Compatibilidade entre produtos químicos e o risco de explosão

A busca por maior eficiência em diversos processos por meio de uso de produtos químicos diferentes pode levar a uma grave explosão ocasionada por uma questão simples: a compatibilidade química.

Resultados financeiros são medidos, de forma simplificada, pela diferença entre o que se recebe e o que se gasta. Assim como em nossas contas domésticas, busca-se então tanto a vender mais quanto a gastar menos. Um amigo que trabalhava no setor de compras de uma grande empresa sintetizou essa busca contínua:

Custo é igual unha: deve-se cortar sempre.

Matérias-primas constituem parte significativa na composição de custos e, como consequência, impactam eficiência financeira de uma organização. Estes custos podem-se relacionar tanto ao valor de compra quanto, por exemplo, à necessidade de adotar medidas de controle ambiental para seu uso, transporte e disposição final.

Dessa maneira, a possibilidade tanto de uso de produtos químicos quanto de adoção de medidas de controle mais eficientes torna-se opção sempre atrativa. Uma das preocupações mais comuns é se o uso ou a reação de produtos químicos pode implicar na emissão de substâncias tóxicas à saúde ou ao meio ambiente.

Entretanto, quando falamos em compatibilidade química, há também o risco de explosão quando da reação entre dois (ou mais) produtos. Por isso, existem fatores delicados que se devem considerar além da toxicidade:

Características de reações químicas

No ensino médio, aprendemos uma série de conceitos sobre as reações químicas. Nesse momento interessam duas características:

• Reações Exotérmicas
• Reações Autocatalíticas

As reações Exotérmicas são aquelas que liberam energia na forma de calor para o ambiente. Exemplo disso é quando se coloca uma bolsa de água quente no abdômen para aliviar cólicas. A água quente tem mais energia interna (entalpia) e, conforme ela vai-se resfriando até chegar na temperatura ambiente ela diminui essa energia e, como “em física nada se cria e tudo se transforma”, esse calor transferido serve para aliviar os incômodos normalmente sentidos pelas mulheres.

Já as reações autocatalíticas, tecnicamente, são aquelas em que “um dos produtos da reação serve como catalisador do próprio reagente e faz com que se aumente rapidamente a velocidade da reação”. Eu mesmo tinha dificuldade de entender esse conceito até que observei uma pessoa comendo docinhos coloridos:

Ela separava por cor e comia as pastilhas brancas primeiro. Como o sabor era muito bom, ela comia depois rapidamente as laranjas. Como ficava cada vez melhor a sensação, ela então comia as vermelhas, verdes e as demais de uma vez, até que acabassem todas rapidamente.

A reação prevista era transformar aquele pacotinho de chocolates em energia para o corpo de forma bem lenta, mas como a sensação de comer era tão boa, esse prazer se transformou em catalisador da própria reação, fazendo com que esse potinho fosse devorado em 14 minutos ao invés de durar uma semana.

Compatibilidade química: exemplo de como dois produtos podem deflagrar uma explosão.

Algumas instalações industriais – principalmente aquelas relacionadas à indústria de açúcar, álcool e alimentícias –  precisam ter suas tubulações limpas periodicamente, pois tendem a formar incrustações.

Um dos métodos utilizados é a circulação de soluções de limpeza e enxágue na tubulação. Podem-se usar dois tipos de produtos químicos para esse fim:

• Ácido Fórmico
• Peróxido de Hidrogênio (Água Oxigenada)

Como já vimos anteriormente, a troca de produtos químicos pode ser vantajosa tanto sob a ótica de custos quanto para eficiência operacional da organização. Para o caso do ácido e do peróxido citados, a questão é que são produtos extremamente incompatíveis e a o mínimo contato entre eles pode gerar explosão catastrófica, visto que a reação causada é exotérmica e autocatalítica.

Explosão em usina de açúcar e álcool

Nesse exemplo, houve previamente a substituição do Ácido Fórmico pela Água Oxigenada e, apesar de ter sido realizada uma pré-lavagem em toda a tubulação, houve uma explosão de um tanque de armazenamento. Tudo levou a crer que um resquício de ácido fórmico – ainda que diluído em água – ficou em alguma parte da tubulação e entrou em contato com o Peróxido de Hidrogênio. A reação exotérmica e autocatalítica produziu uma explosão com forte deslocamento de ar e de calor capaz de destruir dois patamares de uma instalação industrial.

Explosão de durante o transporte em caminhão

Caso emblemático ocorrido em julho de 2021 na cidade de Rio Claro-SP. Como vemos a partir das notícias, o caminhão transportava esses dois produtos incompatíveis e, após um princípio de incêndio, houve uma explosão que devastou as instalações do posto de combustíveis e teve um alcance de 2,5 quilômetros, além de o som ter sido escutado em locais distantes 15 quilômetros do epicentro.

Uma hipótese é que o contato entre as duas substâncias se deu como desdobramento do incêndio inicial, provavelmente após algum dano às estruturas do caminhão e/ou dos contêineres. A explosão, como já vimos acima, é fruto de uma reação exotérmica e autocatalítica.

O que se pode fazer para evitar uma explosão por incompatibilidade

De maneira filosófica, entendo que uma das missões da Engenharia é trazer conforto e segurança à sociedade. Conhecer as catástrofes ocorridas em razão de eventos anteriores, assim como todos os fatores que levaram às consequências à sociedade e ao meio ambiente, é elemento que contribui para que não se repitam os mesmos eventos. Por isso, estudar acidentes similares é de extrema importância. Parafraseado a velha máxima:

Aquele que falhar em aprender com a história está fadado a repeti-la.

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