Os perfluoralquil ou polifluoralquilas são substâncias químicas que estão presentes em diversos produtos que utilizamos, seja da água consumida, da maquiagem… Até a roupa da NASA.

Contudo, trago uma má notícia, essas substâncias sintéticas são nocivas à saúde e ao ambiente em que vivemos.

Desvendando os PFAS.

Anteriormente, disse o que significa o acrônimo. Agora, vamos conhecer um pouco mais de sua química.

Tais substâncias foram usadas pela primeira vez na década de 40. Quando foi percebido que essa classe de substâncias não sofriam deterioração devido sua resistência ao calor e umidade e sobretudo não manchavam, a indústria começou a desenvolver diversos produtos que contêm essa substância e que sim, os produtos de beleza que você usa contêm.

Porém, lembra que falei que eles são eternos? Porque não conseguimos eliminá-los do nosso corpo, e nem do ambiente.

O lado bom e o lado ruim do PFAS.

De antemão, tudo depende do ponto de vista não é mesmo!? Cabe a vocês agora julgar de que lado seus “amigos” estão.

O lado “bom” é que essas substâncias são inertes. Mas, e o lado ruim?

Bem, vamos começar com a saúde humana.

Hoje em dia, diversos estudos vêm sendo realizados, associando a presença dos PFAS com diversas doenças.

O acúmulo desses sintéticos, nos adultos, podem causar problemas na tireóide, câncer nos rins, na mama, nos testículos e aumento do colesterol LDL.

Já no feto, pode causar sua perda, baixo peso ao nascer e hipertensão (na mãe).

Existe solução?

A resposta é SIM ! 

Atualmente, alguns estudos vêm sendo realizados para descobrir moléculas que sejam estáveis e que não sejam nocivas à saúde, e, sobretudo, possua a mesma eficiência que os PFAS.

Todavia, os estudos são recentes e, logo, ainda há uma carência de pesquisa, tanto das empresas, quanto das universidades em desenvolver produtos similares com composições diferentes.

Interesses particulares !? Eis a questão !!!

Conclusão

Primeiro, já se perguntaram porque continuamos usando esses produtos? 

Sabiam dessas moléculas e seus malefícios?

Creio que não ! 

Mas agora já sabe! E claro, graças ao Blog da Engenharia

A primeira teoria é que as empresas não divulgam a presença do PFAS em seus produtos, e , para piorar, existem empresas que desconhecem que fazem o uso.

Analogamente, os consumidores, na maioria dos casos, por desconhecimento, utilizam produtos que contenham essas substâncias e fazem o uso discriminadamente.

Do mesmo modo, existem consumidores, que não são leigos, e outros que mesmo após a leitura do artigo, negligenciaram os fatos e continuarão utilizando os produtos.

Por fim, quem deixaria de usar uma panela de teflon ou uma maquiagem!?

Continuem acompanhando o Blog da Engenharia e não esqueçam de compartilhar o conhecimento.

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Inclusive, sites de venda e fornecedores defendem que esses cigarros não causam dependência e são menos nocivos à saúde. Contudo, não querendo estragar prazeres, você está fazendo tudo errado!

Isso mesmo! Os vapers podem ser piores que os cigarros tradicionais. Isso quer dizer, vocês continuam se matando, e ainda mais rápido. Se interessou? Venha comigo que vou te explicar.

Composição química e-juice

Inicialmente, vamos fazer uma análise química desses líquidos que são utilizados nos vapers, e, também uma comparação com os cigarros tradicionais.

Primeiramente, esses líquidos CONTÉM nicotina. Incluindo aqueles que dizem ser livres dessa substância, as possuem. Mesmo que em quantidades bem pequenas. E adivinhem qual é um dos componentes do cigarro?

Um outro componente químico encontrado nesses e-juices é o propileno glicol. Estranho o nome né? Esse composto é o responsável pela geração da fumaça quando se utiliza o cigarro eletrônico.

E olha que interessante! Esse composto também é encontrado nos cigarros tradicionais. E sabem qual é o problema desse composto? Ao reagir, o propileno glicol gera diversos outros compostos que auxiliam a criação da dependência química ao usuário devido a nicotina.

Por fim, diversas outras substâncias podem ser encontradas nesses tipos de líquidos como o acetaldeído, e formaldeído, acroleína, dietileno glicol e outra gama de compostos. Por exemplo, vamos ver alguns compostos e algumas doenças relacionadas segundo A agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer (IARC):

O formaldeído em temperatura ambiente é um gás incolor e evapora com muita facilidade. Além disso, por ser muito reativo, forma diversas outras substâncias muito rapidamente. Sua classificação encontra-se no grupo dos carcinogênicos

Analogamente, o acetaldeído é um líquido incolor e possui ponto de ebulição à temperatura ambiente. Ao utilizarmos os vapers, aquecemos o produto e este composto químico é decomposto em monóxido e dióxido de carbono e fumaça acre. Posteriormente, quando inalado, o composto age no nosso SNC causando narcose, acúmulo de líquido no pulmão, dentre outras doenças. Ah, e pode ocasionar uma parada respiratória levando a óbito.

Composição dos vapers

Nesse instante, vamos nos ater aos componentes do próprio vaper. Sendo mais específico, vamos tratar parte de seu funcionamento e mostrarmos o que acontece com seus componentes, lógico, em uma abordagem química.

Primeiramente, para que as pessoas possam fumar seus vapers, são inseridas baterias para ligar o equipamento. O equipamento ligado, é produzido por uma corrente elétrica que, ao passar pela resistência, dissipa parte de sua energia em forma de calor. Como resultado, temos o aquecimento da substância líquida. E onde eu quero chegar?

Normalmente, essas resistências contém em sua composição alguns elementos químicos, tais como, níquel, cádmio, estanho e chumbo.

Contudo, esses são alguns metais pesados, que, ao serem aquecidos, se desprendem da resistência e seguem juntamente com o líquido e é inalado pelo usuário.  Em suma, já ouviram falar de intoxicação por metais pesados, não!?

Consideração final

Enfim, aquilo que todos achavam que era para o bem, na verdade só causa mal. Os vapers também foram criados para gerar dependência química pelo o usuário e pode fazer tão mal quanto aos cigarros convencionais. Não acreditam em mim, não é mesmo?

Sendo assim, quando forem adquirir seus vapers, solicitem a composição das substâncias e façam um comparativo do que foi dito neste artigo. Não se enganem! A química não mente.

Siga o blog da engenharia em seu site e nas redes sociais. Não esqueçam de curtir e compartilhar este artigo.

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Depois que, nos tornamos adultos, os médicos e nutricionistas pregam sobre a importância de se consumir um prato colorido.

Mas, porque colorido ? O que as cores influenciam na saúde? Já pararam para se perguntar porque os alimentos possuem cores distintas? Afinal, não poderia ser tudo preto e branco? Em outras palavras, já se perguntaram porquê o abacaxi é amarelo, a uva é roxa, o tomate é vermelho ou a couve é verde?

Analogamente, porque dizemos que a fruta está verde quando ela não está madura e depois assume sua cor? Vem comigo descobrir o que não te contaram sobre a origem e importância das cores!

Primordialmente, a coloração observada nos alimentos são devido a presença de um composto químico (pigmentos) que absorve ondas eletromagnéticas com comprimento de onda localizada no  espectro visível e as emite, dando-nos a coloração que observamos em cada tipo de fruta.  Como assim? Então… 

Parte dessa molécula é composta pelo que conhecemos como cromóforo, ou seja, um conjunto de átomos de carbono ligados linearmente por ligações duplas. Porém, faz-se necessário a presença de sete ligações. Vamos conhecer as cores?

O big bang.

Carotenóides

Essa classe de pigmentos dá origem às cores avermelhadas, laranjas e amarelas e pode ser dividida em duas, a saber: as xantofilas e os carotenos.

Em primeiro lugar, as xantofilas e carotenos oxidados, são compostos formados por átomos de carbono e hidrogênio, porém, com a presença de substitutos tais como hidroxilas, oxigênio, grupos epóxi, dentre outros. Essas dão origem à cor amarela.

Em contrapartida, os carotenos são formados exclusivamente por átomos de carbono e hidrogênio .

Ainda, dentro destas classes, temos outros pigmentos, tais como, o licopeno responsável pelas cor vermelho – alaranjada e o betacaroteno, responsável pela cor amarelo alaranjada. Saberia dizer alguma fruta rica em licopeno? 

Exato! Tomate (principal fonte), melancia, mamão…

Agora, em betacaroteno? Muito bem! A cenoura e a abóbora

Flavanóides

Essa classe de metabólitos dá origem a mais de  cinco mil novos compostos, por exemplo, flavonas, isoflavonas, antocianinas e chalconas. Além disso, é a que possui maior abundância.

Esses compostos são responsáveis pelas cores azul, amarela e vermelha, a depender da sua estrutura química.

Para ilustrar, alimentos ricos em antocianinas possuem a cor arroxeada, como uvas, açaí, beterraba, etc.

Betalaína

Esse metabólito pertence à família dos alcalóides e está presente em algumas classes de plantas em substituição às antocianinas. Além disso, a síntese desses compostos seguem a rota bioquímica como ponto de partida o ácido betalâmico.

Essa classe subdivide-se em betacianina de coloração magenta e betaxantina de coloração amarela.

Alimentos ricos nesse metabólito são as beterrabas e a pitaya.

Clorofila

Por fim, e não menos importante, temos o metabólito que dá origem a coloração verde, a clorofila.

A emissão de ondas eletromagnéticas com o comprimento de onda na região verde se dá pela presença do anel de porfirina, que absorve luz na região do vermelho e azul do espectro.

Esse anel nada mais é que um composto de coordenação com um íon de magnésio sendo quelado por átomos de nitrogênio.

A cor e seus benefícios

Primeiramente, começamos pela química, depois transitamos pela física e finalizamos na bioquímica.

Agora, não poderíamos deixar de adentrar na área da saúde. Sendo assim, abordaremos sobre a importância de incluir, contudo, de maneira simplificada.

Vermelho

Os carotenóides atuam como antioxidantes que têm a função de reparar os danos causados às células do nosso corpo devido, por exemplo, ao excesso no consumo de drogas, lícitas ou ilícitas. Além disso, estas são fontes de vitamina A e C, micronutrientes que agem na qualidade da visão, e do sistema imunológico e prevenção de anemia, respectivamente.

Roxo

A presença de determinadas substâncias em alimentos dessa cor promove uma redução no colesterol LDL, previne contra doenças cardiovasculares e, por fim, atua na no retardo do envelhecimento.

Quem nunca ouviu, que, uma taça de vinho ao dia é saudável?

Verde

A clorofila, é responsável principalmente pela realização da fotossíntese nas plantas possui ação antioxidante e anti inflamatória. Contudo, sua função no organismo humano é agir como um potente antioxidante e anti inflamatório. Alimentos que possuem essa cor são os folhosos verde claro e escuros, por exemplo, o alface, espinafre, couve, etc.

Branco e amarelo

A presença das antoxantinas, que promove essa cor, também indica que esses alimentos atuam no fornecimento de energia ao corpo combatendo a fadiga.

Por fim, como no exemplo anterior, não só a presença dessas substâncias são causadoras de benefícios à saúde, mas também temos a presença de outros compostos que são benéficos.

Se pararmos para analisar os alimentos em cada, veremos que os nutrientes presente em um, contém no outro, em sua maioria. O que irá variar é a concentração dos nutrientes.

Para ilustrar, vamos comparar alguns macro e micronutrientes, da batata e a banana em uma quantidade de 100g.

Ambas são fontes de potássio e carboidrato. Variando apenas a concentração de cada nutriente. Olhem o potássio!!!

Conseguem perceber a importância de montar um prato colorido? 

Sobretudo, apesar de alimentos possuírem propriedades nutricionais parecidas, uma alimentação balanceada e com cor variada, faz com que nosso corpo tenha acesso a boa parte das vitaminas e minerais essenciais a seu funcionamento.

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Sobretudo, uma das formas de combater um incêndio, é a utilização de extintores de incêndio. 

Vamos aprender um pouco sobre a química aplicada nesse equipamento de combate a incêndio? Mas, antes de iniciarmos, vamos refletir e tentar responder às seguintes perguntas…

Será que todo incêndio pode ser tratado da mesma forma? Podemos utilizar o mesmo extintor para todos os incêndios? Não sabia que existia mais de um tipo?

Ao longo do texto, vamos respondendo essas perguntas. Confiram!

Antes de falarmos dos extintores de incêndio, temos que fazer uma breve passagem sobre a química do fogo. 

A química do fogo

Para que se dê origem ao fogo tem que, obrigatoriamente, ocorrer a reação de combustão. Contudo, a ocorrência desta reação depende de três fatores essenciais, a saber: o combustível, reação em cadeia e comburente. Esses fatores dão origem a pirâmide do fogo. 

Combustíveis são materiais, líquidos, sólidos ou gasosos que podem ser oxidados, isso quer dizer, reagem na presença do oxigênio.

Onde há fumaça, há fogo!

A reação em cadeia ocorre devido a presença de calor. Este fornece a energia mínima necessária para que a reação transcorra. Entretanto, faz-se necessário uma fonte de ignição, por exemplo, uma faísca. Já o comburente, é o oxigênio. Sem este a queima não ocorre.

Conhecendo essas fontes, podemos ter uma noção de como acontece um combate a incêndio, né? Não? Vejam.

O combate a incêndio

Agora que já aprendemos sobre a química do fogo, já sabemos como combater o fogo. Se a reação de combustão só ocorre na presença dos três fatores da pirâmide do fogo, se inibirmos a ação de um deles podemos combater o incêndio.

De antemão, foi apresentado o combustível como um dos fatores. Esse, pode ser eliminado com a retirada do material do local. Essa técnica é indicada na presença de materiais elétricos e líquidos (classe C e B).

Por exemplo, o fechamento de uma torneira que esteja fornecendo o combustível. Ainda, no dia a dia, podemos citar o fechamento da válvula de um bujão de gás.

Segundo, foi a reação em cadeia. Esta pode ser eliminada como o resfriamento do local. Quando vemos o corpo de bombeiros atuando em um prédio em chamas, estamos diante da aplicação desta técnica. Eles jogam água de tal sorte a eliminar o calor do prédio.

Por fim, a eliminação do comburente se dá pela inibição do contato do oxigênio com o combustível.

Como fazer? Faça um pequeno experimento. Primeiramente, acenda uma vela e em seguida coloque um copo sobre a vela.

Agentes de combate a incêndio: Extintores e sua química

Os incêndios são classificados por classes, sendo assim, quando vamos atuar em um combate a incêndio temos que por obrigação e necessidade identificarmos qual material está em processo de combustão. Essa necessidade tem em vista que os extintores de incêndio são fabricados para o combate a incêndio de determinado material.

Vamos aprender um pouco do funcionamento químico de cada um deles?

Água

Os extintores a base de água são fabricados com água pressurizada e agem através do resfriamento e abafamento do material em chamas já que o vapor formado faz com que haja um certo tipo de isolamento não permitindo que o material entre em contato com o ar. Todavia, são indicados apenas para incêndio de classe A já que a água penetra no material não permitindo que o incêndio recomece.

Nesse sentido, em hipótese alguma deve ser utilizado em incêndio com materiais elétricos e ou líquidos inflamáveis

Dióxido de carbono

Os extintores formados por CO2 age por abafamento eliminando o oxigênio do local. Diante disso, temos a inibição da reação de combustão. 

Entretanto, há uma dispersão acelerada desse gás.

Pó-químico

Analogamente, os extintores de pó químico são utilizados em incêndios classe B e C, contudo, são formados por bicarbonato de sódio que reage com o material e o produto dessa reação penetra o material impedindo o contato com o oxigênio. Além disso, esse composto não se dispensa.

Em contrapartida, deixa grande quantidade de resíduo. Por analogia, uma outra classe, é a de pó químico especial. Este, por sua vez, é o único capaz de combater incêndio classe D. Sua composição é com substâncias tais como cloreto de sódio que age por abafamento em metais inflamáveis criando uma barreira sobre a superfície em incêndio.

Em suma, acompanhem o blog da engenharia para leitura dos demais artigos publicados nesta semana sobre o combate a incêndio.

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Essa molécula é uma das partes principais no processo de fotossíntese e que, no final das contas, atua na manutenção da vida na terra.

Mas, o excesso desse gás na atmosfera é o que causa todo o transtorno. Considera-se que o gás é uma das causas do aquecimento global que resulta, por exemplo, no aumento do nível do mar devido ao derretimento das calotas polares.

Esse excesso é oriundo das queimadas, queima de combustíveis fósseis pelas indústrias, desmatamento…

E qual seria a solução? As indústrias pararem de produzir? Como ficaria a economia?

Visando mitigar essas problemáticas, têm-se desenvolvido novas tecnologias para transformar o CO2, para que esse possa ser utilizado, direta ou indiretamente.

Vejamos.

Classificação e utilização de CO2

Conforme fora explicitado anteriormente, o CO2 pode ser utilizado de duas formas:

1. Diretamente: dessa forma o CO2 está presente nos produtos em suspensão ou em seu estado puro, por exemplo: extintores de incêndio e refrigerantes, respectivamente.
2. Indiretamente: neste tipo de utilização, a molécula é convertida em outros produtos, tais como: combustíveis, produtos químicos, etc.

Contudo, como na maior parte dos desafios dos engenheiros químicos, esbarramos na barreira econômica, devido a demanda de altas energias e pressões para gerar um enfraquecimento da molécula, bem como, desenvolvimento de catalisadores para acelerar a reação.

Tecnologias de transformação do CO2

Cada metodologia possui condições de operação , T e P, específicas para a transformação do dióxido de carbono. 

Além disso, a utilização de cada uma delas é voltada para suprir a demanda de um produto específico, isso quer dizer, o que irá governar essa produção é o mecanismo de reação.

Sobretudo, podemos dividir as tecnologias de transformação do CO2 em duas grandes rotas, biológica e química.

Primordialmente, a via biológica, pode ser subdividida da seguinte forma.

1. Fotossintética

• Fotossíntese natural: absorção de luz pelas plantas para transformação de CO2 
• Produção de alga: Bactérias utilizam o CO2 como fonte de carbono.

1. Não fotossintética

• Fixação aeróbica
• Fixação anaeróbica

Analogamente, a via química também pode ser subdividida, e possui a seguinte forma:

1. Reforma: aquecimento do gás na presença de um catalisador metálico;
2. Hidrogenação: adição de H2 na molécula de dióxido de carbono, produzindo por exemplo: metano, metanol, ácido fórmico, hidrocarbonetos, dimetiléter, dentre outros;
3. Carboxilação: adição do grupo CO2 para produzir ácidos carboxílicos, uréia, carbonatos orgânicos;
4. Mineralização: reação do CO2 com óxidos de cálcio ou magnésio ( CaO MgO);
5. Eletroquímica: utiliza células eletroquímicas para causar a redução do CO2;
6. Fotoquímica: fotocatalisadores absorvem luz para reduzir o CO2, processo análogo à fotossíntese;
7. Catálise plasmática.

Se te derem um limão, faça uma limonada!

Sobretudo, a partir do que foi apresentado, podemos notar que as tecnologias visam não somente reduzir a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. 

Por sua vez, esse avanço visa agregar valor a um subproduto, que, à primeira vista, só traz malefícios.

E agora? No seu ponto de vista. Mocinho ou vilão?

Embora as pesquisas nesta área estarem bastante avançadas, obtendo cada vez mais resultados promissores, não podemos negligenciar o poder de destruição dessa molécula.

Em suma, temos que, ainda ou sempre, atentar para a quantidade e frequência com que o dióxido de carbono é emitido para a atmosfera.

Seja através de políticas públicas ou incentivo à utilização de tecnologia verde. Ou seja, não importa! O problema tem que ser resolvido. Nesse ínterim, o que vai causar mais impacto é começarmos a agir o quanto antes.

Nem todo investimento e descoberta de novas tecnologias será tão eficaz no combate a essa problemática quanto o controle de emissão desse gás.

O nosso futuro e de nossos sucessores está em nossas mãos, e aí?  VAMOS AGIR?! 

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Sempre que vamos iniciar algum estudo procuramos saber o básico do que iremos estudar. Lemos o sumário e nos perguntamos qual valor será agregado. Ao iniciarmos um curso universitário, não seria por menos.

Além disso, nós fazemos os seguintes questionamentos: será que eu sirvo pra isso? Tenho conhecimento/base suficiente para realizar o curso?

Já se viram nessa situação, não é?!

Durante o curso de engenharia química, iremos nos deparar com diversos conceitos, que, com certeza, serão melhor detalhados por seus professores.

Vamos estar um passo à frente e aprender alguns conceitos básicos?

Operações na engenharia química

Antes de tudo, temos que considerar a economicidade do processo, afinal, os processos químicos demandam custos.

Desta maneira, podemos determinar qual regime de operação o nosso processo irá ocorrer, isso quer dizer, se irá operar de forma contínua ou descontínua.

Os processos contínuos, ou que estão em regime permanente, são mais econômicos pois lhe permite fazer o equipamento trabalhar de maneira contínua, realizando apenas paradas programadas. Essa condição é preferida para processos de larga escala.

Outra característica dos processos contínuos é que as variáveis do processo não se alteram com o tempo. Sendo assim, instalam-se equipamentos para controlar perturbações que possam vir a ocorrer.

Que perturbações são essas?

Queda na vazão, aumento do nível do vaso, pressão, temperatura.

Em contrapartida, as operações descontínuas, ou em regime transiente, são desejadas quando a possibilidade de corrosão é alta ou o processo é em pequena escala.

Grandezas e unidades.

Constantemente, nos deparamos com esses termos. Até mesmo no vestibular ou no ensino regular.

Contudo, ao se trabalhar os cálculos na engenharia química temos que nos atentar em qual sistema de unidades estamos trabalhando, pois há uma grande possibilidade de haver erros grosseiros que podem custar caro.

Estamos acostumados a utilizar m (metros) como unidade de comprimento, ºC (grau celsius) para temperatura e atm para pressão. Todavia, no mundo dos adultos não é essa maravilha.

Ah! Mas não é pra isso que serve o S.I. (Sistema Internacional) ?

Sim, ou melhor, deveria ser.

Por exemplo, vamos começar com a temperatura. Nos Estados Unidos utiliza-se  Fahrenheit. 

E aí? O que faz? Reclama? Não interage com o outro engenheiro?

Vamos fazer uma discussão mais avançada?

Número de Reynolds

Vamos dizer que você queira calcular o Número de Reynolds e que seu fluido de escoamento seja água.

Analogamente, suponha que você receba a especificação de uma tubulação em polegadas, usual na indústria química, e a massa específica da água é dada em kg/m3.

Como ficaria esse cálculo se o Reynolds é adimensional? Faça essa análise!

Uma pequena variação pode fazer você projetar um sistema em que o regime deve ser turbulento, mas na verdade ele é laminar.

Outro termo com o qual irão se deparar é a vazão, que nada mais é a quantidade de fluido que irá escoar em um certo tempo. 

Essa quantidade pode ser dada em unidades de volume, massa ou quantidade de matéria.

Em resumo, o importante aqui não é apenas saber as relações de conversão, converter as unidades adequadamente, mas também, ter uma noção de grandeza.

Neste ponto foram abordadas apenas unidades básicas. A massa já dominamos bem, se a partir deste ponto falar apenas em toneladas, vocês rapidamente terão noção de quanto vale em quilogramas. 

Agora imagina falar em vazão em kmol/h. Ou energia em Btu. Volume em m3.

Tipos de escoamento na engenharia química

Acima, eu disse que pelo cálculo de Reynolds podemos descobrir se o escoamento é laminar ou turbulento. Agora, vamos falar da direção do escoamento.

E mais adiante falaremos sobre operações unitárias na engenharia química e veremos que dois fluidos podem escoar de duas formas, a saber: 

Em contracorrente, quando os dois fluidos escoam em direções opostas, paralelo, quando os fluidos escoam na mesma direção e, por fim, mas não tão utilizado, perpendicular.

Similarmente, essas correntes podem entrar em contato ou não, a depender do processo/operação, por exemplo: se queremos transferir massa entre as correntes estas devem entrar em contato, em contrapartida, se queremos apenas transferir energia, haverá uma interface e essas correntes não entram em contato.

Mas Paulo, faz tanta diferença? 

Usualmente, na engenharia química, trabalhamos com as correntes escoando em contracorrente, pois nos permite uma maior transferência de massa e energia.

Ou seja, faz diferença.

Operações unitárias da engenharia química

Qualquer que seja o processo químico, possuímos equipamentos que causam apenas mudanças físicas no material, ou seja, não entra em questão o reator.

O conjunto dessas operações na engenharia química é conhecido como operações unitárias. Ainda assim, temos uma macrodivisão entre essas operações, que é a que se segue: transporte de material, transferência de calor, mistura e agitação, separação e manuseio de material.

A começar pelo transporte de material, temos, por exemplo, as bombas (centrífugas e volumétricas) e os compressores.

Existem diferenças?

Sim ! As bombas servem apenas para fluidos líquidos e compressores para gases. 

Já para a transmissão de calor, temos os trocadores de calor, que nos permitem transmitir energia térmica entre duas correntes. Na indústria, possuímos vários tipos de trocadores, casco e tubo, placas, grampos e também, podem ter múltiplos passes.

Sobretudo, cabe salientar que os reboilers e condensadores funcionam também como trocadores de calor. Os agitadores visam homogeneizar a mistura dos materiais. Para essas operações temos os vasos com agitador.

As operações de separação formam o maior de operações.

E quais são elas?

Para ilustrar, temos a destilação, absorção, adsorção, secagem, extração líquido-líquido, evaporação, cristalização…

Entretanto, cada equipamento possui uma característica específica, por exemplo, a destilação leva em consideração a diferença de volatilidade dos componentes da mistura.

Mas, dentro da própria destilação possuímos segregação, temos destilação atmosférica, destilação criogênica, destilação extrativa. Em resumo, a escolha da operação unitária, ou do conjunto de operações vai depender das características da corrente de interesse.

Por fim, para manuseio de material, uma das técnicas que podemos lançar mão é a moagem.

Ao longo do curso de engenharia química, aprenderemos esses e muitos outros conceitos que servirão como suporte para nos tornarmos engenheiros químicos. 

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Sua mãe já te alertou:

“Está quente, assopre antes de comer”

Por fim, em aplicações mais específicas, na Engenharia Química, sua importância e aplicações? Venha conferir!

O que é o calor?

Similarmente a energia elétrica, cinética e potencial, o calor é uma  energia térmica. Apesar disso,  essa energia é transferida devido a existência de um gradiente de temperatura.

Conforme dito pelo químico francês Antoine Lavoisier:

Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.

Em síntese, tudo se conserva.

Apesar de Lavoisier ter se referido a conservação de massa, podemos relacionar a conservação de energia, que, de maneira mais correta, é definida pela 1ª Lei da Termodinâmica.

E o que diz essa lei?

Que energia não pode ser criada ou destruída. Isso pode ser ilustrado pela equação abaixo:

O termo de energia na forma de calor é simbolizado pelo Q.

Ainda, conforme postulado pela termodinâmica, o calor será transferido de um estado de maior energia, mais quente, para um estado de menor energia, mais frio.

O calor e suas formas de transferência.

O calor pode ser transferido através de três métodos, a saber: condução, convecção e radiação.

Apesar de na maioria dos casos, com a finalidade de ser mais prático, consideramos e estudamos os fenômenos separadamente porque temos a predominância de cada efeito dependendo da situação.

Contudo, temos a colaboração de todos os efeitos simultaneamente.

A transferência de calor:

• Por condução

Esse fenômeno ocorre dentro de um meio material. Isso quer dizer que há uma transferência de calor associada à presença de um gradiente de temperatura no interior do material.

Isso se dá devido a interação microscópicas a nível molecular, difusão.

Para estudar a condução, lançamos mão da lei de Fourier. Observe a equação abaixo:

•  Por convecção

Ocorre quando uma superfície troca calor com um fluido em movimento. Esse fenômeno associa a difusão com a advecção, transporte de energia relativo ao movimento macroscópico, do fluido em movimento, por exemplo, quando você coloca sua roupa no varal, ou atrás da geladeira.

Ao estudá-lo, lançamos mão da lei de resfriamento de Newton, ilustrada pela equação abaixo:

Em oposição à condução, a convecção pode ocorrer de três formas: forçada, natural ou com mudança de fase.

Na convecção forçada, o movimento do fluido é em função da ação de um agente externo. Podemos citar a roupa no varal, no qual o fluido em questão é o ar. 

A natural, ocorre devido às forças de empuxo do próprio sistema, por exemplo, um quarto com ar condicionado.

Porque você acha que ar condicionado deve ser instalado no alto?

O ar frio é mais denso e tende a descer e o ar quente a subir.

Entendeu?

Por último, a convecção com mudança de fase é dita ocorrer quando o fluido muda de fase, quer dizer, condensa ou entra em ebulição.

•  Por radiação

Esta forma de transferência de calor é a emissão de energia realizada pela matéria em função de sua temperatura.

Seu mecanismo de ação é devido a modificação nas configurações eletrônicas dos átomos, tendo como resultado, a liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas.

Um exemplo prático e bem atual… Você lembra de algum? Quando você vai em qualquer lugar… como medem sua temperatura?

Sim, você emite radiações eletromagnéticas.

O calor aplicado na Engenharia Química

Esse fenômeno é extremamente importante para a engenharia química. Normalmente estudamos esse fenômeno,principalmente, nas disciplinas de fenômenos de transporte ou transferência, termodinâmica e operações unitárias.

Ah, não se preocupe, você precisará destes conceitos para toda sua vida profissional!

Sendo assim, pode estudar à vontade. (rs)

Vamos ver sua importância e aplicação?

Reatores

Primeiramente, é de conhecimento de todos que as reações químicas podem ser endotérmicas ou exotérmicas e que, muitas delas não se desenvolvem em temperatura ambiente.

Sendo assim, devemos considerar a temperatura ótima para que possamos ter o maior rendimento possível.

Por exemplo, se a reação for endotérmica, deveríamos fornecer energia e calor. Essa energia pode ser transferida através de um fluido quente (de maior temperatura) passando através de uma serpentina ou em um vaso encamisado.

Em contrapartida, se a reação for exotérmica, devemos passar um fluido frio para retirarmos calor do meio, de forma que não se corra o risco de atingir a temperatura máxima suportada pelo material do reator.

Trocadores de calor

Por vezes, em uma unidade, desejamos aquecer ou resfriar uma corrente.

E, como o nome já diz, os trocadores de calor são os equipamentos que nos permitem realizar as trocas térmicas entre duas correntes, sem que elas entrem em contato.

Ainda, podemos conhecer todas as variáveis deste processo, por exemplo: eu tenho um fluido a 25ºC, e vamos utilizar um outro fluido a 100ºC para aquecer. Qual será a temperatura de saída do reator do fluido frio?

 Todavia, outros dados deveriam ser fornecidos ou estimados para realização dos cálculos.

Aletas

Oi? Vamos ilustrar através da imagem abaixo:

Exato! É um motor! Para que você acha que essa parte do motor serve? Estilo?

Sinto lhe desapontar, mas NÃO. Isso é o que chamamos de aletas, ou superfícies aletadas.

Então  para que servem? Devem estar se perguntando.

Muitas vezes, é desejado que a troca de calor seja maior. E como faríamos isso? Uma das formas seria trocar o material, um que possui uma maior condutividade térmica. Entretanto, não seria viável.

Sendo assim, uma outra forma seria aumentar a área de troca térmica. Como resultado, temos uma maior troca de calor. Essa sim é a real função da aleta.

Puderam perceber os fenômenos relacionados ao calor presentes no nosso dia a dia? E que, nem nos damos conta do porquê fazemos as coisas? Só o fazemos.

Ah! Não posso me esquecer!

Os isolantes!

Esses oferecem uma resistência à transferência de calor. Como? Lembram da lei de fourier? Da letra k presente na fórmula? 

Isso representa a condutividade térmica do material,e , por conseguinte, quanto menor for essa constante, menor será a transferência de calor pelo material. Outro fator que irá influenciar é a espessura do material (L). Ao contrário da condutividade, quanto maior for a espessura menor será a taxa de transferência de calor.

Em resumo, sua garrafa térmica serve para conservar líquidos quentes ou frios!

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Os processos químicos são definidos através da aplicação dos princípios físicos, químicos e biológicos visando a transformação de um material ou uma mistura de materiais através de uma ou mais operações. 

Deste modo, objetiva-se “colocar” valor agregado em uma matéria-prima modificando-a em um produto de interesse, que possua alto valor agregado. Por exemplo, o processo de refino do petróleo cru  para obtenção de combustíveis.

Os processos químicos são classificados em relação ao seu modo de operação/ funcionamento. Isso quer dizer, seu modo de condução, bem como sua variação temporal.

Como os processos químicos são classificados em relação ao modo de condução?

Em relação ao modo de condução, os processos podem ser classificados como contínuos, semi-contínuos e em bateladas.

Os processos contínuos ocorrem da seguinte forma: a vazão de material entra em um determinado  volume de controle e sai na mesma quantidade, de forma ininterrupta, excetuando a parada de manutenção ou por alguma falha operacional. 

Espera-se que o desempenho de uma planta industrial se mantenha constante ou melhore ao longo de todo o tempo que a mesma esteja em operação.

 Alguns exemplos de suas aplicações são o refino do petróleo, siderúrgicas, indústria de papel e celulose.

Os processos em batelada são operados por ciclos, ou seja, a matéria prima é alimentada em um reator até o volume necessário para reação, inicia-se o processamento, e todo o material é retirado esvaziando o reator, o que finaliza o ciclo. Toda a operação se repete. 

Pode-se citar como exemplo a Polimerização, fabricação de produtos farmacêuticos, explosivos…

Os processos sem-contínuo ou semi-batelada ocorrem de tal forma  que alguns materiais são alimentados de forma contínua e outros em batelada. 

Temos um exemplo bem claro e de fácil entendimento no dia a dia:

Por exemplo, quando você faz café em sua casa, ou num sistema de uma cafeteria… Você coloca o pó de café sobre o papel filtro, essa ação seria caracterizada como batelada, pois há necessidade de esperar que o café passe totalmente para realimentar a cafeteira.

A água é alimentada continuamente pela própria máquina à medida que o café pronto vai sendo produzido.

Como os processos químicos são classificados quanto sua variação temporal?

Os processos químicos são garantidos ocorrer em regime permanente ou estacionário, quando há pouca ou nenhuma variação das variáveis de processo com o tempo em um determinado ponto.

 Contudo, quando falamos de regime transiente essas variáveis podem ser alteradas. 

As duas classificações abordadas acima estão interligadas, ou seja, nos processos contínuos quando, em um ponto, as condições operacionais não sofrem variações no tempo são  ditas ocorrer em regime permanente.

Enquanto que, processos em batelada ocorrem em regime transiente.

Quais os prós e contras de cada tipo de processo?

Embora os processos possuem seus pontos a favor e contra, e podemos compará-los. Isto pode ser ilustrado através da tabela abaixo. Bora conferir!?

Claro que um outro aspecto dos processos contínuos, que não poderia deixar de ser citado, é a necessidade de uma estratégia de controle e segurança refinada, com a finalidade de controlar as variáveis importantes do processo.

Essas estratégias visam amenizar as perturbações causadas durante uma operação, por exemplo:

O que deverá ser feito se a pressão de vaso de flash subir? E se meu nível em uma coluna de destilação abaixar além do limite? Caso minha bomba cavite?

 Essa necessidade resulta num aumento do custo do processo. 

Os processos em batelada requerem espaços físicos menores, porém, como ponto contra, o tempo entre os ciclos são inutilizados.

Analisando no longo prazo, o custo total de um processo contínuo se torna barato.

Como eu escolho o tipo de processo?

DEPENDE!

Ao se fazer um planejamento de projeto, você deve se inteirar das rotas de produção, disponibilidade de reagente e da demanda de produtos que será exigida pelo mercado.

Em conclusão, cabe fazer uma ressalva que dar partida em uma planta industrial possui custo elevado.

E agora? Prontos para escolherem e classificarem o tipo de processo de sua planta?

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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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Desde que foi detectado o vírus, diversos pesquisadores ao redor do mundo têm realizado um trabalho árduo para descobrir como combater essa pandemia.

Algumas universidades, laboratórios e centros de pesquisas tiveram êxito nessa busca embora fossem necessárias algumas triagens até que se possa ser iniciada uma vacinação em massa.

No dia 17 de janeiro de 2020, tivemos a liberação  pela ANVISA  de algumas vacinas que estavam sendo avaliadas para utilização no combate ao vírus. Processo um pouco burocrático, mas não é para menos. Vidas estão em jogo.

Vamos voltar no tempo e conhecer sua história.

A história da vacina

O termo vacina foi utilizado pela primeira vez na Inglaterra após ser realizado um estudo, pelo Doutor e Cientista Edward Jenner, da contaminação da varíola que não atingia alguns produtores rurais.

A partir deste marco, diversas vacinas foram desenvolvidas, por exemplo: rubéola, BCG, tríplice viral, febre amarela, sarampo, ebola, e neste ano contra o coronavírus.

O desenvolvimento de vacinas é feito por laboratórios nacionais e internacionais, centros de pesquisa, universidades, órgãos públicos…

No Brasil, por exemplo, os órgãos responsáveis por esse desenvolvimento e fabricação são: a Bio-manguinhos, localizada na Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ) no Rio de Janeiro e no Instituto Butantan localizado em São Paulo.

Esses órgãos, como era de se esperar, foram os responsáveis pela produção das vacinas contra o novo coronavírus em parcerias com órgãos externos.

O processo de produção

O processo de fabricação é bastante complexo e, por conta dos estudos, podem durar décadas para serem desenvolvidas.

Além do mais, cada vacina terá um método de produção diferenciado, a depender da tecnologia necessária e se esta está disponível

A vacina é basicamente produzida a partir do patógeno (agente infeccioso), como vírus e bactérias. 

Calma, respira, não pira! Continue lendo para entender.

A produção da vacina se dá primeiramente com o isolamento do vírus com a inutilização ou enfraquecimento do patógeno. Logo, utiliza-se esse patógeno morto ou fragmentado, quer dizer, utiliza sua sequência genérica, por exemplo, DNA e RNA.

Se acalmou? vamos nessa!

Generalizando, esse processo inicia-se com os estudos iniciais, depois temos algumas etapas a serem seguidas. A primeira etapa é na replicação das células que estão sendo estudadas.

Então, passamos para a fase de estabilização do concentrado com a adição de substâncias, permitindo-lhe ter um tempo de conservação e capacidade para produzir anticorpos.

Em seguida, tem-se a etapa de validação desta estabilidade e o estudo da dosagem ideal que o indivíduo deverá receber e se será necessário aplicar mais de uma dose.

Por fim, temos uma análise em termos de qualidade e eficácia, sendo liberadas para fabricação a posteriori.

A vacina de Oxford e CoronaVac

A universidade de Oxford desenvolveu uma técnica que utiliza o adenovírus de chimpanzé. Um vírus fraco e inofensivo que causa apenas resfriado na espécie. 

Este vetor é modificado e inativado. A essa modificação foi dado o nome de ChAdOx 1 pelos pesquisadores.

Simultaneamente, a célula viral é retirada da pessoa infectada, dando início a remoção dos genes codificadores da proteína S do vírus.

Após isso, é feito o sequenciamento genético e este por sua vez é introduzido no vetor.

Como resultado, temos a vacina de Oxford, ou melhor a ChAdOx n-Cov-19.

Não está curioso pra saber porque a ChAdOx e a proteína S?

Bem…

Essa tecnologia, ChAdOx, não foi produzida esse ano. Ela já existia e já havia sido testada com outras vacinas, apresentando fortes respostas imunes em uma dose.

Ainda com medo de ser infectado? Isso não ocorre, pois o vetor é geneticamente modificado.

Porque a proteína S?

Esse coronavírus não foi o primeiro. Diante disso, a escolha foi baseada nos estudos realizados sobre coronavírus anteriores com foco nas respostas imunológicas apresentadas. Como resultado, deduziu-se que os “espinhos”/coroa seriam um bom alvo para a vacina.

A vacina CoronaVac, segue a mesma linha de raciocínio da vacina de Oxford, utilizado o vírus inativado. Contudo, não é utilizado o adenovírus do chimpanzé.

A vacina Pfizer

Diferentemente da vacina de Oxford, essa vacina utiliza a tecnologia de mRNA (mensageiro).

Nesta tecnologia a molécula de RNA do vírus é modificada e dispersa em uma solução de nanopartículas lipídicas que irá promover a estabilidade deste código genético.

Como as vacinas agem no organismo ?

Bem, as vacinas de Oxford e da Pfizer possuem mecanismos de ação diferentes.

Vamos começar com a de Oxford

Após o indivíduo receber a dose da vacina, as células modificadas entram no organismo e expressam a proteína S e, como resultado,  os linfócitos são “obrigados” a produzirem anticorpos para combater esse corpo estranho.

Exatamente isso que você pensou…

Em outras palavras, a vacina estimula seu corpo a produzir anticorpos.

Posteriormente, caso a pessoa entre em contato com o vírus, o sistema imunológico irá reconhecer e rapidamente atacar o vírus do Covid-19.

Em contraste, a vacina da Pfizer, conforme mencionado acima, possui um mecanismo diferente. 

Ao receber a dose, o RNA mensageiro é transmitido para as células do corpo humano e, o resultado disso é a produção, pelo nosso próprio organismo, da proteína S . 

Por fim, há a produção de anticorpos permitindo que o nosso sistema imunológico esteja preparado para uma possível infecção que o indivíduo possa vir a ser acometido.

Existem efeitos colaterais?

Com certeza, assim como todo e qualquer medicamento que você possa vir a tomar. Até mesmo uma simples dipirona.

Acha que a produção foi rápida?

Eu sei que vocês ficam meio com o pé atrás com o pensamento:

As vacinas demoram anos para serem desenvolvidas e testadas. Essas duraram meses. Porque eu deveria tomá-las?

Então… Lembram do que eu falei anteriormente? Não?  Voltem na parte da vacina de Oxford! Releu?

As pesquisas já vinham sendo realizadas e as vacinas testadas no combate de outros vírus, não há o que temer. CONFIE!

E o melhor de tudo, no pior das hipóteses… Você NÃO vai sofrer mutação!

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