Química Verde(Green Chemistry, Química Sustentável)(Green Chemistry, Química Sustentável)

Fernanda NeumannIsabela Lacerda de PaivaPaola AraújoPedro Ivo Rodrigues MoraesRaiane Lopes

• Destaca-se por sua presença desde combustíveis aos mais complexosmedicamentos.

A Química

• Gera inúmeros inconvenientes, como a formação de subprodutos tóxicos e acontaminação do ambiente e do próprio homem.

A produção química

As indústrias químicas

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• Deve-se aprimorar o desenvolvimento de processos, que sejam cada vezmenos prejudiciais ao meio ambiente.

• Pode ser minimizado através de diversos caminhos, como: o emprego dereagentes alternativos apropriados, o aumento da seletividade paramaximizar o uso dos materiais de partida, a utilização de catalisadores parafacilitar a separação do produto final da mistura, bem como a reciclagem dosreagentes e catalisadores empregados no processo.

Grande volume de efluentes tóxicos

Quim. Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003

Histórico

• 1972: ocorreu a conferência de Estocolmo sobre o meioambiente.

• O direito ambiental passou a ser reconhecido como ramo jurídico.

• Alertou-se o mundo para os malefícios que a deterioração doecossistema poderia causar à humanidade como um todo.

• Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA): olicenciamento de qualquer atividade modificadora do meioambiente dependerá da elaboração do estudo do impactoambiental (EIA) e respectivo relatório de impacto ambiental(RIMA), que devem ser aprovados por órgãos estaduaiscompetentes e pelo IBAMA.

Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

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• No artigo 225, a Constituição de 1988 traz leis no que dizrespeito à proteção ambiental.

• Os parágrafos IV e V falam da necessidade de se exigir um estudoprévio para a realização de atividades potencialmente causadorasde poluição e do controle da produção, comercialização, empregode técnicas e substâncias que possam acarretar riscos à qualidadede vida e do meio ambiente.

• 1992: no Rio de Janeiro foi elaborado um documento• 1992: no Rio de Janeiro foi elaborado um documentochamado Agenda 21, onde os países se comprometiam emprezar pelo chamado desenvolvimento sustentável.

• 21 de setembro de 1999: o Decreto 3.179 prevê desde multasaté a suspensão parcial ou total das atividades para asinfrações ou crimes ambientais.

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• Atualmente: entre as diversas normas internacionais degestão (ISO), encontramos a ISO 14000 que se aplica à gestãoambiental.

• Estas normas contêm requisitos técnicos sobre gestão ambientalque podem ser auditados para fins de certificação, registro e/ouautodeclaração.

• Após um processo químico normalmente geram um “lixo• Após um processo químico normalmente geram um “lixo

tóxico” que precisa ser tratado (resíduo):

• encaminhar os resíduos para as estações de tratamento,

• reciclar ou reutilizar os resíduos e

• incinerar os resíduos tratados.

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A Química Verde, também conhecida como Química Limpa, é um tipo de prevenção de poluição causada por atividades na área de

química.

Visa desenvolver metodologias e/ou processos que usem e

gerem a menor quantidade de gerem a menor quantidade de materiais tóxicos e/ou

inflamáveis.

Os riscos seriam minimizados e, uma vez que o processo fosse

implantado, os gastos com tratamento de resíduos seriam

menores.

Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

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Definição"Química Verde consiste na utilização

de um conjunto de princípios que reduzem ou eliminam o uso ou a geração de substâncias perigosas

durante o planejamento, manufatura e aplicação de produtos químicos". (Livro Química Verde: teoria e prática, lançado em

"Química Verde é o uso da química para prevenir a

poluição. Mais especificamente, é o

planejamento de produtos e processos químicos que

sejam saudáveis ao (Livro Química Verde: teoria e prática, lançado em 1998 pela Oxford University Press).

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Paul T. Anastas. John C. Warner.

http://meioambientetecnico.blogspot.com.br/2011/10/quimica-verde.html, acessado em 05 de Novembro de 2013.

sejam saudáveis ao ambiente".

(EPA, Agência de Proteção Ambiental).

Colocam a nova ciência como aquela que evita a fabricação

de produtos poluentes.

A EPA é mais enfática e preconiza a fabricação de produtos benéficos ao ambiente.

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Paul T. Anastas. John C. Warner.

Quase a mesma coisa, mas não exatamente a mesma Química.

http://meioambientetecnico.blogspot.com.br/2011/10/quimica-verde.html, acessado em 05 de Novembro de 2013.

Os 12 princípios

• Prevenção, é melhor prevenir a formação de subprodutos do que tratá-los posteriormente;

• Economia de átomos, os métodos sintéticos devem ser desenvolvidos para maximizar a incorporação dos átomos dos reagentes nos produtos finais desejados;reagentes nos produtos finais desejados;

• Sínteses com compostos de menor toxicidade, sempre que possível deve-se substituir compostos de alta toxicidade por compostos de menor toxicidade nas reações químicas;

• Desenvolvimento de compostos seguros, os produtos químicos deverão ser desenvolvidos para possuírem a função desejada, apresentando a menor toxicidade possível;

Quim. Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003

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• Diminuição de solventes e auxiliares, a utilização de substânciasauxiliares (solventes, agentes de separação, etc) deverá ser evitadoquando possível, ou usadas inócuas no processo;

• Eficiência energética, os métodos sintéticos deverão ser conduzidossempre que possível à pressão e temperatura ambientes, paradiminuir a energia gasta durante um processo químico querepresenta um impacto econômico e ambiental;

• Uso de substâncias recicladas, os produtos e subprodutos deprocessos químicos deverão ser reutilizados sempre que possível;

• Redução de derivativos, a derivatização (uso de reagentesbloqueadores, de proteção ou desproteção, modificadorestemporários) deverá ser minimizada ou evitada quando possível,pois estes passos reacionais requerem reagentes adicionais e,consequentemente, podem produzir subprodutos indesejáveis;

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• Catálise, a aplicação de catalisadores para aumentar a velocidade eo rendimento dos processos químicos;

• Desenvolvimento de compostos para degradação, produtos químicosdeverão ser desenvolvidos para a degradação inócua de produtostóxicos, para não persistirem no ambiente;

• Análise em tempo real para a prevenção da poluição, asmetodologias analíticas precisam ser desenvolvidas para permitiremmetodologias analíticas precisam ser desenvolvidas para permitiremo monitoramento do processo em tempo real, para controlar aformação de compostos tóxicos;

• Química segura para a prevenção de acidentes, as substânciasusadas nos processos químicos deverão ser escolhidas paraminimizar acidentes em potencial, tais como explosões e incêndios.

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Áreas de atuação

i. No uso de reagentes alternativos e renováveis, com oobjetivo central de diminuir os reagentes tóxicos e nãobiodegradáveis;

ii. No uso de reagentes inofensivos durante o processo desíntese para evitar perdas indesejáveis, aumentando orendimento da produção;rendimento da produção;

iii. Na mudança de solventes tóxicos por outros solventesalternativos;

iv. No melhoramento dos processos naturais, tais comobiosínteses, biocatálises;

v. No desenvolvimento de compostos com baixa toxicidade;

vi. No desenvolvimento de condições reacionais para se obtermaior rendimento e menor geração de subprodutos e,

vii. Na minimização do consumo de energia.12

Quim. Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003

Aplicações

1. Economia atômica:

• 1991: o conceito foi introduzido por Trost e é um parâmetropara medir a eficiência sintética de uma reação.

• Segundo ele, a reação ideal seria aquela onde toda a massa• Segundo ele, a reação ideal seria aquela onde toda a massados reagentes está contida no produto. Desta forma, teríamosum melhor aproveitamento das matérias-primas e,conseqüentemente, seriam gerados menos resíduos.

• A adição de Diels-Alder é um excelente exemplo de umareação com 100% de economia atômica, já que toda a massados reagentes é incorporada ao produto.

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Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

Este conceito é economicamente importante

para a indústria, jáque este setor é o maior

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que este setor é o maior gerador de resíduos que

contaminam o meio ambiente.

Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

2. Solventes:

• Uma área importante da Química Verde está na investigação

do meio reacional.

• Um dos principais problemas da indústria química está

relacionado com a utilização de solventes orgânicos (voláteis

ou não) em seus processos, já que, dependendo do solvente

utilizado, sua manufatura, transporte, estoque, manuseio eutilizado, sua manufatura, transporte, estoque, manuseio e

descarte representam aspectos que demandam cuidado e

capital.

• A Química Verde estuda estratégias para minimizar estes

problemas.• Atualmente, as reações orgânicas utilizando água como solvente

são consideradas uma estratégia importante.15

Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

3. Reações catalíticas:

• Quaisquer reações catalíticas são excelentes do ponto de vistade “menos substâncias” envolvidas para se realizar umareação. Uma simples hidrogenação catalisada por pequenaquantidade de um metal ou reações com zeólitas são semprebem vistas, pela baixa geração de resíduos.

• Atualmente, muitas reações tradicionais estão sendo feitascom catalisadores.com catalisadores.

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Epoxidação de olefinas não

funcionalizadas por água

oxigenada e catalizador de

rutênio.

Stoop, R. M.; Mezzetti, A.; Green Chemistry 1999, 1, 39.

As áreas industrial e acadêmica têm, há longo tempo, interesseem reações catalisadas por enzimas. A partir de 1980 houve umaumento exponencial no interesse na área de biotransformação.

Podemos utilizar tanto enzimas como células íntegras.

3.1) Biocatálise Assimétrica:

� Baixo custo;

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� Baixo custo;� Contém tanto as enzimas quanto as coenzimas para o processo;� Menor perda de atividade.

ₓ Podem ocorrer reações laterais;ₓ Permeabilidade do substrato pela membrana.

Roberts, S. M.; Turner, N. J.; Willetts, A. J.; Turner, M. K.; Introduction to Biocatalysis Using Enzymes and Micro-organisms, Cambridge University Press, 1995.Paiva, L. M. C.; Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, 1992.

A utilização de enzimas em síntese orgânica tem muitas

vantagens em relação a muitas reações da química orgânica

convencional:

• as enzimas apresentam alta quimiosseletividade, regiosseletividadee estereosseletividade, além de possibilitar a geração de produtoscom atividade ótica;

• enzimas podem promover reações que dificilmente podem sersimuladas pelas técnicas da síntese orgânica convencional;

• enzimas são catalisadores naturais

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• enzimas são catalisadores naturaisque trazem benefícios comerciaise/ou ecológicos.

Faber, K.; Biotransformations in Organic Chemistry, Springer-Verlag: Berlin, 1992.Tramper, J.; Vermuë, N. H.; Beeftink, H. H.; von Stockar, U.; Biocatalysis in Non-conventional Media, , Elsevier Science: Amsterdam, 1992.

Esterificação enzimática

4. Desenvolvimento de compostos de menor toxicidade:

• O aprimoramento de compostos comerciais com o objetivo da diminuição de sua toxicidade.

• O ancoramento de agroquímicos comerciais em superfícies de sílica. • Aumento da sua efetividade;

• Diminuição de perda por lixiviação;

• Efetiva diminuição de toxicidade;• Efetiva diminuição de toxicidade;

• Maior durabilidade do material evitando aplicações excessivas;

• Não afeta gradativamente a microbiota dos solos.

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Prado, A. G. S.; Airoldi, C.; Pest Manage. Sci. 2000, 56, 419.Prado, A. G. S.; Airoldi, C.; J. Colloid Interface Sci. 2001, 236, 161.

Ancoramento do agroquímico picloram em

cloropropilssílica.

5. Líquido iônico:

Características:1. Líquidos sob uma ampla faixa de temperatura;2. Densidades elevadas;3. Desprezível inflamabilidade;4. Baixa toxicidade (Química Verde);5. Boa estabilidade química e térmica;6. Ampla janela eletroquímica de potencial.

Aplicações:1. Extração de compostos;2. Processos Eletroquímicos;3. Reações Catalíticas;4. Biocatálise;5. Substituição de solventes orgânicos.

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FRANZOI,A.C; BRONDANI,D;ZAPP.E;MOCCELINI,S.K;FERNANDES,S.C;VIEIRA,I.C. Incorporações de Líquidos Iônicos eNanopartículas metálicas na construção de sensores eletroquímicos. Quim. Nova, V.34,n.6,p.1042-1050,2011.NAVARRO,J.M;ROSA. Mais que uma moda? Líquidos Iônicos à temperatura ambiente. Caparica, p.29-35.

Tabela 1. Ânions presentes em Líquidos Iônicos(LI).

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FRANZOI,A.C; BRONDANI,D;ZAPP.E;MOCCELINI,S.K;FERNANDES,S.C;VIEIRA,I.C. Incorporações de Líquidos Iônicos eNanopartículas metálicas na construção de sensores eletroquímicos. Quim. Nova, V.34,n.6,p.1042-1050,2011.NAVARRO,J.M;ROSA. Mais que uma moda? Líquidos Iônicos à temperatura ambiente. Caparica, p.29-35

6. Fontes renováveis:

• Um dos princípios da Química Verde fala sobre processos queusem matérias-primas de fontes renováveis. Um exemploimportante neste sentido, em termos nacionais, está nautilização de cana-de açúcar.

• A sua fermentação para a produção de álcool, que pode serusado como combustível em substituição a combustíveisusado como combustível em substituição a combustíveisfósseis, tem sido motivo de discussão no país desde a décadade 70 com o Proálcool, levando a muitos progressos.

• Além disto, alguns benefícios do álcool no Brasil é opioneirismo na total eliminação de chumbo tetraetila dagasolina, que foi substituído pela adição de álcool.

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Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

7. Química Verde nos cursos de química:

• Muitos cursos de química apresentam a química ambiental em seus currículos.

• Porém, poucos apresentam os conceitos laboratoriais sobre a prevenção da geração de subprodutos indesejáveis e tóxicos ao ambiente, que é o princípio fundamental da química verde.

O código de conduta da American Chemical Society afirma:O código de conduta da American Chemical Society afirma:

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“Os químicos têm a responsabilidade profissional de servir ao interessepúblico e ao bem-estar, através dos seus conhecimentos científicos.Os químicos deverão ter cuidados com a saúde e o bem-estar dos

companheiros de trabalho, consumidores e da comunidade; deverãocompreender e antecipar as consequências ambientais do seu trabalho.

Os químicos têm a responsabilidade de evitar a poluição e protegero meio ambiente.”

Quim. Nova, Vol. 26, No. 5, 738-744, 2003

Presença brasileira

Green Chemistry (revista científica): já existe a participaçãobrasileira no desenvolvimento da ciência verde.

• Desenvolvimento de catalisadores sólidos, com o objetivo deaumentar o rendimento da reação e diminuir a formação desubprodutos;subprodutos;

• Desenvolvimento de sistemas de fluxo sequencial para a diminuiçãodo uso de reagentes, através do seu tratamento;

• Produtos comerciais modificados para serem menos tóxicos;

• O ancoramento de substâncias quelantes em matrizes sólidas para aremoção de contaminantes de solventes;

• A modificação de procedimentos sintéticos para o aumento dorendimento das reações, bem como para eliminação de solventesorgânicos usados durante os processos. 24

Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, 103-110, 2005

Conclusões

A Química Verde é, na

realidade, uma filosofia que

busca o desenvolvimento

sustentável.

• Um processo de conscientização com relação ao meioambiente;

• O homem explorou de maneira desmedida a natureza, deforma inconsciente;

• O planeta Terra já dá sinais claros de seu esgotamento,diminuindo nos dias de hoje a qualidade de vida;

• Assim, visamos a cada dia o maior aprimoramento dosobjetivos propostos pela química verde. 25

Conclusões

• E a sua utilização efetiva ecotidiana é o grande desafio aser vencido:

• necessária a formação depessoal com consciência emum desenvolvimento

Cada vez que conseguimos cumprir

com alguns dos quesitos da Química

um desenvolvimentosustentável;

• a regulamentação de leisrígidas no âmbito ambiental;

• o desenvolvimento deprocessos verdes maiseconômicos, os quais são ospilares para o enraizamentodesta filosofia científica.

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quesitos da Química Verde, estamos

caminhando para uma utilização mais

consciente dos nossos recursos naturais e para a manutenção da vida

no planeta.

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