade está no âmbito da política global de desenvolvimento de produtos

sustentáveis da Philips, denominada Eco Vision. Essa linha de produtos, que envolve

diferentes eletroeletrônicos, deverá receber investimentos da ordem de 1 bilhão de

euros até 2012, prazo em que a empresa projeta ter até 30% de seu faturamento

advindos dos produtos “verdes”.

Preço das lâmpadas de LEDEmbora mais eficientes e com maior durabilidade, as lâmpadas

incandescentes costumam ter valor elevado. As populações de baixa e baixíssima

renda serão contempladas com programas de subsídios, que preveem a doação das

lâmpadas, conforme informou Pereira. O projeto deverá ser integrado com programas

já existentes, como a substituição de geladeiras antigas por outras mais novas e

eficientes.

Há também a previsão de barateamento das lâmpadas ao fim do ciclo de

substituição, já que haverá uma grande demanda no mercado. Pereira projeta que o

valor de uma lâmpada deverá cair significativamente. Mendes concorda com a

redução de preços das lâmpadas fluorescentes, e ressalta que a queda nos valores

vem acontecendo gradativamente ao decorrer das ações de substituição.

Impactos

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Para elaboração da portaria, foi realizada uma série de estudos prevendo os

impactos e a economia de energia, que serão divulgados junto com a entrada em

consulta pública do projeto. De acordo com Pereira, após a substituição das

lâmpadas, a economia gerada poderá ser superior às projeções iniciais.

De acordo com dados fornecidos pela Eletrobrás, as lâmpadas fluorescentes

podem consumir até quatro vezes menos energia elétrica em comparação às

incandescentes. Para se ter ideia do impacto, a estatal tomou como exemplo o uso

da lâmpada em 50 milhões de residências no Brasil, estimando cinco lâmpadas

incandescentes de 60 watts para cada um desses lares, o que resulta em uma

demanda de cerca de 15.000 megawatts. A substituição por lâmpadas

incandescentes acarretaria em uma demanda de 3.750 megawatts, ou seja, uma

diferença de 11.250 megawatts, demanda aproximada à capacidade instalada da

hidrelétrica de Itaipu (14.000 megawatts)

Mesmo sem programa específico de incentivo, o uso de lâmpadas incandescentes

vem caindo ao longo dos anos. Em 1998, cada residência possua em média seis

lâmpadas, ante quatro em 2006. A queda mais significativa aconteceu na região Sul,

onde a queda foi de 7,6 para 2,8, na mesma base de comparação. (45 )

Tags: de, economia, energia, investimentos, led., lâmpadas, mme

LED: A ILUMINAÇÃO DO FUTURO JÁ DISPONÍVEL NO PRESENTE

Ele já existe há muito tempo, mas recentemente vem ganhando grande

destaque entre as tecnologias que tendem a dominar no futuro. Você provavelmente

já deve conhecer o LED, mas na certa nem dá muito valor para ele. Este componen-

te teve suas primeiras aparições na década de 60 e surpreendeu a todos, porque até

então não havia nenhum componente eletrônico que emitisse luz pró-pria. A princí-

pio, o LED teve poucas aplicações, porque ele emitia pouca luz, fator que limitou o

componente a função de indicador de energia — função que ele executa até hoje em

muitos aparelhos eletrônicos.

Evidentemente, o LED evoluiu muito nestes quase 50 anos de vida que já tem. Atual-

mente, ele está presente em tantos aparelhos que você nem imagina. Desde celula-

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res, passando por câmeras digitais e chegando até os televisores. Isso mesmo, a

mais recente conquista do LED foi a invasão no setor das televisões. Bom, saber que

o LED é necessário em nossas vidas, todos já sabem, mas como será que ele funcio-

na? Qual é o futuro deste pequenino componente?

O que é um LED? Como ele funciona?

O LED é um componente eletrônico, mais precisamente, um diodo

semicondutor. O funcionamento do LED é relativamente simples, sendo que ao

receber energia ele emite luz. Diferente da maioria dos componentes eletrônicos, que

liberam energia através do calor, o LED consegue liberar a energia excedente na

forma de luz. Antigamente, os LEDs só emitiam luzes coloridas, porque tinham uma

carcaça colorida, a qual quando iluminada pelo raio produzido pelo LED, fornecia

uma cor específica.

Com a evolução do processo de construção do LED, estes componentes passaram a

emitir luzes em cores diferentes, mesmo tendo uma carcaça transparente. Além

disso, surgiram os LEDs capazes de reproduzir várias cores, sendo assim, um

mesmo componente poderia criar centenas ou até milhares de cores diferentes. Claro

que para isso, a tecnologia no componente evoluiu muito, mas o modo de

funcionamento continuou quase o mesmo. Através de um controle de alta precisão

na corrente elétrica, o LED consegue emitir tonalidades de cores diferentes, o que se

tornou um fator muito importante para as novas tecnologias que têm aderido este

pequenino item da eletrônica.

ILUMINAÇÃO ATRAVÉS DE LEDs

Apesar dos diversos aparelhos em que os LEDs vêm ganhando presença,

acredita-se que o verdadeiro triunfo desta tecnologia seja em outro setor: a ilumina-

ção. Por muito tempo os cientistas vêm pesquisando e trabalhando em diversos pro-

jetos para inovar e criar uma lâmpada que funcione através de LEDs. Até o presente

momento, já existem algumas lâmpadas que funcionam através de LEDs e, aliás,

funcionam muito bem. Contudo o grande problema não está na adaptação, ou na de-

mora da tecnologia ser suficiente para prover uma boa iluminação, porém o problema

consiste no elevado preço que é cobrado por essas lâmpadas.

67

LEDs são mais ecológicos que as lâmpadas incandescentes e até as fluorescentes

pois quase toda a eletricidade usada vai para produzir luz.

Lâmpadas a LED são frias ao toque e não acrescentam calor excessivo aos cômodos

da casa, o que significa menos uso de ar condicionado ou ventilador. E ainda funcio-

nam por milhares de horas antes que precisem ser trocadas.

Em termos de custo, tamanho e iluminação, as Lâmpadas com Tecnologia a LED es-

tão ficando cada vez melhores, e tendo várias aplicações no dia a dia.

Mesmo que as melhores LEDs não sejam brilhantes o suficiente para usar

como fonte de luz primária, elas funcionam muito bem para decorar ou ter uma luz

suave durante a noite.

Em média, elas se pagam em dois anos, havendo aproximadamente mais

oito ou nove anos para você aproveitar a economia gerada! Essas estimativas, claro,

variam conforme os seus níveis de consumo. Além disso, as lâmpadas emitem pou-

quíssimo calor, o que aumenta a sua eficiência,pois elas não precisam desviar pate

da energia para essa função.

Enquanto uma lâmpada comum tem vida útil de 1.000 horas e uma fluorescente de

10.000 horas, a LED rende entre 40.000 e 100.000 horas de uso ininterrupto.

Uma lâmpada incandescente converte em luz apenas 5% da energia elétrica que

consome. As lâmpadas LED convertem até 40%. Essa diminuição no desperdício de

energia traz benefícios evidentes ao meio ambiente. Estudos sugerem que a conver-

são completa para a tecnologia LED diminuiria em até 50% as emissões de CO2 a

partir do uso de energia elétrica para iluminação em pouco mais de 20 anos.

As lâmpadas LED são mais de duas vezes mais eficientes do que as lâmpadas fluo-

rescentes compactas, atualmente vistas como o padrão da iluminação “verde”.

No entanto, o grande benefício do LED é o seu baixo impacto ambiental, pois ele não

contem mercúrio ou outros metais pesados na sua composição, ao contrário das lâm-

padas fluorescentes.

Vantagens :

• economia de energia: consume 80% menos energia na comparação cm uma

lâmpada incandescente.

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• A iluminação a LED não produz calor evitando o envelhecimento dos mate-

riais, sujeito a essa temperatura( difusores acrílicos, suportes,etc ) e materiais

envolventes aumentando a sua vida útil.

• Reduz a necessidade de ar condicionado para compensar a temperatura.

• Não produz materiais para reciclar( lâmpadas, balastro, etc) com vantagens

ambientais e de gestão de resíduos.

• Reduz drasticamente os custos de lâmpadas de substituição e dos serviços

associados.

• Média de preço de uma lâmpada a LED – R$ 180 reais

• Retorno no de investimento : 2 anos

• Diversos modelos, níveis de luminosidade e cores

• Duração desde 40.000 a 100.000 horas. (45 )

69

TEMA 5

ÓLEO COMESTÍVEL

“A QUÍMICA E O SABÃO, O QUE ELES TÊM EM COMUM?”

OBJETIVO:

Abordar os conceitos de química envolvidos no processo da preparação do

sabão, do descarte do óleo da cozinha no meio ambiente, nos cuidados com o ma -

nuseio de produtos químicos, funcionamento do sabão.

HISTÓRIA DO SABÃO

Uma das atividades mais antigas na civilização humana é a produção de

sabão. Existem registro de material semelhante na Babilônia a 2800 a.C. E no egito a

1500 a.C. Foi descoberto que este material era formado a partir de uma combinação

de gordura animal e cinzas de madeira.

Mais foi na época dos romanos que surgiu os primeiros relatos do processo de

fabricação do sabão, onde Plínio, o Velho, descreve sobre o sabão duro e o sabão

mole.

Durante todo o Império Romano o sabão foi produzido somente de forma

artesanal, sendo assim foi somente a partir do século XIII, depois da queda do

Império Romano, que o sabão passou a ser produzido em escalas industriais.( 31,41 )

MODIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO SABÃO

O processo básico para a preparação do sabão na antiguidade era a mistura

de cinza de vegetais, que continha carbonato de potássio, e gordura animal . Este

processo exigia paciência mais do que perícia, já que era necessário esperar um

longo tempo, alguns dias, para que a reação acontecesse e formasse a pasta

conhecida como sabão. Esta mistura de materiais alcalinos e materiais graxos

surgiram gradualmente, só não se sabia na época que se tratava de uma reação de

saponificação.

70

As primeiras modificações do processo surgiram quando houve a substituição

das cinzas por lixívia que era rica em hidróxido de potássio, obtida de uma mistura de

cinzas e cal, com fluxo de água passando através da mistura (reação 1e2). Passando

a ser produzido em quantidades maiores no século XIII começou a ser considerado

como um processo industrial. Mas não deixava de ser um processo mecânico de

mistura de gordura e álcali.

CaO (aq) + H2O → Ca(OH)2 (aq) (reação 1)

K2CO3 (aq) + Ca(OH)2 (aq) → CaCo3 (s) + KOH (aq) (reação 2)

O processo de fabricação do sabão seguia o mesmo método desde o período

romano e só foi modificado com avanços químicos ocorridos no século XVI, quando

Nicolas Leblanc (1742-1806) aprimorou o método de síntese da barrilha (carbonato

de sódio) a partir da salmoura (Solução de cloreto de sódio) [3]. Outro marco

importante para o avanço do processo de fabricação do sabão foi o esclarecimento

da composição química das gorduras naturais, por Michel Eugéne Chevereul (1786-

1889). Assim o sabão pode ter início como um processo industrial conhecendo os

princípios químicos envolvidos, sabendo qual a matéria-prima a ser aplicada,

mostrando assim que a formação de sabão era uma reação química.

Quase 2000 anos para que o processo de fabricação do sabão deixa de ser

um processo mecânico para um processo químico, ocorrendo desde o pré-tratamento

da gordura até a obtenção de novas matérias-primas. E posteriormente recuperando

a glicerina das misturas de saponificação .( 31,41 )

UTILIZAÇÃO DA SODA CÁUSTICA

A soda cáustica começou a ser utilizada na produção de tipos primitivos de

sabão, pelos egípcios na antiguidade. E hoje o seu principal uso continua sendo a

saponificação de ácidos graxos.

Com a evolução do processo de fabricação a soda cáustica passou a ser

obtida a partir de carbonato de sódio, que era encontrado em alguns depósitos

naturais bem como pela calcinação de plantas marinhas. Porém a quantidade obtida

71

era pequena e não atingia escala comercial, sendo utilizada somente para escala

doméstica .

Hoje já há um emprego muito maior sendo também utilizada na produção de

papel, tecidos, alimentos e biodiesel. É altamente corrosivo e pode produzir

queimaduras, cicatrizes e cegueira devido à sua elevada reatividade .

COMO OCORRE A SAPONIFICAÇÃO

A partir da reação de ácidos graxos e bases é obtida uma pasta denominada

sabão, esta reação é conhecida como saponificação. A três tipos de ácidos graxos

utilizados na produção de sabão são o oleico, o esteárico e o palmítico(31)bases

utilizadas geralmente são bases fortes como o hidróxido de sódio.

A reação de saponificação geralmente é efetuada sob aquecimento. Nesta

reação a base (soda) reage com a gordura (ésteres) deslocando a glicerina com a

liberação dos radicais ácidos e formação dos sais básicos (sódicos), conforme a

figura 1. Estes sais formados são conhecidos como sabões, que depois de outros

tratamentos como purificação e adição de outros componentes então é obtido o

sabão comercial. Conforme a base utilizada no sabão este recebe uma

denominação, os que são feitos com soda são chamados de duros e os que são

produzidos com potassa são denominados moles ( 31,41 )

Figura 1 – reação de saponificação ( 31,41 )

72

O subproduto obtido da reação de saponificação é a glicerina muito

empregada na produção de nitroglicerina, um forte explosivo bastante utilizado

durante a Primeira e a Segunda Guerra Mundial.

POLARIDADE DA MOLÉCULA: POLAR E APOLAR

Polaridade é o resultado de cargas positivas ou negativas na nuvem eletrônica

ao redor da molécula, pólos diferentes existentes nas moléculas são conhecidos

como moléculas polares, e as de pólos iguais são as moléculas apolares. Isto está

diretamente relacionada com a separação das cargas negativas e positivas

existentes entre os átomos das moléculas, esta diferença é conhecida como

eletronegatividade. As moléculas polares formam pólos, ou seja, com momento de

dipolo diferente de zero e as apolares não formam pólos, ou seja, não apresenta

momento de dipolo elétrico igual a zero .

Como é a Ação de Limpeza do Sabão

A água é uma substância polar que sozinha não consegue remover toda a

sujeira existem na superfície de diversos materiais, devido ao fato que muitas

moléculas de sujeira são apolares como, por exemplo, óleos e gorduras. Como não

há interação entre eles, o sabão tem um papel fundamental pois é ele que faz o

“contato” entre a gordura e a água. A molécula do sabão possui uma cadeia

carbônica longa que é apolar, capaz de interagir com óleos e gordura, e na sua

extremidade possui uma função éter que é polar, que interage com a água.

A cadeia apolar da molécula do sabão tem ação de limpeza porque ela

envolve as moléculas de sujeira por toda a superfície do material sujo, promovendo

sua remoção devido à interação que a com a outra extremidade e a água, conforme a

figura 2.

73

Figura 2 – representação da ação do sabão na limpeza ( 31,41 )

Quando lavamos um recipiente com uma superfície suja de gordura com

sabão formam-se pequenas micelas, ou seja, gotículas microscópicas de gordura

envolvidas por moléculas de sabão, a parte apolar interagindo com a gordura e a

parte polar com a água. Outra designação para este processo é dizer que a parte

apolar é HIDROFÓBICA (tem aversão à água) e a parte polar é HIDROFÍLICA (tem

afinidade com a água) ( 41 )

BOLHAS DE SABÃO, ESPUMA E A AÇÃO DE LIMPEZA

A bolha do sabão é formada por uma película composta de moléculas de

sabão e de água) envolvendo um volume de ar (Figura 3). A bolha pode variar de

tamanho, sendo modelado conforme a pressão exercida sobre sua superfície

elástica, podendo ser esticado ou comprimido.

74

Figura 3. representação da bolha de sabão.( 41,)

A bolha é formada por duas camadas de moléculas de sabão (surfactantes)

com uma camada de água no seu interior formando uma película esférica e a

espessura é determinada pela quantidade de moléculas de água. A parte hidrofílica

da molécula do sabão está direcionada para dentro, interagindo com a água, e a

parte hidrofóbica está em contato com o ar.

Surfactantes são compostos que tem a capacidade de alterar as propriedades

da superfície de um líquido, outra característica é a capacidade de formação de

micelas, ou seja, agregarem-se uns com os outros. E, atua diminuindo a tensão

superficial da água.Na presença de luz a bolha apresenta mudança de coloração na

sua superfície, isto ocorre devido a reflexão da luz e as cores observadas vão

depender do ângulo de visualização e da espessura do filme.

Através da incidência de luz é possível determinar a espessura do filme

formado, porque os pontos mais escuros são locais onde a espessura do filme é

menor em relação ao comprimento de onda da luz visível, tendo assim falta de

reflexão e ausência de cor ( 31, 41 )

Um conjunto de bolhas próximas uma das outras forma uma espécie de rede

que é conhecido como espuma. Como as bolhas estão interligadas sua forma não é

esférica, mas sim um poliedro de faces planas. Entre as bolhas existe uma junção

por onde passa o líquido, esta junção é conhecida como capilar.

Existem muitos sabões e detergentes que são excelentes para limpeza e não

formam espuma, não existe relação entre formação de espuma e eficiência na

lavagem, mas devido o fato do conhecimento popular associar este fato com limpeza

75

os fabricantes acabam adicionando agentes espumantes aos seus produtos para

melhorar as vendas.

A RELAÇÃO ENTRE SABÃO E DETERGENTES

Sabão e detergentes são compostos que possuem a mesma finalidade, à

limpeza de materiais. A maior diferença entre os dois é que os detergentes são

produtos sintéticos para limpeza de superfícies sólidas, lisas e porosas [9]. O sabão é

um tipo mais simples de detergente. O material empregado na produção do

detergente é formado a partir de derivados do petróleo, por moléculas de ácido

sulfônico que ao reagir com a base (soda caustica) forma um sal (sulfonato de sódio).

O sabão é feito de gordura animal ou vegetal, que são saponificados pela soda

caustica (NaOH) ou pela potassa caustica (KOH), formando o sal correspondente.

O detergente é um agente de superfície, que serve para reduzir a tensão

superficial do líquido e estabilizar as soluções coloidais. Para ser adsorvida pelo

liquido existe a parte polar hidrofílica, e a parte apolar lipofílica.( 31,41 )

O PROBLEMA DA POLUIÇÃO

O principal problema do descarte de óleo de cozinha é o fato que durante sua

decomposição ele emite o gás metano, que é um dos principais gases contribuintes

para o efeito estufa. O agente para a decomposição deste material são as bactérias

que por um processo chamado ação anaeróbica (sem ar) gera o metano. O descarte

de óleo de cozinha em ralos de pias contribui bastante para o aumento da poluição

cerca de um litro de óleo descartado contamina aproximadamente mil litros de água.

A simples atitude de não descartar o óleo desta forma contribui para diminuir o

aquecimento global, porem não existe uma forma correta para descartar estes

reagentes, mas uma alternativa é a produção de sabão.

O sabão também pode se tornar um poluente caso descartado incorretamente,

se não houver tratamento deste material, ele aumenta a ação de microorganismos

que se alimentam de matéria orgânica, gerando a eutrofização das águas tornando

as férteis para a ação de bactérias. Com o aumento deste material aumenta a ação

de microorganismos diminuindo o nível de oxigênio dissolvido na água, já que estes

76

organismos necessitam deste para sobreviver. E no caso de detergentes que contem

sulfetos, durante a degradação do material, liberam metano e ácido sulfídrico ( 41 )

ÓLEOS E GORDURAS

A diferença entre óleo e gordura é que o óleo é um lipídeo que em temperatura

ambiente apresenta-se na forma líquida e a gordura é um lipídeo que em temperatura

ambiente apresenta-se na forma sólida. A partir de processos industriais é possível

modificar a estrutura dos lipídeos transformando-os em gorduras trans-saturadas que

é nociva a saúde ( 41 )

A gorduras-trans é encontrada principalmente em produtos industrializados, é

formada a partir de um processo de hidrogenação industrial, transformando óleo

vegetal líquido em gordura sólida à temperatura ambiente, atuam no alimento como

conservantes aumentando a sua consistência e o tempo de vida útil. Também ocorre

como um processo natural no rúmen de animais, por isso alimentos com origem

animal podem conter pequenas quantidades desta gordura . O consumo destes

alimentos pode causar:

Aumento do colesterol (LDL), que é prejudicial.

Diminuição do colesterol (HDL), colesterol bom.( 41 )

O pH DO SABÃO E A IMPORTÂNCIA DO SEU CONTROLE

Quando substâncias ácidas, básicas ou sais inorgânicos se dissolvem na

água, sofrem ionização ou dissociação, isto é, formam íons. Dependendo do balanço

entre a concentração de cátions (H+) e de ânions (OH-), podemos ter soluções

ácidas, básicas ou neutras.

A acidez ou a alcalinidade de uma solução pode ser expressa em uma escala de pH que varia de 0 a 14.

Essa escala de pH é baseada no número de hidrogênios livres (H+) em uma

solução. Uma solução com valor 0 na escala de pH tem muitos íons H+ e poucos

íons OH-. Uma solução com pH 14, em contraste, tem muitos íons OH- e poucos H+.

Quando esses íons (H+) e (OH-) estão em proporções iguais, o pH é considerado

neutro, pH=7.

77

O pH é definido como o logaritmo negativo da concentração do íon de

hidrogênio (H+) e pode ser calculado a partir da seguinte expressão: pH= - log [H+].

Assim, o termo pH é usado para descrever o grau de acidez ou alcalinidade

(basicidade) de um dado meio, de forma que:

pH

0

pH

< 7 >

pH

14Ácido Neutro Básico

H+ OH-

O sabão possui em geral um pH levemente básico, sendo que controla-lo é de

muita importância durante o processo de fabricação porque pH elevado pode ocasio-

nar, quando em contato direto com a pele, queimadura leves ou até mesmo graves.

Para identificar o pH geralmente é utilizado papeis indicadores, existem dois ti-

pos principais de papel indicador, o Tornassol que muda de cor na presença de áci-

dos ou bases, e também papel universal que é mais sensível à mudança de cor po-

dendo indicar um valor aproximado do pH da substância que esta sendo analisado

devido a uma escala de cor mais precisa.

O papel tornassol possui dois tipos de coloração, uma sendo utilizada para

identificar a base e outro para identificar o ácido:

Papel Tornassol Vermelho Papel AzulSolução Básica (pH> 7) Ácido (pH<7)

Mudança de cor

para

Azul Vermelho

O tornassol não fornece nenhuma informação adicional em relação ao pH, so-

mente se a solução é ácida ou básica.

78

O papel Universal de pH possui uma escala de cores, cada cor representa um

valor na escala do pH, ou seja, em contado com a solução o papel muda de cor po-

dendo informar qual é o pH da solução.

PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS DESMISTIFICANDO A FISICA E A

QUIMICA-UNICENTRO


• MATÉRIA E ENERGIA

Tabela periódica


Solubilidade

•

• BIOGEOQUÍMICA

Representação das reações quí

micas

Reações exotérmicas e endotér-

micas


Equilíbrio químico em meio

aquoso

Funções orgânicas( 22 )

• Neste tema de grande importância , iremos desenvolver uma prática usando o óleo comestível, o qual muitas residências após seu na cozi-nha simplesmente joga no ralo, ou muitas vezes no lixo comum. Com isto podemos reutilizá-lo de forma ecologicamente como a fabricação de sabão.

• Sendo assim estudaremos todo a composição da fabricação desde a saponificação até as outras funções orgânicas existentes.

79


PROCEDIMENTO I

MATERIAIS • 1 Balde plástico;

• 1 Batedor (pá, colher de pau);

• 1 Chapa de aquecimento;

• 2 Béqueres;

• Recipiente para forma de sabão.

REAGENTES

• 1000 mL de óleo comestível;

• 350 g de soda caústica;

• 1000 mL de água;

• 400g de sebo.

• 400 mL álcool combustível.

• 200 mL de vinagre.

PROCEDIMENTO

• Aqueça a água (até ferver) e a despeje em um balde. Em seguida adicione

a soda caústica lentamente e mexa com o batedor até dissolver completa-

mente, como apresentado na figura a seguir.

2. Derreter o sebo e ainda quente adicionar a solução, aquecer o óleo e adicione

na solução mexa até obter uma solução de cor amarela e densa. Continue mexendo

por mais 10 minutos.

3. Adicione aos poucos o álcool, continue mexendo até a solução ficar mais den-

sa. Verifique o pH da solução se tiver muito básico adicione o vinagre.

4. Despeje esta mistura em um frasco, para que sirva de forma para a formação

da barra de sabão.

80

Após alguns minutos quando esta resfriando o sabão começa e endurecer, de-

pois de um dia desinforme o sabão, ele já estará pronto para utilização.

Durante o processo de preparação devem-se sempre usar proteção para os

olhos como óculos, para as mãos (luvas ou sacos plásticos), pois a soda cáustica ao

reagir com a água promove uma reação exotérmica com grande liberação de calor

podendo espirrar e queimar a pele.

Tempo estimado para a preparação: 45 minutos( 41 )

PROCEDIMENTO II

MATERIAIS

1 bastão de vidro;

3 béqueres de 250 mL

1 béquer de 1000 mL

1 termômetro;

1 balança semi-analítica;

fitas indicadoras de pH;

1 chapa de aquecimento;

REAGENTES

100 mL óleo comestível usado;

50 g de soda cáustica;

150 mL água ;

150 g de sebo;

250 mL álcool combustível ou comercial;

40 mL vinagre de álcool ou limão;

81

PROCEDIMENTO:

1. Derreta 150 g de sebo num béquer de 100 mL.

2. Aqueça 100 mL de óleo até 70ºC em um béquer de 250 mL.

3. Aqueça 150 mL de água quente em um béquer de 1000 mL

4. Em seguida, adicione, lentamente na água quente, 50 g de soda cáustica com

agitação contínua até dissolver completamente a soda. Cuidado: a dissolução

da soda cáustica é uma reação exotêrmica com grande liberação de calor po-

dendo espirrar e queimar a pele.

5. Após a dissolução da soda, adicionar, lentamente, o sebo derretido e o óleo

aquecido, mexendo vigorosamente, no mínimo 10 minutos ou até obter uma

solução de cor amarela e/ ou densa.

6. Decorrido o tempo de agitação, adicione aos poucos 250 mL de álcool, conti-

nue agitando vigorosamente por mais 5 minutos.

7. Verifique o pH da solução com auxílio da fita indicadora, se estiver muito bási-

co pH maior que 14, adicione 40 mL de vinagre ou suco de limão.

8. Mantenha a agitação por 10 minutos ou até a solução resfriar e começar a en-

durecer.

9. Despeje esta mistura em um recipiente e deixe em repouso por um dia e de-

sinforme o sabão, ele já estará pronto para a utilização.

Dicas: no caso de formar fases coloque a solução sob aquecimento brando por al-

guns minutos e continue mexendo até não observar formação de fases.

Atenção: durante o processo de preparação deve-se sempre usar óculos de seguran-

ça para a proteção dos olhos, luva de látex para proteção das mãos.

Tempo estimado para a preparação do sabão: 45 minutos( 41 )

82


GORDURAS TRANS OU ÁCIDOS GORDUROSOS TRANS

Todos os dias quando assistimos televisão, ligamos o computador para saber

das notícias, o que mais aparece tragédias, como, furacão, enchentes, terremotos,

queimadas , vazamento de óleo ou petróleo no mar, cidades que antes eram de certa

forma agradável quanto ao clima, hoje parecem ter tudo invertido.

Dentre vários problemas enfrentados, a cada dia donas de casa vem questio-

nando, perguntando uma às outras, o que é ácido gorduroso trans? Faz mal a

saúde? Tem diferença entre gordura saturada, ou insaturada? Sem contar que mui-

tas pessoas estão sendo prejudicadas pela ingestão de ácido gorduroso trans, visto

que eles parecem elevar o nível total do colesterol do sangue, elevar o LDL ou mau

colesterol, baixar o HDL ou bom colesterol, que contribui para diabetes e a obesida-

de.

“Os ácidos gordurosos trans não ocorrem naturalmente,exceto em pequenas

quantidades em algumas plantas como romã, repolho e ervilhas, e constituem entre 3

a 5% dos ácidos graxos presentes na carne o no leite dos ruminantes: vaca, ovelhas

e cabras. Eles são criados em quantidades muito maiores durante a hidrogenação ar-

tificial dos óleos vegetais para torná-los mais encorpados, e com mais frequência

para converter o óleo líquido de soja em margarinas mais fáceis de espalhar no pão.

Na verdade, a gorduras trans estão em todos os alimentos que dizem “óleo vegetal

parcialmente hidrogenado” ( dando ou não o nome de um vegetal específico ) na lista

de ingredientes do rótulo”.(25 )

Com isto podemos dizer que nas prateleiras dos mercados, loja de conveniên-

cia e em nossas residências está repleto de gorduras trans.

Mas ao ouvir estas indagações é possível saber onde todas as gorduras trans

estão escondidas?

As gorduras parcialmente hidrogenadas carregam sua carga de gorduras trans

oculta em praticamente tudo o que consumimos como: margarina, bolos, bolachas in-

dustrializadas,roscas fritas, batatas fritas industrializadas, pipoca, bolachas cream –

crackers, coberturas para sorvetes, cremes não lácticos, misturas para molhos e bo-

los, pizzas e todos os pratos congelados que já vem prontos para fritar ou assar.

83

“Restaurantes que dizem usar “ óleo vegetal puro” não lhe dirão que esse óleo

pode conter até 40% de gorduras trans. Dê uma espiada na cozinha deles e você vai

ver que, antes de derreter , o óleo foi entregue como um pacote semi-sólido. Esta é

a prova de que foi hidrogenado – teve o gás hidrogênio forçado para dentro dele sob

alta temperatura e pressão. ( a menos que o pacote de gordura seja banha, o que é

outra história ).Para tornar as coisas ainda piores, as gorduras trans se formam em

pequenas quantidades sob a alta temperatura da fritura , portanto você mesmo pode

estar produzindo-as em casa”( 25 )

Podemos citar então que a margarina quanto mais macia, menos hidrogenada

é, e também menos gordura trans possui. Mas caso você não goste das margarinas

macias, ou quase líquidas, prefira as que tenham uma certa consistência quando

passo no meu alimento. Então compra uma margarina suave, sem gordura trans

( pelo menos e o que informa o rótulo ) , mantenha na geladeira, pois é aonde ela ad-

quire a consistência correta para ser usada ou espalhada.

O texto abaixo “Moléculas enroscadas( Wolke, Robert. L ), destaca uma infor-

mação sobre a compreensão que a digestão das gorduras trans requer muito da quí-

mica.

MOLÉCULAS ENROSCADASUma molécula de qualquer gordura ( um triglicerídeo) contém três mo-

léculas de ácidos graxos ligados a uma base de glicerol( glicerina ). Os três

ácidos graxos podem ser qualquer combinação de saturados, monoinsatura-

dos ou polinsaturados. As consequências que a ingestão de uma determina-

da gordura tem para a saúde não se devem simplesmente aos ácidos graxos

( eu os chamarei de AG daqui em diante) que ela contém.

As partes AG consistem quase totalmente em longas cadeias de áto-

mos de carbono com átomos de hidrogênio espetados como pêlos em uma

lagarta. Na molécula de um AG saturado, cada átomo de carbono da cadeia

carrega dois átomos de hidrogênio, e portanto a cadeia fica assim: -CH2 -

CH2 - CH2 – CH2 – etc ( C representa um átomo de carbono , H representa

um átomo de hidrogênio e – representa uma ligação química entre átomos

de carbono). Mas num AG insaturado existem locações ocasionais em que

dois átomos de carbono adjacentes tem apenas um átomo de hidrogênio

cada um, e então a cadeia fica assim: - CH2 – CH = CH – CH2 – etc. Os dois

átomos de carbono do meio desperdiçaram duas vezes o seu potencial de li-

gação disponível ligando-se entre si, sem deixar nada para agarrar-se a ou-

84

tros dois átomos de hidrogênio. Esse tipo de conexão entre átomos de car-

bono é denominado ligação dupla e é indicado pelo sinal = . Se houver uma

dessas ligações em uma molécula de AG, ela se chamará monoinsaturada;

duas ocorre em um AG insaturado , ele faz uma rosca ou dobra numa cadeia

que , sem moléculas retas, e por isso ficam mais soltas. Uma gordura não sa-

turada tende a ser um líquido escorregadio e gotejante, e não uma substân-

cia firme e compacta.

Porém ,ainda mais significativo que as propriedades físicas da gordura

é o fato de que, nos processos mais biológicos, os formatos exatos das molé-

culas podem ter enorme importância. Quando metabolizamos as moléculas

dos Ags, são basicamente as suas formas diferentes que as tornam enrosca-

das, não -saturadas , mais saudáveis que as moléculas retas, saturadas.Os

fabricantes de alimentos querem converter as gorduras líquidas não-satura-

das em gorduras semi-sólidas, favoráveis ao consumidor. Então , aplicando

gás hidrogênio sob alta pressão e calor ( 150psi-10 atmosferas) e 220º - , for-

çam a entrada de mais dois átomos de hidrogênio nas ligações duplas. Isto é,

eles hidrogenizam os Ags não saturados para torná-los mais saturados . Mas

se saturassem cada ligação dupla em um AG poli-não-saturado, este se tor-

naria duro que seria tão comível quanto uma vela de cera. É por isso que os

óleos vegetais líquidos são apenas parcialmente hidrogenados – isto é , ape-

nas uma fração de suas ligações duplas são preenchidas com átomos de hi-

drogênio. Além disso , o processo de hidrogenização é por si mesmo inefici-

ente; portanto, dificilmente se obteria a hidrogenização completa. Mas aí é

que entram as gorduras trans. Durante a hidrogenização, algumas das liga-

ções duplas escapam à adição de mais dois átomos de hidrogênio pulando

para outra parte da cadeia. Nesse processo, seus dois átomos originais de hi-

drogênio , que poderiam estar do mesmo lado da ligação dupla – numa confi-

guração cis – tendem a passar para lados opostos, numa configuração trans.

Essa mudança de posição dos átomos de hidrogênio pode ocorrer mesmo

sem a migração da ligação dupla, porque a forma trans é em si mais estável

que a forma cis. ( cis e trans são termos que vêm do latim e significam res-

pectivamente “deste lado” e “ do outro lado” ).

Então, o que acontece se os átomos de hidrogênio trocarem da posi-

ção cis para a posição trans? Bem , as duas diferentes moléculas disso re-

sultantes ( os chamados isômeros ) tem a mesmo número de átomos de

cada tipo, mas tem forma diferentes. As moléculas cis conservam a forma

original enroscada de um AG normal não-saturado. Mas as moléculas trans

recém-formadas são relativamente retas, semelhantes a um AG saturado.

85

E é aí que está o problema. Todos sabemos que os Ags saturados são

vilões que estimulam o colesterol, e portanto os ácidos gordurosos trans ( as

gorduras trans) também o são. Nosso corpo trata-se como um tipo de AG

saturado, com todas as implicações negativas para a saúde- ou ainda mais.

Repare que os trans AGs ainda mantém algumas ligações duplas,

portanto são incluídos como AGs não saturados nas informações nutricionais

dos rótulos dos alimentos.( 25 )

86

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41. PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS –

DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA. Depto de Química –

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da escola pÚblica paranaense 2009 - operação de ... · a excessiva utilização pelo homem dos...

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