Um olhar verde sobre a química 

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Cada profissional tem uma maneira própria de olhar para um determinado tema. Ao “olharem” para a água, os químicos focalizam as suas propriedades como solvente e reagente; os biólogos, por sua vez, se interessam pela contaminação microbiológica, enquanto os geólogos estudam as bacias hidrográficas e os ambientalistas se preocupam com os níveis de poluentes nela presentes. Também os políticos têm sua forma de “olhar” para a água. Discute-se, atualmente, a viabilidade da transposição do Rio São Francisco, num projeto que exemplifica uma preocupação de todo governante, seja municipal ou estadual: garantir o abastecimento de água para toda a população.

Há aproximadamente dez anos, profissionais da Química que atuam na indústria, na pesquisa e também na área de ensino começaram a ter uma visão diferente sobre produtos e processos químicos, de modo a contemplar aspectos que levassem em conta a saúde humana e o meio ambiente. Na verdade, os profissionais da indústria química têm tido tal preocupação há muito mais tempo.

Essa nova maneira de olhar a Química foi denominada “Química Verde” e tem como base 12 princípios como, por exemplo, aqueles que propõem o emprego de processos químicos que requeiram condições brandas de operação (tais como temperaturas e pressões moderadas), com a finalidade de reduzir custos com energia e riscos de acidentes.

Tendo em vista o quadro de diminuição das reservas globais de petróleo, gás natural e carvão, bem como o efeito nocivo dos gases provenientes dessas fontes para o meio ambiente (efeito estufa e chuva ácida), a Química Verde propõe a busca por fontes renováveis, tanto para gerar energia quanto para servir de matéria-prima industrial. Neste último caso, basta lembrar que, hoje, a maioria de produtos, dos plásticos aos fármacos de uso comum, é obtida a partir de derivados do petróleo, uma fonte fóssil não renovável.

Outros aspectos importantes dessa nova visão para realizar processos químicos são: (1) a substituição de solventes tóxicos por outros, como o dióxido de carbono ou a água, em condições supercríticas; (2) o desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis e seletivos para o monitoramento de substâncias nos processos de produção, nos organismos vivos e no meio ambiente; (3) os produtos oriundos dos processos devem ser projetados para apresentar alto desempenho e serem recicláveis ou de fácil degradação, a fim de minimizar problemas de descarte e acúmulo de lixo.

Um dos verbos mais usados atualmente, em qualquer atividade, é “economizar”. No caso de uma reação química, é possível introduzir modificações que visam a economizar energia e/ou átomos e aumentar o rendimento e a seletividade de um processo. Para ilustrar alguns desses aspectos no contexto da Química Verde, a síntese do ácido adípico é comentada a seguir. Mais de 2,2 milhões de toneladas dessa substância são produzidos anualmente no mundo devido à sua importância como reagente para a produção de poliuretanas (usadas na fabricação de adesivos, tintas e borrachas), lubrificantes, plastificantes e, principalmente, náilon-6, uma fibra sintética de grande importância no nosso dia-a-dia (usada em carpetes, automóveis, roupas e tapeçaria).
 

Analisando a síntese convencional do ácido adípico (esquema I), empregada atualmente em vários processos industriais, pode-se identificar os sérios problemas responsáveis pelo “impacto ambiental do náilon”: (1) o reagente ciclohexano é obtido através da hidrogenação (adição de hidrogênio) do benzeno, que é um derivado do petróleo altamente tóxico; (2) o agente oxidante, ácido nítrico concentrado, é corrosivo; (3) o processo envolve altas temperaturas, várias etapas de síntese, uso de diversos catalisadores (substâncias que aceleram uma reação química) e de substâncias tóxicas (como sais de crômio); (4) no final da reação, há emissão de gases poluentes, que causam destruição da camada de ozônio (N2O) e o efeito estufa (CO2 e N2O).

Uma rota alternativa para obtenção do ácido adípico (esquema II) foi proposta pelo grupo de Ryoji Noyori, da Universidade de Nagoya (Japão), em 1998, visando atender a alguns princípios da Química Verde. A síntese alternativa, um método direto e “limpo”, apresenta vantagens tais como: (1) menor gasto de energia com o uso de temperatura moderada; (2) redução do tempo total de reação – uma só etapa; (3) economia de átomos e maior rendimento; (4) uso de pequena quantidade de catalisador e de um agente oxidante menos agressivo; (5) geração de água (subproduto atóxico). Apesar do peróxido de hidrogênio (um líquido viscoso com densidade maior que a da água) ser um oxidante adequado aos princípios da Química Verde, uma vez que seu produto de reação é a água, seu preço no mercado ainda é alto, o que inviabiliza, no momento, a implantação do processo em escala industrial.
 

Os estudos envolvendo a síntese do ácido adípico não cessam. Há relatos de trabalhos tentando utilizar, como oxidantes, o oxigênio molecular ou o ar (reagente de baixo custo), catalisadores heterogêneos e fontes renováveis de matéria-prima (como o açúcar).

Os princípios da Química Verde pautam-se no bom senso, de modo que vários governos, empresas, pesquisadores e professores já estão mudando o foco e usando lentes verdes em suas atividades e projetos. Mas para que os objetivos sejam atingidos não bastam o conhecimento químico básico e o trabalho de profissionais competentes e criativos. É preciso que haja recursos financeiros para atividades de pesquisa científica e inovação tecnológica, além de incentivos governamentais para empresas, legislação e fiscalização adequadas, educação ambiental e outros requisitos. É possível que, em um futuro próximo, se possa usar uma jaqueta de náilon tecida com fibras oriundas do processo verde.

Os textos e sites sugeridos a seguir tratam mais detalhadamente da Química Verde e abordam casos interessantes de mudanças que vêm ocorrendo em indústrias e universidades que se propuseram a “esverdear” suas atividades:
 

1. M. Lancaster, “Green Chemistry: an introductory text”, Royal Society of Chemistry, 2002.
2. K. Sato, M. Aoki, R. Noyori, A “Green” Route to Adipic Acid: Direct Oxidation of Cyclohexenes with 30 Percent Hydrogen Peroxide, Science, 281 (1998) 1646.
3. Y. Deng, Z. Ma, K. Wang, J. Chen, Clean synthesis of adipic acid by direct oxidation of cyclohexene with H2O2 over peroxytungstate–organic complex catalysts, Green Chemistry, (1999) 275.
4. http://www.ufpel.tche.br/iqg/wwverde
5. http//www.acs.org

Vera R. Leopoldo Constantino e
Denise de Oliveira Silva
Instituto de Química da USP