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ESTRELA VERDE: UMA MÉTRICA HOLÍSTICA PARA
AVALIAÇÃO DA VERDURA QUÍMICA DE ATIVIDADES
LABORATORIAIS
TÂNIA CRISTINA PIRES
Departamento de Química e Bioquímica
Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
FEVEREIRO, 2013
2Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
• O QUE É A ESTRELA VERDE (EV)?
• COMO SE CONSTRÓI A EV?
• ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA, IPE(%)
• VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA MÉTRICA EV
CONTEÚDOS
3Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
O QUE É A ESTRELA VERDE?
4Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
• MÉTRICA HOLÍSTICA DE NATUREZA
GRÁFICA
• TODOS OS PRINCÍPIOS DA QUÍMICA
VERDE (QV)
• PERMITE COMPARAÇÕES VISUAIS
FÁCEIS
“ESTRELA VERDE” (EV)
5Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
GRÁFICO RADIAL:
“ESTRELA VERDE” (EV)
Nº de PONTAS
=PRINCÍPIOS DA QV APLICÁVEIS
6Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
GRÁFICO RADIAL:
“ESTRELA VERDE” (EV)
COMPRIMENTO DE CADA PONTA
=CUMPRIMENTO DO PRINCÍPIO
7Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
GRÁFICO RADIAL:
“ESTRELA VERDE” (EV)
AVALIAÇÃO POR CRITÉRIOSPRÉ-DEFINIDOS
ESCALA 1-3 (MÁXIMO)
8Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
GRÁFICO RADIAL:
“ESTRELA VERDE” (EV)
VISÃO SEMI-QUANTITATIVA DA
VERDURA GLOBAL DA
ATIVIDADE
9Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
ÁREA VERDE FORNECE UMA VISÃO GLOBAL DA VERDURA
VERDURA QUÍMICA CRESCENTE
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
O QUE É A ESTRELA VERDE?
10Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais O QUE É A ESTRELA VERDE?
ATIVIDADE SEM SÍNTESE
6 PRINCÍPIOS APLICÁVEIS
EV DE 6 PONTAS
ATIVIDADE DE SÍNTESE
10 PRINCÍPIOS APLICÁVEIS
EV DE 10 PONTAS
11Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
INVENTARIAR TODAS AS SUBSTÂNCIAS INTERVENIENTES:
• REAGENTES
• PRODUTOS
• COPRODUTOS
• CATALISADORES
• SOLVENTES
• AGENTES DE PURIFICAÇÃO
• SECANTES
• RESÍDUOS FORMADOS
COMO SE CONSTRÓI A EV?
1. EXAMINAR O PROTOCOLO EXPERIMENTAL
12Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
• PERIGOS PARA A SAÚDE HUMANA
• PERIGOS PARA O AMBIENTE
• PERIGOS DE POTENCIAL ACIDENTE QUÍMICO
• DEGRADABILIDADE
• RENOVABILIDADE
2. RECOLHER INFORMAÇÃO SOBRE AS SUBSTÂNCIAS
13Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
3. PONTUAR AS SUBSTÂNCIAS QUANTO AOS PERIGOS
PONTUAÇÃO 1
BENIGNIDADE MÁXIMA
CONSULTAR TABELA 1 DO DOC. 2.
PONTUAÇÃO 3
PERIGO MÁXIMO
14Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
TABELA 1
Características CritériosPontuação
(p)Estrela verde
Degradabilidade
Não degradáveis e que não possam ser tratados para se obter a sua degradação em
produtos de degradação inócuos3
Não degradáveis mas que possam ser tratadas para se obter a sua degradação em produtos
de degradação inócuos2
Degradáveis com produtos de degradação inócuos
1
RenovabilidadeNão renováveis 3
Renováveis 1
TABELA 2
15Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
3. PONTUAR AS SUBSTÂNCIAS QUANTO AOS PERIGOS
AUSÊNCIA DE INFORMAÇÃO
PONTUAÇÃO COM PENALIZAÇÃO MÁXIMA
PONTUAÇÃO 3
PERIGO MÁXIMO
16Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
4. PONTUAR OS PRINCÍPIOS DA QV
PONTUAÇÃO 1
CONSULTAR TABELA 2 DO DOC. 2.
PONTUAÇÃO 2
PONTUAÇÃO 3
VERDURA
QUÍMICA
CRESCENTE
17Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
P1 - PREVENÇÃO
p = 3 TODOS OS RESÍDUOS SÃO INÓCUOS.
p = 2RESÍDUOS QUE ENVOLVAM UM PERIGO MODERADO PARA A SAÚDE E AMBIENTE.
p = 1FORMAÇÃO DE PELO MENOS UM RESÍDUO QUE ENVOLVA UM PERIGO ELEVADO PARA A SAÚDE E AMBIENTE.
18Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Princípio da QV Critérios p
P1 – Prevenção
Todos os resíduos são inócuos (p=1, tabela 1) 3
Resíduos que envolvam perigo moderado para a saúde e ambiente (p=2, tabela 1, pelo menos para uma substância, sem substâncias com p=3
2
Formação de pelo menos um resíduo que envolva um perigo elevado para a saúde e ambiente (p=3, tabela 1)
1
P2 – Economia atómica
Reações sem reagentes em excesso (≤10%) e sem formação de coprodutos 3
Reações sem reagentes em excesso (≤10%) e com formação de coprodutos 2
Reações com reagentes em excesso (>10%) e sem formação de coprodutos 2
Reações com reagentes em excesso (>10%) e com formação de coprodutos 1
P3 – Sínteses menos
perigosas
Todas as substâncias envolvidas são inócuas (p=1, tabela 1) 3
As substâncias envolvidas apresentam um perigo moderado para a saúde e ambiente (p=2, tabela 1, pelo menos para uma substância, sem substâncias com p=3)
2
Pelo menos uma das substâncias envolvidas apresenta um perigo elevado para a saúde e ambiente (p=3, tabela 1)
1
P5 – Solventes e outras
substâncias auxiliares mais
seguras
Os solventes e as substâncias auxiliares não existem ou são inócuas (p=1, tabela 1) 3
Os solventes e as substâncias auxiliares usadas envolvem um perigo moderado para a saúde e ambiente (p=2, tabela 1, pelo menos para uma substância, sem substâncias com p=3)
2
Pelo menos um dos solventes ou uma das substâncias auxiliares usadas envolve um perigo elevado para a saúde e ambiente (p=3, tabela 1)
1
COMO SE CONSTRÓI A EV?
19Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Princípio da QV Critérios p
P6 – Planificação para
conseguir eficácia
energética
Temperatura e pressão ambientais 3
Pressão ambiental e temperatura entre 0ºC e 100ºC que implique arrefecimento ou aquecimento 2
Pressão diferente da ambiental e/ou temperatura muito afastada da ambiental 1
P7 – Uso de matérias
primas renováveis
Todos os reagentes/matérias-primas envolvidos são renováveis (p=1, tabela 2) 3
Pelo menos um dos reagentes/matérias-primas envolvidos é renovável, não se considera a água (p=1, tabela 2)
2
Nenhum dos reagentes/matérias-primas envolvidos é renovável, não se considera a água (p=3, tabela 2)
1
P8 – Redução de
derivatizações
Sem derivatizações ou só uma etapa 3
Usa-se apenas uma derivatização ou duas etapas 2
Usam-se várias derivatizações ou mais do que duas etapas 1
COMO SE CONSTRÓI A EV?
20Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
Princípio da QV Critérios p
P9 – Catalizadores
Não se usam catalisadores ou os catalisadores são inócuos (p=1, tabela 1) 3
Utilizam-se catalisadores que envolvem um perigo moderado para a saúde e ambiente (p=2, tabela 1)
2
Utilizam catalisadores que envolvem um perigo elevado para a saúde e ambiente (p=3, tabela 1) 1
P10 – Planificação para a
degradação
Todas as substâncias envolvidas são degradáveis com os produtos de degradação inócuos (p=1, tabela 2)
3
Todas as substâncias envolvidas que não são degradáveis podem ser tratados para obter a sua degradação com os produtos de degradação inócuos (p=2, tabela 2)
2
Pelo menos uma das substâncias envolvidas não é degradável nem pode ser tratado para obter a sua degradação com produtos de degradação inócuos (p=3, tabela 2)
1
P12 – Química
inerentemente mais segura
quanto à prevenção de
acidentes
As substâncias envolvidas apresentam um baixo perigo de acidente químico (p=1, tabela 1, considerando os perigos para a saúde e perigos físicos)
3
As substâncias envolvidas apresentam um perigo moderado de acidente químico(p=2, tabela 1, pelo menos para uma substância, sem substâncias com p=3, considerando os perigos para a saúde e perigos físicos)
2
As substâncias envolvidas apresentam um perigo elevado de acidente químico (p=3, tabela 1, considerando os perigos para a saúde e perigos físicos)
1
COMO SE CONSTRÓI A EV?
21Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais COMO SE CONSTRÓI A EV?
MÁXIMO DE VERDURA3 PARA TODOS OS PRINCÍPIOS
ÁREA (VERDURA) MÁXIMA
MÍNIMO DE VERDURA1 PARA TODOS OS PRINCÍPIOS
ÁREA (VERDURA) MÍNIMA
22Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
ATIVIDADE 1 ATIVIDADE 2
ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA, IPE
QUAL A ATIVIDADE COM MAIOR VERDURA QUÍMICA?
23Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
ATIVIDADE 1 ATIVIDADE 2
ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA, IPE
QUAL A ATIVIDADE COM MAIOR VERDURA QUÍMICA?
IPE = 55,00 IPE = 55,00
24Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
ATIVIDADE 1 ATIVIDADE 2
ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA, IPE(%)
QUAL A ATIVIDADE COM MAIOR VERDURA QUÍMICA?
AS DUAS ATIVIDADES TÊM IGUAL VERDURA QUÍMICA.
IPE = 55,00 IPE = 55,00
25Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA, IPE(%)
ÍNDICE DE PREENCHIMENTO DA ESTRELA
RAZÃO ENTRE A ÁREA DA EV DA ATIVIDADE E A ÁREA MÁXIMA DA EV (%)
Ribeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
máx. EV
EV
A
A100IPE
26Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
27Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
☺FÁCIL AVALIAÇÃO DA VERDURA QUÍMICA
PROTOCOLO
☺FÁCIL COMPARAÇÃO DA VERDURA QUÍMICA DE
VÁRIOS
PROTOCOLOS EXPERIMENTAIS ANÁLISE VISUAL + IPE
☺IDENTIFICAÇÃO RÁPIDA DOS
PRINCÍPIOS DA QV A OTIMIZAR
☺VISÃO HOLÍSTICA FUNDAMENTAL NA QVRibeiro, M. G. T. C.; Costa, D. A.; Machado, A. A. S. C.; “Green Star”: a holistic Green Chemistry metric for evaluation of teaching laboratory experiments; GC Letters & Reviews. 2010, 3, 149-159.
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA MÉTRICA EV
28Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
☺FÁCIL CONSTRUÇÃO
☺UTILIZAÇÃO DOS PRINCÍPIOS DA QV
AUXÍLIO DA SUA COMPREENSÃO
☺VISÃO DA NECESSIDADE DE USAR
ABORDAGENS HOLÍSTICAS NA PRÁTICA DA QV
☺FOMENTA UMA ATITUDE PROATIVA
TRANSFORMAÇÃO DA QUÍMICA EM QV E SUSTENTÁVEL
Ribeiro, M. G. T. C., Machado, A. A. S. C.. Novas métricas holísticas para avaliação da verdura de reações de síntese em laboratório. Quím. Nova. 2012, 35, 1879-1883.
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA MÉTRICA EV
29Tânia Cristina Pires
ESTRELA VERDE: uma métrica holística para avaliação da verdura química de atividades laboratoriais
DIFÍCIL OBTER TODA A INFORMAÇÃO NECESSÁRIA
PARA A CONSTRUÇÃO DEGRADABILIDADE
ESCALA DE PONTUAÇÕES DOS PRINCÍPIOS DA QV (1–3)
POUCO FINA NA AVALIAÇÃO DE ALGUNS PRINCÍPIOS
Ribeiro, M. G. T. C., Machado, A. A. S. C.. Novas métricas holísticas para avaliação da verdura de reações de síntese em laboratório. Quím. Nova. 2012, 35, 1879-1883.
VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA MÉTRICA EV