Está pronto? Então vamos!

Em primeiro lugar, você conhece o conceito de sustentabilidade?

Logo, você sabe que esse termo deriva-se do latim sustentare que significa sustentar, defender, favorecer, apoiar, conservar e/ou cuidar. E, atualmente, é rotulada como a sexta onda de inovação.

Ainda, está diretamente relacionado com o termo desenvolvimento sustentável.

Elo entre  o suprimento da demanda atual e a garantia das demandas futuras sem que haja um esgotamento dos recursos naturais.

Sei que estão pensando: “Meu deus quanta definição” . Primeiramente, só queria me certificar de seus conhecimentos.

Onde entra a Engenharia Química?

Ué? Vocês sabem que a engenharia química é a “engenharia da transformação”! Sendo assim, é nosso papel suprir essa demanda populacional. O que seria a sociedade sem remédios, roupas, produtos de higiene, combustíveis…? 

Todas essas necessidades passam por um processo ou tratamento químico para que possam ser utilizados.

Porém, para que se tenha produção, utiliza-se matéria prima, que em alguns casos são recursos naturais, água e energia. Não se esquecendo dos resíduos gerados pela indústria.

Todos esses fatores fazem com que nós da engenharia química busquemos agrupar o conceito de desenvolvimento sustentável com o aspecto econômico, o que entende-se por economia circular.

 Forma de pensamento alternativo que visa o desenvolvimento econômico mais sustentável que é regido por três princípios: Eliminação de resíduos e poluição desde o princípio, contínua utilização de  produtos e materiais e regeneração sistemas naturais”.

Já ouviram falar em “química verde”?

Este ramo da ciência tem a finalidade de buscar a inovação e desenvolvimento de processos para reduzir ou eliminar rejeitos industriais,  consumo de matéria prima das rotas de síntese, a energia gasta para realização do processo, periculosidade, que inclui risco para acidentes e ou geração de produtos tóxicos, e os custos com investimento e manutenção dos processos químicos.

Essa ciência tem por base 12 princípios que o regem (Assunto para outro post).

Podem questionar, “Na teoria tudo é possível, quero ver na prática!”

Vem comigo!

Biocombustível

A produção de biocombustíveis no Brasil teve seu início na década de 70 com a criação de Pró-alcool, programa que deu partida na produção de etanol a partir da cana de açúcar, e vem ganhando força com o passar dos anos com o incentivo do governo. 

Só para ilustrar, analisem a tabela abaixo a previsão de produção de gás natural divulgado pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis ANP.

Essa alternativa mais sustentável, não depende do petróleo para ser produzido, não polui o meio ambiente e ainda é renovável, sabe por quê?

A princípio, as matérias primas utilizadas para a produção de biocombustíveis é dependente da rota sintética. 

 Olhem alguns processos abaixo.

Basicamente certas commodities servem de matéria prima, por exemplo: a cana de açúcar, oleaginosas tais como amendoim, grãos como a soja, gordura animal, óleos de fritura, outros materiais graxos, cana de açúcar. 

Estudos mais recentes mostram a utilização de algas como matéria prima.

Lembram de algumas outras ações?

Temos a utilização de lodo do tratamento de água, composto majoritariamente por Si, Fe, Al, como catalisadores para o processo de esterificação. 

Ainda, temos a utilização do bagaço da cana, subproduto da produção de etanol.

Entretanto, a utilização desse tipo de matéria prima, a planta como um todo, requer um tratamento mais “agressivo” para que possa quebrar sua estrutura química.

Nossa! Só falando dos biocombustíveis já quase esgotei o assunto né? Mas, ainda tem mais!

Produção sustentável do Ácido adípico

Já ouviram falar? Não? É um composto químico que tem sua principal utilização na fabricação de polímeros, sendo mais específico o Nylon -6 que está presente em tapetes e em algumas partes do carro.

Na imagem abaixo, temos as rotas sintéticas deste composto, a forma clássica e a forma coolhar na sustentabilidade.

Façamos uma observação apenas nos subprodutos de cada processo. Notaram a diferença? Vamos lá!

Na metodologia sustentável temos a produção de água, por outro lado, no método clássico são gerados N2O e CO2, favorecendo a ocorrência do efeito estufa. 

Apesar de ambos possuírem parte na composição do gás estufa, o N2O possui 300 vezes mais força que o CO2. 

Além disso, em altas concentrações, provoca asfixia.  Os sintomas podem incluir, por exemplo, perda da mobilidade e/ou da consciência. A asfixia pode ocasionar rápida inconsciência inadvertida que a vítima pode não ser capaz de se proteger.

Produto farmacêutico sustentável

Primeiramente, já é um fato  aceito por toda comunidade científica a presença de produtos farmacêuticos em nosso ecossistema .

Por exemplo, o 2-[2-(2,6-dichloroanilino)phenyl]acetic acid. A saber que este é um composto não esteroidal responsável por inibir a síntese da prostaglandina. Em outras palavras, um anti inflamatório .

Se assustou com o nome? Eu entendo!

Não se preocupe pois esse produto é conhecido por nós. É o diclofenaco.

Sabemos que a função dos fármaco é tratar doenças, mas, a exposição a esse produto em quantidades inadequadas podem vir a causar sérios impactos negativos, tais como insuficiência renal ou até mesmo resultar no falecimento do indivíduo ou de espécies.

Entretanto, novas alternativas vêm sendo buscadas para tratar dessa problemática. Novas pesquisas vêm salientando a sustentabilidade com o desenvolvimento de drogas seguras, pensando no uso e no pós uso.

Em suma, no desenvolvimento de outros químicos com maior eficiência e eficácia, redução dos efeitos colaterais, alto grau de biodisponibilidade oral, biodegradabilidade, contemplando os quesitos de sustentabilidade.

Ainda, temos a tentativa de desenvolver biocompostos, produzidos utilizando biotecnologia e matéria-prima de fonte biológica, por exemplo, proteínas.

Sendo assim, hoje em dia temos como uma aplicação na forma de suplementos a saber: Chlorella e Spirulina que tem como matéria prima algas.

Por fim, tratando das conquistas da indústria farmacêutica, temos a ifosfamida utilizada no tratamento anticâncer.

Todavia, essa molécula possui muitos efeitos colaterais. Ao passo que, uma alternativa sustentável, foi sintetizar a molécula  de glufosfamida, uma modificação química a partir da ifosfamida.

Como resultado, obtem-se uma nova molécula mais biodegradável e, ainda, apresenta uma maior biodisponibilidade oral.

Outras aplicações no quesito sustentabilidade poderiam ter sido citadas, contudo, o assunto é muito extenso e não possui limitações para se desenvolver.

Em resumo, rolou química entre a sustentabilidade e a engenharia química?

Semana da sustentabilidade no Blog da Engenharia!

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Sendo a fonte de energia com a quarta maior participação na matriz elétrica brasileira no ano de 2019, representando  8,4% do total, o uso da biomassa no Brasil ainda tem bastante espaço para crescer.

Essa segunda parte da série de artigos sobre fontes renováveis busca apresentar informações gerais sobre a energia da biomassa e enfatizar sua importância na transição energética.

O que é Biomassa ?

Biomassa é toda matéria orgânica recente de origem animal ou vegetal usada com a finalidade de gerar energia.

O termo “recente” na definição de biomassa é importante, pois exclui os tradicionais combustíveis fósseis. Embora o carvão mineral, por exemplo, tenha origem vegetal, ele é resultado de transformações  que requerem milhões de anos para acontecerem. Logo, ele não é renovável.

De acordo com a sua origem, a biomassa pode ser classificada em: florestal (lenha), agrícola (soja, cana-de-açúcar) e rejeitos urbanos e industriais (biodegradáveis, no estado sólido ou líquido).

Os tipos de biomassa mais utilizados são a lenha, bagaço de cana-de-açúcar, papel, papelão, galhos e folhas de árvores, etc.

A energia da biomassa é bastante utilizada por usinas termelétricas, e o uso de sistemas de cogeração, que conciliam a geração de energia elétrica através da biomassa à produção de calor vem se tornando cada vez mais comum.

Biomassa e cogeração

Como dito anteriormente, a cogeração é responsável por utilizar o calor que era antes perdido para o ambiente durante geração de energia elétrica, fazendo com que a eficiência energética do sistema como um todo seja aumentada.

Através da cogeração, o aproveitamento da energia contida no combustível pode ultrapassar 80 %.

Um exemplo interessante de cogeração está presente em parte das usinas de cana-de-açúcar. Em um primeiro processo, o caldo da cana é usado para produção de etanol, e o bagaço que sobra é então utilizado como combustível em uma caldeira.

O calor oriundo da queima do bagaço serve para gerar vapor d’água, que por sua vez gira uma turbina na qual há um gerador elétrico acoplado, convertendo energia mecânica em elétrica.

Vale mencionar que algumas usinas de açúcar e álcool se tornaram autossuficientes em energia elétrica através dessa prática. Além disso, ainda existe a possibilidade de produzir etanol a partir do bagaço, o chamado etanol de segunda geração.

Processos de conversão da biomassa

Existem alguns processos para converter a biomassa em energia. Os principais são:

Combustão direta: na qual a queima da biomassa é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigênio, podendo ocorrer em fogões (cocção de alimentos), fornos (metalurgia) e caldeiras, para produção de vapor.

Digestão anaeróbia: na qual consiste em decompor o material orgânico pela ação de bactérias. Ela ocorre na ausência de oxigênio e seu produto final é o biogás, composto basicamente de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).

Pirólise: técnica na qual converte um combustível sólido (normalmente lenha) em outro de maior conteúdo energético (carvão). Consiste no aquecimento do material entre 300 ºC e 500 ºC, na “quase ausência” de oxigênio, até a extração do material volátil. Seu principal produto final é o carvão vegetal.

Fermentação: técnica na qual os açúcares de plantas como milho, baterraba e  cana-de-açúcar são convertidos em álcool pela ação de microorganismos (geralmente leveduras). O produto final é o etanol na forma de álcool hidratado e, em menor escala, o álcool anidro (com menos de 1% de água). O primeiro é usado como combustível puro e o segundo é misturado à gasolina.

Biomassa no Brasil

Segundo o Balanço Energético Nacional 2020 (ano base 2019), o avanço da oferta de biomassa de cana e biodiesel em 2019 contribuíram para que a matriz energética brasileira mantivesse um patamar renovável muito superior ao observado no mundo.

Como dito anteriormente, a biomassa foi a quarta fonte de energia em participação na matriz, sendo a terceira entre as renováveis. Ficando atrás da hidráulica (64,9%) e da eólica (8,6%).

Com relação aos biocombustíveis, o Brasil foi um dos países pioneiros na produção de etanol. E instituições como a Embrapa desenvolvem pesquisas de referência internacional com respeito à produção de biocombustíveis sólidos.

Também chamados de briquetes, esses materiais sólidos podem ser usados como substitutos da lenha em fornos de restaurantes e caldeiras industriais. Os briquetes são obtidos a partir da compactação de materiais como serragem, bagaço de cana e casca de arroz.

Com respeito ao potencial brasileiro no uso da biomassa, o país é privilegiado pela sua extensão territorial, a qual permite uma exploração eficiente e sustentável da biomassa.

Além disso, dadas as proporções da indústria agrícola brasileira, é possível considerá-la uma grande geradora de resíduos, que, por sua vez, são importantes formas de biomassa para produção energética.

Não só os resíduos agrícolas, mas também os resíduos sólidos urbanos são produtos importantes para a geração de energia e precisam ser mais explorados.

Dado esse contexto, nota-se que a biomassa é uma fonte renovável bastante relevante para a transição energética brasileira, contribuindo para uma matriz energética mais renovável.

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