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QUÍMICA VERDE E

SUSTENTABILIDADE ALUNOS : BRUNO MULLER PROF. RAFAEL ARROMBA DE SOUSA

LUÃ GUILHERME

MARCOS PERREIRA

Universidade Federal de Juiz de Fora

Departamento de Química

Introdução:

Humanidade

Necessidade de

sobrevivência

Novo período geológico

(defendido por cientistas): ANTROPOCENO

(ERA DEFINITIVA)

2DELGADO, Wander. Anthropocene. Disponível em: http://quimicaambiental.org/noticias/antropoceno-as-ameacas-a-humanidade/.

Introdução:A escala do tempo geológico estabelece eras, períodos e épocas, idades que permitem

categorizar diferentes fases desde a formação do planeta. O período ANTROPOCENO irásubstituir a época HALOCENA, vigente há mais de 11,7 mil anos. Assim, o novo períodoestabelece uma ligação intrínseca entre o homem e a natureza.

3DELGADO, Wander. Anthropocene. Disponível em: http://quimicaambiental.org/noticias/antropoceno-as-ameacas-a-humanidade/.

Introdução:

A ação do homem no meio ambiente começou a ocorrer com a invenção da agricultura,há quase 10 mil anos atrás, porém, em uma escala local. Os cientistas concordam que apartir da revolução industrial, se dá uma influência ambiental em escala global.

IndustrializaçãoEfeitos sobre a

saúde e o ambientePreocupação

Ambiental

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• 1952 – Grande Smog de Londres• 1956 – Clean Air Act (UK)

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1936810/mod_resource/content/1/Quimica%20Verde%20v5.pdf

Introdução:A questão ambiental e o desenvolvimento sustentável são uns dos grandes assuntos damoda tanto no cenário nacional como mundial. A busca por tecnologias mais limpaspor parte das indústrias químicas em seus processos é um dos principais objetivosdesejados e requeridos nas sínteses químicas.

5PRADO, A. G. S. Química Verde, os desafios da química do novo milênio. Química Nova. v. 26, nº. 5, p. 738-744, 2003.

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Introdução:Em geral, a Química é vista como estando contra a economia verde. A maioria daspessoas pensa assim porque as atividades produtivas nas indústrias químicas e noslaboratórios podem envolver riscos e ser potenciais causadoras de poluição, diante dassubstâncias tóxicas e/ou inflamáveis com que se trabalham e em decorrência dosresíduos que precisam ser tratados antes de serem enviados para estações detratamento, reciclagem, reutilização ou incineração.

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Introdução:

Os químicos estão cada vez mais interessados em procurar estabelecer normas eprincípios para implementar processos químicos mais “limpos”. É nesse contexto quesurge a Química Verde, Química Sustentável, ou Química Limpa, que pode ser definidada seguinte forma:

“A invenção, desenvolvimento e aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias perigosas”

LENARDÃO, Eder João et al. Green chemistry: the 12 principles of green chemistry and it insertion in the teach and

research activities. Química Nova, v. 26, n. 1, p. 123-129, 2003.

Termo proposto na década de 90 porPaul Anastas (U.S – EPA)

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Introdução:

John C. Warner

Os 12 Princípios da Química Verde, foramoriginalmente publicados por Paul Anastas eJohn Warner no livro: Green Chemistry: Theoryand Practice (Oxford University Press: NewYork, 1998) (Química Verde: Teoria e Prática -Nova Iorque, 1998).

Paul T. Anastas

A Química verde é uma filosofia, sendo que seus 12 princípios são:

1) Prevenção:

É melhor e mais barato prevenir a formação de resíduos tóxicos doque tratá-los posteriormente;

2) Eficiência atômica:As metodologias sintéticas devem ser desenvolvidas de modo aincorporar o maior numero de átomos dos reagentes no produtofinal;

3) Síntese segura:

Sempre que possível, os métodos sintéticos devem ser projetadospara usar e gerar substâncias que possuem pouca ou nenhumatoxicidade para a saúde humana e para o meio ambiente;

ANASTAS, Paul T.; WARNER, John C. Green chemistry: theory and practice. Oxford university press, 2000. 9

Os 12 princípios da química verde4) Desenvolvimento de produtos Seguros:

Os produtos químicos devem ser projetados para obter a funçãodesejada, minimizando danos ao meio ambiente;

5) Diminuição de solventes e auxiliares:A utilização de substâncias auxiliares (solventes, agentes deseparação, etc) deverá ser evitada quando possível, ou usadassubstâncias inócuas no processo;

6) Busca pela eficiência energética:Os requisitos de energia dos processos químicos devem serreconhecidos por seus impactos ambientais e econômicos e devemser minimizados;


Os 12 princípios da química verde7) Uso de matéria-prima renovável:O uso de biomassa como matéria prima deve ser priorizado nodesenvolvimento de novas tecnologias;

8) Redução do uso de derivados:Processos que envolvem intermediários como grupo deproteção/desproteção, ou qualquer modificação temporária dasmoléculas por processos físicos/químicos devem ser evitados;

9) Catálise:Reagentes catalíticos (tão seletivos quanto possível) sãosuperiores aos reagentes estequiométricos;


Os 12 princípios da química verde10) Desenvolvimento de Compostos Degradáveis:Produtos químicos deverão ser desenvolvidos para a degradaçãoinócua de produtos tóxicos, não persistindo no ambiente;;

11) Análise em tempo real para prevenção de poluição:O monitoramento e controle em tempo real dos processosfísicos/químicos deverão ser viabilizados. A possibilidade deformação de substancias toxicas deverá ser detectada antes de suageração;

12) Química Segura para a Prevenção de Acidentes:As substâncias usadas nos processos químicos deverão ser escolhidaspara minimizar acidentes em potencial, tais como explosões eincêndios.


Aplicação:

Eficiência atômica (economia atômica):

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Eficiência atômicaSíntese do Ibuprofeno

Fármaco do grupo do anti-inflamatórios não esteroides (AINE) sendo também analgésico e antipirético.

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SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23, n. 1, p. 102-107, 2000.

A síntese comercial tradicional do ibuprofen foi desenvolvida pela Boots Company na Inglaterra em 1960.

H2O H2O/HA

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A BHC Company desenvolveu uma nova síntese verde para o ibuprofeno que consisteem apenas 3 etapas.

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Eficiência atômicaSíntese Clássica x Síntese Verde


Consiste em 3 etapas;

2 etapas catalíticas;

Utilização atômica de 77% ;

Maior rendimento;

Consiste em 6 etapas;

Maior geração de sais;

Utilização atômica de 40% ;

Menor rendimento;

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Eficiência atômicaSíntese Clássica x Síntese Verde


• Demanda mundial por AlCl3 de 75.000 toneladas por ano, sendo grande parte destinada para catalisadores de Friedel-Crafts.

• Uma planta operando no Texas realiza esta síntese em uma escala de 4.000 toneladas por ano.

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Aplicação:

Uso de matéria-prima renovável

QUIMICA FINA

ENERGIA

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Preocupação sobre o uso de combustíveis fósseis biomassas não-renováveis, como carvão, petróleo e gás natural.

Utilização de biomassa renovável surge como uma alternativa duradoura e cada vez mais importante para o futuro.

Biomassa é todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (vegetal ou animal) que pode ser utilizada na produção de energia, biocombustíveis e indústrias de química fina.

Ferreira, V. F. ; Rocha, D. R.; Química nova, v. 32, n. 3, p. 623-638, 2009. 20


Dentre as biomassas, destaca-se a classe dos carboidratos.

Biomoléculas formadas noprocesso de fotossíntese, masque por biotransformaçõessão transformados em outrasbiomassas.

De baixa massa molecular, úteis na Química Fina.

Ferreira, V. F. ; Silva, F. C.; Química nova, v. 36, n. 10, p. 1514-1519, 2013. 21


Considera-se quatro carboidratos com potencial econômico desejado para produção de compostos químicos:

Matéria primaabundante e depreço bastante

acessível


Uso de matéria-prima renovávelSacarose Fontes naturais importantes:

beterraba e cana-de-açúcar.

A partir de processos químicosou biocatalíticos em escalaindustrial é possível transformara sacarose em muitos outroscarboidratos com diversos finsde aplicações diretas.

Gerador de insumos químicos básicos e intermediários da química fina.



SUBSTÂNCIA PROCESSO PRINCIPAL USO

Ácido Oxálico Químico Fotografa, clareamentos

Ácido Acrílico Químico Polímeros, materiais têxteis, adesivos

Ácido Acético Bioquímico Solvente industrial, cosméticos,

Ácido l-Glutâmico Bioquímico Usos em alimentos

Ácido Tartárico Químico e Bioquímico Flavorizante, fotografa, bebidas,

Epóxi Ésteres Químico Resinas

Hidrogéis Químico/Bioquímico Absorvente

Etanol Bioquímico e Químico Combustível

Tabela 1: Produtos a partir do uso de biomassas de sacarose e suas as rotas de obtenção

Ferreira, V. F. ; Rocha, D. R.; Química nova, v. 32, n. 3, p. 623-638, 2009. 24

CONCLUSÃO

A necessidade de se desenvolverem novos processos mais eficientes eecologicamente aceitáveis tem como consequência direta a diminuição dequantidade de rejeitos e de subprodutos dos processos químicos.

As fontes renováveis baseadas em carboidratos oferecem grandes oportunidadespara os países em geral, não só como matérias-primas para a produção decombustíveis, mas também para a fabricação de novos intermediários químicos.

É preciso que as empresas se conscientizem da importância das biomassas como recursos renováveis de nova tendência e invistam em novas tecnologias para seu uso.

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OBRIGADO PELA ATENÇÃO!“A compreensão humana sobre a natureza e a vida é baseada em nosso conhecimento da química,

pois, em realidade, todos os processos da vida são controlados

por reações químicas.”

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