DESENVOLVIMENTO X CONSUMO•O uso da energia pelo homem tem seu início quando ele aprende a “fazer” o fogo

e o utiliza para obter luz e calor.

•A partir disso o uso das fontes de energia descobertas e/ou desenvolvidas pelo

homem tem se constituído em motivo de progresso e de devastação, associado

sempre às opções sociais e políticas dos povos e civilizações.

•O antigo perfil de consumo: -biomassa (madeira), máquinas a vapor

-energia solar (aquecimento e secagem)

-eólica (moinhos e barcos a vela)

Foi estigmatizado como “atrasado” ou subdesenvolvido

Ao longo dos séculos foram aumentando-se as demandas e o uso indiscriminado

até que os impactos começaram a ser sentidos de forma mais intensa, como

significativas alterações climáticas, esgotamento das fontes, dependência

econômica, entre outras.

As fontes de energia podem ser convencionais ou alternativas:

-Energia convencional é caracterizada pelo baixo custo, grande impacto

ambiental e tecnologia difundida.

-Energia alternativa é aquela originada como solução para diminuir o impacto

ambiental.

TIPOS DE FONTES DE ENERGIA

Com essas duas fontes de energia, surgem também duas distinções: renováveis

e não-renováveis.

Renovável: é a energia que é extraída de fontes naturais capaz de se regenerar,

consequentemente inesgotável. Ex: energia solar, energia eólica, etc.

Não-renovável: é a energia que se encontra na natureza em quantidades

limitadas, que com sua utilização se extingue. Ex: petróleo, carvão mineral, etc.

FONTES DE ENERGIA

O Universo é um reservatório de energia, repleto de fontes de energia e

receptores de energia, por exemplo, o sol é a nossa fonte de energia e o

nosso planeta é um receptor dessa energia.

A energia elétrica produz-se em centrais nucleares, termoelétricas e hidroelétricas.

* Nas centrais termoelétricas utilizam-se combustíveis fósseis (carvão, petróleo e

gás natural) para a produção de energia elétrica.

CARVÃO

Carvão vegetal é uma substância de cor negra obtida pela carbonização da

madeira ou lenha. É muito utilizado como combustível para aquecedores, lareiras,

churrasqueiras e fogões a lenha.

Considerado um fitoterápico, o carvão vegetal para uso medicinal (carvão ativado)

provém de certas madeiras moles e não resinosas (extraído de partes lenhosas,

cascas e serragens), obtidos por combustão incompleta, o que lhe confere a

capacidade adsorvente.

No antigo Egito era utilizado na purificação de óleos e para aplicações medicinais.

Carvão mineral é um combustível fóssil natural extraído do solo por processos

de mineração. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível.

É composto primeiramente por átomos de carbono e magnésio sob a forma de

betumes. Dos diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza

sob a forma fossilizada, acredita-se ser o carvão mineral o mais abundante.

Conseqüências do uso do carvão:Conseqüências do uso do carvão:

Quando o carvão mineral é queimado para ser transformado em energia, a

libertação de dióxido de carbono causa poluição na atmosfera, agravando o

aquecimento global. Na década de 1950, a poluição atmosférica devido ao uso

do carvão causou elevado número de mortes e deixou milhares de doentes em

Londres, durante "o grande nevoeiro de 1952".

PETRÓLEO

http://www.comciencia.br/reportagens/2005/11/05.shtml

http://www.ambientebrasil.com.br

Petróleo é considerado uma fonte de energia não renovável, de origem fóssil e é

matéria prima da indústria petrolífera e petroquímica. O petróleo bruto possui em

sua composição uma cadeia de hidrocarbonetos, cujas frações leves formam os

gases e as frações pesadas, o óleo cru. A distribuição destes percentuais de

hidrocarbonetos é que define os diversos tipos de petróleo existentes no mundo.

GÁS NATURALO gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos

leves encontrada no subsolo, na qual o metano tem

uma participação superior a 70 % em volume. A

composição do gás natural pode variar bastante

dependendo de fatores relativos ao campo em que

o gás é produzido, processo de produção,

condicionamento, processamento, e transporte.condicionamento, processamento, e transporte.

É um gás mais leve que o ar, inodoro e incolor, e

atóxico. É uma fonte de energia limpa, que pode

ser usado nas indústrias, fazendo a substituição de

outros combustíveis mais poluentes. As reservas de

gás natural são muito grandes e os combustíveis

possuem várias aplicações em nosso dia-a-dia,

melhorando a qualidade de vida das pessoas.

PRODUÇÃO DE GÁS NATURAL

�A etapa inicial do processo de produção do gás natural é a exploração, que

consiste em duas fases: a pesquisa e a perfuração do poço.

�Na sua produção, o gás deve passar por vasos separadores, que são

projetados e equipados para tirar os hidrocarbonetos e a água que estiverem

em estado líquido e as partículas sólidas.

�Caso o gás esteja contaminado por compostos de enxofre, então ele é

enviado para Unidades de Dessulfurização, onde esses contaminantes serão

removidos.

�O gás restante é enviado para processamento, que é separação de seus

componentes em produtos especificados e prontos para utilização.

Vantagens:

-baixo impacto ambiental

-facilidade de transporte e manuseio

-vetor de atração de investimentos

-segurança

Desvantagens:

-por se tratar de um combustível fóssil, ele é uma energia não renovável, portanto-por se tratar de um combustível fóssil, ele é uma energia não renovável, portanto

finita

-apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão

-por ser mais leve que o ar, tende a se acumular nas partes mais elevadas quando

em ambientes fechados

-em caso de fogo em locais com insuficiência de oxigênio, poderá ser gerado

monóxido de carbono, altamente tóxico

TERMOELÉTRICAS

Usina termoelétrica é uma instalação destinada a converter a energia de um

combustível em energia elétrica.

O combustível armazenado em tanques (gás natural, carvão, gasolina, petróleo

etc) é enviado para a usina, para ser queimado na caldeira, que gera vapor a

partir da água que circula por tubos em suas paredes.partir da água que circula por tubos em suas paredes.

O vapor é que movimenta as pás de uma turbina, ligada diretamente a um

gerador de energia elétrica. Essa energia é transportada por linhas de alta tensão

aos centros de consumo. O vapor é resfriado em um condensador, a partir de um

circuito de água de refrigeração.

Essa água pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da localização da

usina, e não entra em contato direto com o vapor que será convertido outra vez

em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo.

TIPOS

Há vários tipos de usinas termoelétricas, sendo que os processos de produção de

energia são praticamente iguais porém com combustíveis diferentes. Alguns

exemplos são:

-Usina a óleo;

-Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de-Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de

gás. Porque os gases produzem uma alta temperatura através da queima, e são

usados para produzir o vapor para mover uma segundo turbina, e esta por sua

vez de vapor. Como a diferença da temperatura, que é produzida com a

combustão dos gases liberados torna-se mais elevada do que uma turbina do gás

e por vapor, portanto os rendimentos obtidos são superiores, da ordem de 55%;

-Usina a carvão;

-Usina nuclear.

IMPACTOS AMBIENTAISComo vários tipos de geração de energia, a termoeletricidade também causa

impactos ambientais.

Contribuem para o aquecimento global através do efeito estufa e da chuva ácida.

A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de oxidantes e

redutores, que se entrar em contato com o ser humano, pode acarretar doenças

como diarréia; além de ser um combustível fóssil que não se recupera.

O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, com o

incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador chegará a 16

milhões.

As termoelétricas

apresentam um alto custo

de operação, em virtude do

dinheiro utilizado na

compra de combustíveis.

HIDRELÉTRICAS

Uma usina hidrelétrica é um complexo arquitetônico, um conjunto de obras e de

equipamentos, que tem por finalidade produzir energia elétrica através do

aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio.

ItaipuBalbina

Dentre os países que usam essa forma de se obter energia, o Brasil se encontra

apenas atrás do Canadá e dos Estados Unidos, sendo, portanto, o terceiro maior

do mundo em potencial hidrelétrico.

O Brasil possui juntamente com o Paraguai, a maior usina hidrelétrica do mundo, a

usina de Itaipu, além dela Balbina e Furnas.

USINA HIDRELÉTRICAO primeiro passo para a instalação de uma usina hidroelétrica é a construção

de barragens, que represam a água por meio de comportas. Quando uma

comporta é aberta, a água descendo em grande velocidade, movimenta as

pás da turbina que por sua vez movimenta o gerador.

As centrais hidrelétricas geram, como todo empreendimento energético, alguns

tipos de impactos ambientais como:

-alagamento das áreas vizinhas e,

-aumento no nível dos rios, em algumas vezes pode mudar o curso do rio

represado, podendo, ou não, prejudicar a fauna e a flora da região.

IMPACTOS AMBIENTAIS

Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia

nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão,

por exemplo.

ENERGIA EÓLICA

A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos

impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao

mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em

energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os

moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de

canais, sobretudo nos Países Baixos.

Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes

turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um

cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz

energia elétrica.

A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais de

energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota.

FUNCIONAMENTO

IMPACTO AMBIENTAL

O aproveitamento dos ventos para geração de energia elétrica apresenta,

como toda tecnologia energética, algumas características ambientais

desfavoráveis como, por exemplo: impacto visual, ruído, interferência

eletromagnética, danos à fauna. Porém, algumas destas características

podem ser significativamente minimizadas e até mesmo eliminadas com

planejamento adequado e inovações tecnológicas.planejamento adequado e inovações tecnológicas.

A energia eólica por sua vez, não utiliza a água como elemento motriz, nem

como fluido refrigerante e não produz resíduo radioativo ou gasoso. Pode-se

ainda utilizar a área do parque eólico como pastagens e outras atividades

agrícolas.

Leitura: A energia eólica e o meio ambiente

ENERGIA SOLAR

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia

luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e

posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo

homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia

elétrica ou mecânica.

Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma

de luz visível e luz ultravioleta.

A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e

nem prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal para áreas

afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde

se encontram bons índices de insolação em qualquer parte do território.

Distribuição diária média entre 1991-1993 da energia solar recebida pela Terra

ao redor do Mundo. Os pontos em preto representam a área necessária para

suprir toda a demanda de energia do planeta Terra.

A energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas

vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, como: não ser

poluente, não influir no efeito estufa, não precisar de turbinas ou geradores para

a produção de energia elétrica, mas tem como desvantagem a exigência de altos

investimentos para o seu aproveitamento.

Para cada um metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundação de

ASPECTOS POSITIVOS E NEGATIVOS

56 metros quadrados de terras férteis, na construção de novas usinas

hidrelétricas.

Alguns aspectos negativos:

-Utilização de painéis fotovoltaicos – alteração do uso do solo

-Fabricação dos componentes – extração do silício para produção dos painéis

-Sistemas dependem de baterias químicas para armazenamento de eletricidade

ENERGIA DAS MARÉS E ONDAS

-A maré é uma fonte natural de energia, não poluidora e renovável. A energia das ondas tem

origem direta no efeito dos ventos, os quais são gerados pela radiação solar incidente.

-As marés estão relacionadas com a posição da Lua e do Sol e do movimento de rotação da

Terra.

-As ondas do mar possuem energia cinética devido ao movimento da água e energia potencial

devido à sua altura. O aproveitamento energético das marés é obtido através de um reservatório

formado junto ao mar, através da construção de uma barragem, contendo uma turbina e um

gerador. Tanto o movimento de subida quanto o de descida produz energia. A água é turbinada

durante os dois sentidos da maré:

�na maré alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia

elétrica,

�na maré baixa, a água esvazia o reservatório passando em sentido contrário ao do enchimento

através da turbina e desta maneira também produz energia elétrica.

ENERGIA GEOTÉRMICAA energia obtida a partir do calor proveniente da Terra, mais precisamente do seu interior.

Fontes: rocha seca quente, rocha úmida quente, vapor seco

Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que

estes gases são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito

ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de ambos vapor de água e

CO2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas.

Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido

sulfídrico (H2S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico

(H2S) é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode

causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.

É igualmente importante que haja tratamento adequado a água vinda do interior da Terra, que

invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu

despejo em rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.

ENERGIA NUCLEAR

Energia nuclear consiste no uso controlado das reações nucleares para a

obtenção de energia para realizar movimento, calor e geração de eletricidade.

Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de

reações nucleares, emitirem energia durante o processo.

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em

calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais

partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se

unem para produzir um novo núcleo.

A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É

usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo.

A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de

combustíveis fósseis.

http://www.brasilescola.com

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Algumas vantagens:

•Utilização das radiações em múltiplas aplicações da medicina, agropecuária,

indústria e meio ambiente.

Desvantagens:

•O efeito devastador das bombas atômicas – desvios clandestinos do material

radioativo para armamentos.

•Manipulação de material radioativo - Acidentes nucleares e vazamentos.

•Destino indevido do lixo atômico.

BRASIL E A ENERGIA NUCLEAR

O Brasil tem um programa amplo de uso de energia nuclear para fins pacíficos.

Cerca de 3 mil instalações estão em funcionamento, utilizando material ou fontes

radioativas para inúmeras aplicações na indústria, saúde e pesquisa.

Atualmente no Brasil há três usinas nucleares em funcionamento; Angra I, Angra

II e Angra III, as duas últimas apresentam maior potencialidade na produção, emII e Angra III, as duas últimas apresentam maior potencialidade na produção, em

especial a Angra III quando der inicio ao seu funcionamento. Com os problemas

de degradação ambiental causados por outras formas de energia, a energia

nuclear se torna uma boa solução.

BIOCOMBUSTÍVEIS

Biocombustível é qualquer combustível de origem biológica, desde que não

seja de origem fóssil. É originado de mistura de uma ou mais plantas como:

cana-de-açúcar, mamona, soja, canola, babaçu, lixo orgânico, dentre outros

tipos.

Biocombustíveis são fontes de energia renováveis, derivados de matérias

agrícolas como plantas oleaginosas, biomassa florestal, cana-de-açúcar e

outras matérias orgânicas.

Existem vários tipos de biocombustíveis: bioetanol,

biodiesel, biogás, biomassa, biometanol, bioéter

dimetílico, bio-ETBE, bio-MTBE, biocombustíveis

sintéticos, biohidrogênio.

Principais biocombustíveis são: biomassa, bioetanol,

biodiesel e biogás.

A biomassa é uma fonte de energia limpa e renovável disponível em grande

abundância e derivada de materiais orgânicos. Todos os organismos capazes de

realizar fotossíntese (ou derivados deles) podem ser utilizados como biomassa.

Exemplo: restos de madeira, estrume de gado, óleo vegetal ou até mesmo o lixo

urbano.

BIOMASSA

Vantagens: energia limpa e renovável, menor corrosão de equipamentos, os

resíduos emitidos pela sua queima não interferem no efeito estufa, ser uma fonte

de energia, ser descentralizadora de renda, reduzir a dependência de petróleo por

parte de países subdesenvolvidos, diminuir o lixo industrial (já que ele pode ser

útil na produção de biomassa), ter baixo custo de implantação e manutenção.

Tarefa: Quais são as formas de transformar a biomassa em energia?

BIODIESEL

•É derivado de lipídios orgânicos renováveis, como óleos vegetais e gorduras

animais, para utilização em motores de ignição por compressão (diesel).

•É produzido por transesterificação e é também um combustível biodegradável

alternativo ao diesel de petróleo, criado a partir de fontes renováveis de energia,

livre de enxofre em sua composição.

•É obtido a partir de óleos vegetais como o de girassol, nabo forrageiro,

algodão, mamona, soja.

biodiesel (B100) produzido a partir de óleo de soja

Tarefa: Qual o processo de obtenção do diesel?

BIOETANOL

•O bioetanol é a obtenção do etanol através da biomassa, para ser usado

diretamente como combustível ou se juntar com os ésteres do óleo vegetal e

formar um combustível

•O etanol é um álcool incolor, volátil, inflamável e totalmente solúvel em água,

derivado da cana-de-açúcar, do milho, da uva, da beterraba ou de outros cereais,

produzido através da fermentação da sacarose

•O etanol é hoje um produto de diversas aplicações no mercado, largamente

utilizado como combustível automotivo na forma hidratada ou misturado à gasolina.

Também tem aplicações em produtos como perfumes, desodorantes,

medicamentos, produtos de limpeza doméstica e bebidas alcoólicas. Merece

destaque como uma das principais fontes energéticas do Brasil, além de ser

renovável e pouco poluente. O Brasil é hoje o maior produtor mundial de etanol,

que, quando utilizado como combustível em automóveis, representa uma

alternativa à gasolina de petróleo.

CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

Células (ou pilhas) a combustível são dispositivos silenciosos que transformam

energia química em energia elétrica sem causar danos ao ambiente. As

primeiras utilizavam H2 puro e foram utilizadas com sucesso nos programas

espaciais americanos.

Vantagens: eficientes e geram como produtos água e calor, além disso

proporcionam flexibilidade e diversas opções para inúmeras aplicações

estacionárias, para propulsão de veículos e para aplicações portáteis

Existe um projeto brasileiro de ônibus com célula a combustível para a região

metropolitana de São Paulo.

(http://www.emtu.sp.gov.br/artigos/menu.htm?arq=3).

Diversas razões têm levado à escolha de ônibus para projetos de

demonstração:

-Percurso fixo e conhecido

-Abastecimento em local único

-Benefícios a um número maior de pessoas

SITES INTERESSANTES

http://www.nrel.gov/learning/

http://www.brasilescola.com

http://www.comciencia.br/reportagens/2005/11/05.shtml

http://www.ambientebrasil.com.br

LIVROS RECOMENDADOS

Química Ambiental – Thomas G. Spiro e William M. Stigliani

Química Ambiental – Colin Baird

QUÍMICA SUSTENTÁVEL

Criação, manufatura e uso de produtos e processos químicos eficientes e

efetivos, que sejam mais ambientalmente benignos.

Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento – OECD (1998)

www.oecd.org/

Química Limpa Prevenção da

poluição

Produção limpaQuímica ecoeficiente

Química Verde

POLUENTES: NOVA ABORDAGEM

Disperso Poluente

Confinado

Remediação

Ainda inexistente

Ação

Prevenção

Química verde

MESTRES, R. Environ. Sci. Poll. Res. Int.(2005), 12(3), 128-132

QUÍMICA VERDE OU GREEN CHEMISTRY

Pode ser definida como a utilização de técnicas químicas e metodologias

que reduzem ou eliminam o uso solventes, reagentes ou a geração de

produtos e sub-produtos que são nocivos à saúde humana ou ao

ambiente.

Termo proposto na década de 90 por Paul Anastas (US-EPA)

EVOLUÇÃO DA QUÍMICA VERDE

1991 – a agência ambiental norte americana EPA (Environmental Protection

Agency), lançou seu programa “Rotas sintéticas alternativas para prevenção da

poluição”, caracterizando o nascimento da Química Verde.

1993 – na Itália, foi estabelecido o Consórcio Universitário Química para o

Ambiente (INCA), com o intuito de reunir grupos de pesquisa em reações, produtos

e processos mais limpos. Anualmente o INCA promove sua Escola Internacional de

Verão em Química Verde que tem contado com a participação de jovens químicos

de 20 países diferentes.

1995 – o governo dos EUA instituiu o programa de premiação “The Presidential

Green Chemistry Challenge” (PGCC) com o objetivo de premiar inovações

tecnológicas que possam vir a ser implementadas na indústria para a redução da

produção de resíduos na fonte. Anualmente são premiados trabalhos em cinco

categorias: acadêmico, pequenos negócios, rotas sintéticas alternativas, condições

alternativas de reação e desenho de produtos mais seguros.

1997 – foi criado o “Green Chemistry Institute” (GCI), que desde 2001 atua em

parceria com a American Chemistry Society (ACS).

1997 – em setembro a IUPAC (Internation Union for Pure and Applied Chemistry)

organizou sua primeira conferência internacional em “Green Chemistry”, em

Veneza.

2001 – em julho a IUPAC aprovou a criação de um sub-comitê interdivisional de

Química Verde e em setembro do mesmo ano foi realizado Workshop sobre

Educação em Green Chemistry.

2001 – ocorreu a Conferência CHEMRAWN XIV (The Chemical Research Applied

to World Needs), na Universidade do Colorado, contando com mais de 140

trabalhos relacionados ao tema.

A literatura relativa à Química Verde vem se expandindo através de livros,

periódicos e publicações diretas na Internet.

Os produtos ou processos da Química Verde podem ser divididos em três

categorias:

•O uso de fontes renováveis ou recicladas de matéria-prima;

•Aumento da eficiência de energia, ou a utilização de menos energia para

produzir a mesma ou maior quantidade do produto;

•Evitar o uso de substâncias persistentes, biocumulativas e tóxicas.

Os primeiros trabalhos em Química Verde foram definindo alguns princípios

básicos que precisam ser perseguidos quando se pretende implementar esta

ação em uma indústria ou instituição de ensino e/ou pesquisa na área de

Química.

QUÍMICA VERDE NO BRASIL

Pouco desenvolvida

Universidade

�Educação

�Pesquisa

Lattes = 137 doutores

Perfil industrial

Incentivo ($)

FNMA : R$ 20 milhões/ano

Legislação ambiental

�1981: Política Nacional Meio Ambiente

�1989: IBAMA e FNMA

�1998: Crimes AmbientaisR$ 1,2 bilhões em multas não-pagas

?

PERFIL DA INDÚSTRIA QUÍMICA BRASILEIRA

COMO DESENVOLVER A QUÍMICA VERDE?

Química verde

Educação

Pesquisa IncentivoQuímica verde

(Academia) (Governo)

Tecnologia(Indústria)

EDUCAÇÃO

MUDANÇA NO MODO DE PENSAR

Química Verde =“Filosofia”

Novo modo de pensar

Desafios:

•Divulgação / Ensino

•Aceitação

•Aplicação!

DIVULGAÇÃO E ENSINO

•escolas de verão, mini cursos, etc;

•cursos regulares na graduação e pós-graduação;

•permeação nas demais disciplinas (lab);

•ensino médio / fundamental

ACEITAÇÃO E APLICAÇÃO

•atividades de pesquisa;

•empresas (via aluno egresso);

•pesquisa específica na área.

O QUÍMICO E O MEIO AMBIENTE

Visão tradicional

(comando / controle)

Química Analítica

Físico-Química

Noções C. Ambientais

Visão verde

(prevenção poluição)

Química OrgânicaQuímica Orgânica

Química Inorgânica

Ciência dos Materiais

Ciências Ambientais

Tecnologia

NO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - UFJF

Disciplina regular na graduação

Pesquisa na áreaPesquisa na área

INDÚSTRIA

USO RACIONAL DE ÁGUA

REDUÇÃO EFLUENTES

ENERGIA

ACADEMIA

Diversos grupos em universidades e centros de pesquisa, atuando em:

�Catálise e Biocatálise

�Solventes Alternativos

�Materiais Renováveis

�Processos

�Análise de ciclo de vida

O que é a Química Verde?

Como empregá-la? Como empregá-la?

Onde posso aprendê-la?

QUÍMICA VERDE

Redução

Materiais

Dejetos Energia

Toxicidade

Fontes não renováveis

Risco

PROCESSOS QUÍMICOS

Processo químico

Reagentes

Materiais de partida Produto

Produtos Processo químico

Solventes

Energia

Produtos secundários

Produtos concomitantes

12 PRINCÍPIOS DA QUÍMICA VERDE

1 – PREVENÇÃO: Evitar a produção do resíduo é melhor do que tratá-lo ou limpá-lo

após sua geração.

♦É sem dúvida a maneira mais eficiente de minimizar o impacto ambiental de uma

atividade industrial.

♦Além disso, gasta-se muito dinheiro no tratamento de resíduos sólidos e líquidos,

especialmente devido à legislação rigorosa que exige baixos níveis de emissão.

2 – ECONOMIA DE ÁTOMOS: Deve-se procurar desenhar metodologias sintéticas que2 – ECONOMIA DE ÁTOMOS: Deve-se procurar desenhar metodologias sintéticas que

possam maximizar a incorporação de todos os materiais de partida no produto final.

♦Também chamada de eficiência atômica é calculada dividindo-se o peso molecular do

produto desejado pelo obtido da soma de todas as substâncias na(s) equação(ões)

estequiométrica(s) envolvida(s) no processo.

♦Constitui um dos pilares de sustentação dos fundamentos da Química Verde e foi

introduzido por Trost em 1991, ele foi um dos premiados pelo governo americano

(PGCC) , em 1998, categoria acadêmico.

Reação de substituição nucleofílica para preparação do N-bromobutano a partir

do n-butanol.

EXEMPLO

Um procedimento típico para esta preparação envolve a dissolução de 30 g de

KBr (2) em 50 mL de água, seguida pela adição de 25 mL (46 g) de H2SO4

concentrado. Após filtração para remoção do KHSO4 (que é descartado), o

filtrado é transferido para um recipiente onde se adicionam 14 mL de n-butanol

(1) e 15 mL (27,6 g) de H2SO4 concentrado (3). Se considerarmos que foram

isolados 25,86 g de n-bromobutano podemos aferir que o rendimento em

porcentagem foi 81%, um bom rendimento em síntese orgânica.

Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, 123-129, 2003

Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, 123-129, 2003

Entretanto, se olharmos a reação acima, vemos que um total de 120,88 g de

reagentes (17,28 g de n-butanol + 30 g de KBr + 73,6 g de H2SO4) foram

utilizados e que, na melhor das hipóteses (rendimento de 100%), a reação

poderia fornecer apenas 31,93 g do produto desejado (n-bromobutano).

Rend.Porcentagem = (rendimento da reação / rendimento teórico) X 100

= (25,86 g / 31,93 g) X 100 = 81%

%EA = porcentagem de eficiência atômica

%EA teo = (rendimento da teórico / massa de todos os reagentes) X 100

= (31,93 g / 120,88 g) = 26,4%

%EA exp = (rendimento da reação / massa de todos os reagentes) X 100

= (25,86 g / 120,88 g) = 21,4%

Quim. Nova, Vol. 26, No. 1, 123-129, 2003

Isto significa dizer que, do ponto devista de aproveitamento de reagentes,esta reação é muito ruim, pois a maiorparte dos átomos empregados nareação não é incorporada no produtofinal.

Fator E - é um outro conceito introduzido para descrever a eficiência de uma

reação de maneira semelhante à economia de átomos. Ele é mais utilizado mais

em indústrias e considera a quantidade de resíduo gerado para cada quilograma

de produto obtido. Por resíduo, aqui, considera-se tudo o que é produzido além

do produto desejado ao longo do processo de fabricação.

3 – SÍNTESES COM COMPOSTOS DE MENOR TOXICIDADE: Sempre que

praticável, a síntese de um produto químico deve utilizar e gerar substâncias que

possuam pouca ou nenhuma toxicidade à saúde humana e ao ambiente.

4 – DESEMVOLVIMENTO DE COMPOSTOS SEGUROS: Os produtos químicos

devem ser desenhados de tal modo que realizem a função desejada e ao mesmo

tempo não sejam tóxicos.

♦Dois exemplos ilustrativos, agraciados com o prêmio “PGCC”, envolvem o♦Dois exemplos ilustrativos, agraciados com o prêmio “PGCC”, envolvem o

desenvolvimento de produtos menos tóxicos mas, possuem a mesma eficácia dos

seus análogos no mercado.

♦Inseticida CONFIRMTM e o anti-limo SEA-NINE®, ambos produzidos pela

multinacional Rohm and Haas.

COMPLEMENTARES!!!

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afetam diversas lavouras no mundo.

SEA-NINE® um antilimo para emprego na proteção de cascos de navio, que

substitui o óxido de tributilestanho, considerado mutagênico e persistente (meia

vida superior a 6 meses na água do mar)

5 – DIMINUIÇÃO DE SOLVENTES E AUXILIARES: O uso de substâncias

auxiliares (solventes, agentes de separação, secantes, etc.) precisa sempre que

possível, tornar-se desnecessário e, quando utilizadas, estas substâncias devem

ser inócuas.

♦Embora a reação de preparação do n-bromobutano utiliza água como solvente,

a extração do produto após destilação do bruto contido no balão reacional irá

requerer 15 mL de HCl concentrado, 20 mL de solução de Na2CO3 a 10%, 50 mLrequerer 15 mL de HCl concentrado, 20 mL de solução de Na2CO3 a 10%, 50 mL

de água e um agente secante anidro (CaCl2, por exemplo).

♦Grande esforço tem sido feito no sentido de substituir solventes orgânicos

convencionais por solventes verdes, como fluido supercrítico, líquidos iônicos à

temperatura ambiente, água próxima do estado super crítico possui

características semelhantes à da acetona, em termos da capacidade de

dissolução e solvatação.

6 – BUSCA PELA EFICIÊNCIA DE ENERGIA: A utilização de energia pelos

processos químicos precisa ser reconhecida pelos seus impactos ambientais e

econômicos e deve ser minimizada. Se possível, os processos químicos devem ser

conduzidos à temperatura e pressão ambientes.

7 – USO DE SUBSTÂNCIAS RECICLADAS: Sempre que técnica é

economicamente viável, a utilização de matérias-primas renováveis deve ser

escolhida em detrimento de fontes não renováveis.escolhida em detrimento de fontes não renováveis.

♦Materiais derivados de plantas e outras fontes biológicas renováveis devem ser

utilizados sempre que possível.

♦O recente avanço pelo interesse no biodiesel pode ser considerado como um

ganho ao ambiente, pois muitos geradores de energia hoje movidos a óleo

derivado de petróleo poderão ser substituídos por este combustível verde.

8 – REDUÇÃO DE DERIVATIVOS: A derivatização desnecessária (uso de grupos

bloqueadores, proteção/desproteção, modificação temporária por métodos físicos e

químicos) deve ser minimizada ou, se possível, evitada, porque estas etapas requerem

reagentes adicionais e podem gerar resíduos.

♦Idealmente uma síntese deve levar à molécula desejada a partir de materiais de partida de

baixo custo, facilmente obtidos, de fonte renovável, em uma única etapa, simples e

ambientalmente aceitável, que se processe rapidamente e em rendimento quantitativo.

Além disso o produto precisa ser separado da mistura da reação com 100% de pureza.

9 – CATÁLISE: Reagentes catalíticos (tão seletivos quanto possível) são melhores que

reagentes estequiométricos.

♦Na literatura, há muitos exemplos descrevendo as vantagens de substituir as metodologias

clássicas de obtenção de fármacos, ou outras matérias-primas para indústria química, por

técnicas catalíticas.

♦Em geral reações que utilizam catalisadores heterogêneos são mais limpas, mais seletivas

e, como há possibilidade de reciclar ou reutilizar o catalisador por várias vezes, há,

invariavelmente, vantagens econômicas.

EXEMPLO• O ácido adípico é um produto importante, utilizado na fabricação do nylon-6,6,

presente em fibras de carpetes, tapeçaria, reforço de pneus, partes de automóveis,

etc. a produção mundial gira em torno de 2,2 milhões de toneladas e utiliza em

geral, HNO3 como agente oxidante em uma das suas etapas. Estes processos

industriais são responsáveis pelo lançamento na atmosfera de 5 a 8% de todo N2O

antropogênico.

•Thomas e Noyori – prêmio Nobel 2001 – eliminaram a utilização do HNO3,

utilizaram a catálise heterogênea e ar como agente oxidante, além de empregarem

também condições de catálise de transferência de fase e água oxigenada aquosa

como agente oxidante. Em ambos os casos, a necessidade de solventes e

produção de resíduos tóxicos foi eliminada.

• O único senão para estas sínteses propostas é o fato dos compostos de partida

não serem obtidos à partir de fontes renováveis.

HNO3 corrosivo

Altas temperaturas

Várias etapas

Crômio

Emissão de poluentes

Temperatura moderada

Única etapa

Pequena quantidade de catalisador

Oxidante menos agressivo

10 – DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS PARA DEGRADAÇÃO: Os produtos

químicos precisam ser desenhados de tal modo que, ao final de sua função, se

fragmentem em produtos de degradação inócuos e não persistam no ambiente.

11 – ANÁLISE EM TEMPO REAL PARA A PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO: Será

necessário o desenvolvimento futuro de metodologias analíticas que viabilizem o

monitoramento e controle dentro do processo, em tempo real, antes da formação

de substâncias nocivas.de substâncias nocivas.

12 – QUÍMICA SEGURA PARA PREVENÇÃO DE ACIDENTES: As substâncias,

bem como a maneira como pela qual uma substância é utilizada em um processo

químico, devem ser escolhidas a fim de minimizar o potencial para acidentes

químicos, incluindo vazamentos, explosões e incêndios.

ONDE APRENDER E/OU TRABALHAR COM QUÍMICA VERDE

•Área de pesquisa que te agradar

•Ensino•Ensino

•Empresas

-No Brasil o investimento no desenvolvimento e implantação de tecnologias

utilizando Química Verde ainda é insipiente.

-Alguma Instituições de ensino e pesquisa já têm programas bem estruturados

para gerenciamento de seus resíduos.

-É preciso que se discuta criação de linhas de investimento para

CONCLUSÕES

-É preciso que se discuta criação de linhas de investimento para

desenvolvimento de tecnologias limpas e implementação de redução de fontes

tanto no segmento industrial como acadêmico.

-Um profissional da química formado dentro dos princípios da Química Verde

estará muito mais preparado para o desafio que a indústria e o meio acadêmico

passaram a impor nos últimos anos: a busca pela Química Auto-sustentável.

PREVENIR É MELHOR DO QUE REMEDIAR

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28, No. 1, 103-110, 2005