Inovações em Combustíveis Alternativos

Os engenheiros químicos estão explorando várias alternativas aos combustíveis fósseis, como biocombustíveis, hidrogênio e células de combustível. Biocombustíveis feitos de plantas e algas oferecem uma pegada de carbono substancialmente menor. Por exemplo, o etanol, derivado principalmente da cana-de-açúcar ou do milho, é usado extensivamente como aditivo à gasolina ou como seu substituto.

Além disso, o hidrogênio emerge como uma alternativa promissora, principalmente quando usado em células de combustível que produzem eletricidade através da combinação de hidrogênio e oxigênio, com água como único subproduto. Esta tecnologia não só oferece uma solução de emissão zero, mas também proporciona eficiência energética significativamente maior em comparação com os motores de combustão interna tradicionais.

Redução de Emissões e Captura de Carbono

A engenharia química avança em tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS), essenciais para reduzir emissões de CO2 industriais e energéticas. As técnicas de CCS envolvem a captura de CO2 de grandes fontes pontuais, como usinas de energia, e o seu armazenamento em locais geológicos, impedindo-o de entrar na atmosfera.

Eficiência Melhorada através da Catálise

Os catalisadores são usados extensivamente na produção de combustíveis para melhorar a eficiência dos processos químicos. Engenheiros químicos criam catalisadores que otimizam reações, reduzindo subprodutos indesejados e aumentando o rendimento de combustíveis. Este avanço não só melhora a eficiência energética, mas também reduz os custos associados à produção de combustíveis.

Desafios e Perspectivas Futuras

Apesar dos avanços, a transição para combustíveis limpos enfrenta desafios como viabilidade econômica, escalabilidade e infraestrutura, incluindo estações de abastecimento para veículos a hidrogênio. Dessa forma, o comprometimento contínuo com a pesquisa e o desenvolvimento é essencial para superar esses obstáculos.

Conclusão

A Engenharia Química está na linha de frente do desenvolvimento de soluções inovadoras para o dilema energético global. Assim, à medida que o mundo se move em direção a um futuro mais sustentável, o papel dos engenheiros químicos se torna cada vez mais crucial. Com o avanço contínuo da tecnologia e a implementação de políticas favoráveis, o futuro dos combustíveis limpos parece promissor.

Para mais insights e informações detalhadas sobre o avanço das engenharias, continue acompanhando o Blog da Engenharia.

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Neste artigo, vamos explorar algumas dessas razões e entender melhor os fatores que influenciam os preços dos medicamentos.

Pesquisa e desenvolvimento

Um dos maiores motivos pelos quais os medicamentos são caros é o custo envolvido na pesquisa e desenvolvimento. A criação de um novo medicamento pode levar anos, envolvendo testes clínicos e pesquisas extensivas.

Todo esse trabalho envolve grandes investimentos financeiros, que muitas vezes são realizados pelas empresas farmacêuticas.

Regulamentação de medicamentos

Antes de tudo, para que um medicamento seja lançado no mercado, ele precisa passar por uma série de testes e aprovações de diferentes órgãos regulatórios como a FDA nos Estados Unidos, a Anvisa no Brasil e a EMA na Europa. Esse processo é longo e rigoroso, com muitos testes e verificações para garantir a segurança e eficácia do medicamento.

Sobretudo, processos de aprovação podem ser caros, e os custos são repassados ​​para os consumidores.

Propriedade intelectual para medicamentos

As empresas farmacêuticas investem muito dinheiro em pesquisa e desenvolvimento, e, como resultado, elas podem ter direitos de propriedade intelectual sobre as drogas que desenvolvem. Isso significa que elas têm o direito exclusivo de fabricar e vender esses medicamentos por um determinado período de tempo. Neste meio tempo, outras empresas não podem produzir o mesmo medicamento, o que pode manter os preços altos.

Marketing e publicidade

As empresas farmacêuticas também gastam muito dinheiro em marketing e publicidade para promover seus medicamentos, por exemplo, eles podem patrocinar eventos, publicar anúncios em revistas e jornais, fazer propagandas na televisão e na internet, entre outras ações.

Sendo assim, todo esse dinheiro gasto em marketing pode contribuir para o aumento dos preços dos medicamentos.

Custo da matéria prima

Os custos da matéria prima também podem influenciar o preço dos medicamentos. Alguns medicamentos requerem ingredientes raros ou difíceis de encontrar, o que pode aumentar o custo final. Além disso, os custos das matérias primas podem variar dependendo de onde eles são obtidos, das condições climáticas, entre outros fatores.

Concorrência

A concorrência no mercado de medicamentos também pode afetar os preços. Quando várias empresas produzem o mesmo medicamento, a competição pode levar a preços mais baixos. No entanto, se uma empresa tem o monopólio sobre um determinado medicamento, ela pode aumentar os preços sem medo de perder clientes para a concorrência.

Demanda e oferta dos produtos

A demanda e oferta também podem afetar o preço dos produtos. Por exemplo, se houver muita demanda por um determinado medicamento e poucos concorrentes, a empresa farmacêutica pode cobrar preços mais altos. Por outro lado, se houver muitos concorrentes e a demanda for baixa, o preço pode ser mais baixo.

Conclusão

Os medicamentos são caros por uma série de razões, desde a pesquisa e desenvolvimento até a aprovação regulatória e marketing. Os consumidores muitas vezes se perguntam por que os medicamentos são tão caros, mas é importante lembrar que esses custos são necessários para garantir a segurança e eficácia dos medicamentos e para permitir que as empresas farmacêuticas continuem a inovar e desenvolver novos tratamentos para doenças.

Em suma, curtam e compartilhem este artigo. Além disso não se esqueçam de acompanhar o blog da engenharia.

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O mês de setembro é marcado por datas diretamente ligadas ao meio ambiente, como o dia da Amazônia (5 de setembro) e o dia da árvore ( 21 de setembro).

Anteriormente, o ser humano utilizou os recursos naturais de maneira inconsciente o que levou a diversos problemas como, a escassez de recursos naturais e os impactos advindos da poluição e degradação ambiental que estamos evidenciando nos dias de hoje.

Diante dessa problemática, diversas leis, regulamentos e normas nacionais e internacionais foram criadas e vêm sendo atualizadas de forma a harmonizar a relação sociedade e ambiente, protegendo assim o ambiente que estamos inseridos.

Logo, com os avanços tecnológicos, é visível a possibilidade de nos desenvolvermos através da produção sustentável. 

O conceito de produção sustentável.

Primeiramente, durante o ciclo de vida de qualquer produto necessitamos de fazer uso dos recursos naturais, seja desde a concepção da matéria prima até o seu descarte. Como assim?

Como o princípio de Lavoisier:

“Nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.

Primeiramente, para que possamos ter um determinado produto, precisamos que as matérias primas, muitas vezes de fontes naturais, sejam transformadas.

E, durante essa transformação, utilizamos, solventes, catalisadores e outros que, se descartados de forma incorreta, podem vir a prejudicar o meio em que este foi descartado.

Por fim, como vivemos fora da idealidade, a conversão da matéria prima nunca é convertida em sua totalidade, gerando assim, resíduos que precisam ser tratados até atingir os limites determinados pelas leis ambientais para que possam ser descartados de forma segura e correta e segura.

Ainda, tem-se a possibilidade de ocorrer reações laterais gerando subprodutos que podem, ou não, possuir valor agregado.

Neste ínterim, a produção sustentável vem com um viés de desenvolver e implantar alternativas para minimizar o impacto ambiental e o risco para a saúde humana, além de aumentar a competição entre as empresas.

Para implementar esse conceito, existem ferramentas que devem estar em equilíbrio entre os polos econômicos, sociais e ambientais. Vamos conhecê-las?

Ferramentas da produção sustentável

Com o passar do tempo, diversas ferramentas foram desenvolvidas a saber:

Prevenção da poluição, P+L, Análise do Ciclo de Vida, Ecodesign, Eficiência Energética, Economia Verde, Logística Verde, Construção Sustentável, Varejo Sustentável, Agricultura Sustentável e Marketing Verde.

Agora, podemos detalhar algumas que são mais aplicadas, diretamente, à engenharia química.

Prevenção da Poluição

Essa ferramenta prevê a modificação de processos industriais quanto a redução da necessidade energética, redução de rejeitos industriais, e redução de desperdícios.

Como exemplos de implementação desta prática podemos citar a utilização da integração energética através da elaboração de uma rede de trocadores de calor para que seja reduzido o número de utilidades.

Agora, na emissão de efluentes, podemos elucidar o beneficiamento do arroz. A casca retirada é queimada para gerar energia (redução de utilidades). As cinzas desse processo de queima são resíduos. Contudo, esse resíduo é rico em sílica, que possui valor agregado e pode ser aplicado na fabricação de fertilizantes, alvejantes, e até materiais de construção.

P+L

A P+L (produção mais limpa) visa deixar de lado as técnicas de fim de tubo. Isso quer dizer, gerar resíduos e depois tratá-los.

Essa ferramenta de produção sustentável se alinha com o descrito na prevenção da poluição, com a redução do consumo de matéria prima e economia de utilidades.

Análise do Ciclo de Vida na sustentabilidade

Esta técnica visa analisar desde a obtenção da matéria prima até a destinação final pelo consumidor.

Logo, após essa análise, são buscados gargalos para que possam ser otimizados processos e produtos.

Ecodesign

De forma ilustrativa, podemos citar como um ganho do ecodesign, o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis.

Sendo assim, essa prática de sustentabilidade busca atender a demanda do mercado sem perder sua utilidade e ainda atender os requisitos ambientais.

Em resumo, para que se possa atender o ecodesign, a matéria prima deve ser de baixo impacto ambiental, utilizar a eficiência energética, ou ainda, produzir produtos de melhor qualidade e durabilidade.

Conclusão

Finalmente, fazendo uma análise macro, podemos perceber que a humanidade tem se preocupado mais com o meio ambiente, seja na produção ou no consumo adotando a sustentabilidade como uma prioridade.

Sobretudo, não podemos nos acomodar e parar por aqui, pois, para reparar todos os erros do passado demandará décadas e nunca atingiremos o 100%. Mas, o pontapé inicial foi dado. O ponto mais importante.

Para mais artigos, continue acompanhando o Blog da Engenharia em seu site e em suas redes sociais. E não esqueçam de compartilhar.

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Inicialmente, vamos relembrar algumas questões de artigos anteriores. Será que em um processo químico conseguimos converter todo reagente em produto? 

Se a sua resposta foi não, você acertou. Contudo, os efluentes industriais não são oriundos apenas de processos químicos, ou seja, toda e qualquer indústria gera efluentes.

Semelhantemente, possuímos efluentes domésticos, água, onde podem ser empregados os mesmos princípios.

O que é feito?

Alguns efluentes são reutilizados e outros são despejados na natureza. Mas, os efluentes gerados, antes de serem reutilizados e ou descartados, precisam ser tratado, de forma a agregar valor comercial ou minimizar/eliminar os impactos ambientais e danos à saúde humana.

Tudo isso, é claro, normalizado pelas legislações vigentes para tal. Por exemplo, a Resolução 357 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente).

Tratamento de efluentes

Antes de mais nada, o processo de tratamento de efluentes é uma série de operações que visam reduzir e/ou eliminar contaminantes.

Isso posto, essas operações podem ser de caráter físico, químico, e ou biológico a depender da matriz contaminante. O tratamento físico abrange toda a parte de separação física.

Em contrapartida, o tratamento químico emprega substâncias químicas em seu processo. Essa substância, por sua vez, reage com os compostos presentes no efluente a ser tratado. O tratamento biológico utiliza microrganismos que são capazes de causar degradação na matéria orgânica presente no efluente.

Ainda, pode ser que haja necessidade de empregar as três técnicas devido a complexidade e grau de contaminação do efluente. Vamos compreender as etapas do tratamento de um efluente industrial bem como nos aprofundarmos nessas técnicas?

Etapas no tratamento de efluentes

Nesta fase do processo, o efluente segue uma sequência, que, pode ou não ser executada em sua maioria. Essas etapas são a que segue: pré-tratamento ou tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e, por fim, terciário.

Sendo assim, como a intenção é abordar de forma mais aprofundada, criaremos uma minissérie, e em cada episódio trataremos de cada etapa do tratamento de efluentes

Pré-tratamento 

Nessa etapa ocorre a separação de material grosseiro, flutuante e ou passível de sedimentação. Nesse ínterim, podem ser utilizados grades, desarenadores, filtros, etc.

A técnica de gradeamento visa separar por exclusão materiais presentes nos efluentes industriais que possam vir a causar danos em equipamentos industriais e corpos receptores, e entupimento de tubulações . Nada mais é que barras de metal.

Já a desarenação remove a areia devido a diferença de massa específica da areia e da solução. Isso quer dizer, a areia por ser mais densa, decanta.

Analogamente, as caixas separadoras de água e óleo possuem o mesmo mecanismo de funcionamento, sendo assim, ocorrendo por diferença de densidade. Todavia, a camada de óleo vai para a superfície.

Por vezes, modificamos os equipamentos, ou melhor, promovemos melhorias para que possamos obter uma maior eficiência no tratamento de efluentes industriais. Dessa forma, a utilização de chicanas faz com que partículas menores colidam com a mesma e decantem.

Em contrapartida, quando contamos com partículas com diâmetro maiores que 1mm podemos lançar mão de peneiras. Normalmente, os espaçamentos do material giram em torno de 0.5 a 2,0 mm.

Por fim, e não menos importante, temos os filtros de areia. Esses equipamentos, em grande maioria, contém em sua composição carvão ativado que, devido a interações de van der Waals, adsorvem em sua superfície pequenas partículas orgânicas presentes na matriz dos efluentes contaminantes.

Em conclusão, nessa primeira parte abordamos os equipamentos e metodologias mais utilizadas nessa etapa preliminar de tratamento de efluentes.

No próximo bloco, falaremos da etapa primária de tratamento de efluentes. Sendo assim, continuem acompanhando o Blog para não perderem nenhum artigo dessa série.

E claro, não deixe de compartilhar e interagir, Até logo !

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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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Convido vocês a conhecer um pouco de sua trajetória, que foi brevemente narrada em um filme lançado  em 2020 mostrando toda sua luta por respeito na comunidade científica. Logo abaixo vocês podem conferir o trailer desse filme.

Conheça um pouco do trabalho Marie Curie

Primeiramente, essa incrível cientista é conhecida por receber dois Nobel sendo sempre lembrada como uma das mulheres pioneiras na ciência. Marie trouxe uma enorme contribuição sobre o assunto de radioatividade, que inclusive foi um termo criado por ela.

Antes de mais nada, Marie Marie Skłodowska Curie nasceu em Varsóvia em 1867, desenvolveu seu trabalho na Universidade de Paris, onde foi a primeira mulher a ser admitida no local. Além de todo seu trabalho com radioatividade, também fez a descoberta de dois elementos químicos: o polônio e rádio.

História de Marie

Contudo, antes de chegar aos grandes feitos que a fizeram famosa, não teve uma vida muito fácil. Os pais de Curie que eram um casal de professores que perderam tudo durante atos de ativismo a favor da independência da Polônia.

Através do incentivo do seu pai, que ela batalhou muito para ingressar na educação superior e virar cientista, algo que era quase impossível para época. Para custear seus estudos, Marie trabalhou como governanta onde conheceu seu futuro esposo, porém até o casamento de fato acontecer ela seguiu investindo na sua carreira acadêmica.

Relação de Marie Curie e Albert Einstein

Sobretudo, com o passar do tempo Curie começou a trocar cartas com membros importantes do meio científico, onde Albert Einstein se tornou um grande defensor da mesma no meio acadêmico. Por muito tempo, Marie sofreu vários ataques da imprensa e de cientistas em geral. Mas Einstein completamente indignado com o que estava acontecendo ofereceu todo seu apoio novamente para a cientista.

Curie e o estudo da radiação

Em primeiro lugar, seus estudos com o marido sobre radiação emitida por sais de urânio começaram por volta de 1886, onde a partir daí pesquisou outros materiais que poderiam produzir o mesmo efeito. Logo após fez a descoberta dos elementos químicos.

Antes de mais nada, em 1903 recebeu o Nobel de Física “em reconhecimento aos extraordinários resultados obtidos por suas investigações conjuntas sobre os fenômenos da radiação”. Anos depois recebeu seu segundo Nobel pelo seu trabalho com a radioatividade, fazendo história.

Quer saber sobre mais curiosidades da Engenharia? Você pode clicar aqui e ter acesso aos meus outros artigos. Além disso, você consegue me encontrar nas redes sociais: Instagram | Linkedin

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A essas substâncias damos o nome de catalisador.

Nessas reações, há uma adsorção transitória dos reagentes na superfície dos centros ativos do catalisador e em seguida desorção dos produtos.

 A+X -> AX

AX -> BX

BX -> B+X

E qual será sua importância?

Bem, os catalisadores são empregados a mais de 2000 anos. Sua primeira utilização foi na produção de queijo e vinhos. Ainda, dentro do nosso próprio corpo possuímos catalisadores.

Atualmente, cerca de 70% dos processos na Indústria Química lançam mão de catalisadores, por exemplo, no refino de petróleo empregando zeólitas como catalisadores.

Com o passar do tempo, a indústria vem buscando formas de desenvolver novos catalisadores. Como resultado, haverá um melhor aproveitamento de matéria prima, isso quer dizer, menos desperdício, menos investimento , consequentemente menor necessidade de tratar os efluentes.

Analogamente, o desenvolvimento de novos catalisadores promoverá uma ampliação no leque de escolha da matéria prima. Isso quer dizer, muitas rotas são deixadas de lado devido ao tempo que levará para obter o produto desejado.

Mas só através dos catalisadores podemos mudar a taxa da reação Vejamos!

Velocidade da reação

Antes de começarmos, vamos relembrar a equação da taxa de reação.

Contudo, k é calculada pela equação de Arrhenius:

Então, como fazer para aumentar a taxa de reação?

Analisando a equação, nós podemos aumentar, sem a utilização de catalisadores, de três formas. Para isso só basta alterarmos a temperatura, concentração ou a pressão. Todavia, será que é viável? Vamos analisar termo a termo.

Primeiramente, olhando para a temperatura, podemos citar como pontos negativos um maior gasto de energia. Ainda, esse aumento de temperatura pode levar ao desencadeamento de reações secundárias, obtendo assim uma maior formação de produtos indesejados.

Segundo, um aumento da concentração dos reagentes requer a construção de reatores mais resistentes e formação de reações secundárias. Ainda, uma reação com o aumento do volume desloca o equilíbrio da reação para os reagentes (gases).

Analogamente, um aumento da pressão requer a construção de reatores mais resistentes. Entretanto, como os catalisadores afetam a cinética da reação.

A presença dos catalisadores no sistema reacional faz com que haja uma redução da energia de ativação da reação, podendo ser ilustrado com a imagem abaixo.

Ah então os catalisadores são sempre a solução? Não! Também possuímos problemas com os catalisadores. Essas espécies podem sofrer desativação. Sendo assim, constantemente faz-se necessário regenerar o catalisador.

Processos químicos e a catálise

Os processos químicos catalisados podem ocorrer em dois sistemas diferentes. Quando  catalisadores e reagentes estão na mesma fase, dizemos que a catálise é homogênea.

Em contrapartida, quando a reação ocorre com catalisadores e reagentes em fases diferentes, por exemplo, um catalisador sólido e os reagentes na fase gasosa, dizemos que a catálise é heterogênea.

Por fim, vamos ver a comparação entre os tipos de catálise ilustrada pela imagem abaixo.

 O processo de catálise

Conforme dito anteriormente, para que transformemos uma matéria prima em produtos na presença de um catalisador, faz-se necessário que haja uma adsorção do reagente na superfície do catalisador.

Por sua vez, essa adsorção pode ocorrer de duas formas:

Na adsorção física, o reagente se liga à matéria prima devido às forças de interação do tipo Van der Waals. Logo, não há alteração química das moléculas adsorvidas.

Em oposição, na adsorção química, temos a formação de ligações químicas. Temos que salientar que esse processo é exotérmico.

Brevemente, em um outro artigo abordaremos sobre os catalisadores de forma mais aprofundada. Serão apresentados suas propriedades, desativação, preparação e muito mais.

Em suma, continuem acompanhando o blog da engenharia no site e nas redes sociais para não perderem nenhum conteúdo.

Até breve!

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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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Entretanto, apesar dos fármacos possuírem funções terapêuticas, estes podem causar reações adversas apresentando efeitos colaterais na pessoa que lhe faz o uso.

Além disso, já ouviram a frase ?

A diferença entre o remédio e o veneno está na dose

A palavra fármaco vem do grego “pharmakon” que significa tanto remédio como veneno.

Então, vamos conhecer a origem de algumas formulações?

A indústria farmacêutica e a origem dos fármacos

A indústria farmacêutica tem como objetivo o desenvolvimento de medicamentos que, como dito anteriormente, tem como princípio ativo os fármacos.

Durante esse desenvolvimento, é sabido o que deseja-se tratar para que possa ter uma base de qual composto químico será necessário, a origem de onde será extraída esses compostos, seus efeitos e, posteriormente, qual será a forma de administração.

Por exemplo, os fármacos podem ter origem animal como o captopril , vegetal como a quercetina, ou artificial quando a molécula é sintetizada em laboratórios como os esteróides anabolizantes.

Ainda, considera-se os efeitos que podem ser causados por esses compostos, por exemplo: terapêuticos, colaterais, tóxico, local, sistêmicos, dentre outros.

Por fim, as formas de administração podem ser orais, intravenosas, intramusculares. Outrossim, podem ser formulados xaropes, cremes, géis, etc.

Apesar de termos fármacos de variadas origens, a forma sintética é a que possui maior relevância na indústria farmacêutica.

Vamos conhecer algumas rotas sintéticas?

Síntese de fármacos

Os fármacos podem ser obtidos em duas escalas.

Primeira, é a escala laboratorial ou de bancada, onde são definidas a rota sintética e estuda-se o perfil farmacológico da droga. Por sua vez, utiliza-se pequenas quantidades de insumo.

Depois disso, temos a escala semi-industrial, que já é uma produção em maior escala. Sendo assim, o material a ser utilizado é maior.

Síntese da aspirina

Com certeza você já ouviu falar, já utilizou ou soube de alguém que faz uso. Esse fármaco também é conhecido como AAS ( Ácido Acetil Salicílico). Um dos medicamentos mais consumidos e comercializados no mundo devido seu poder anti-inflamatório.

Atualmente, esse fármaco é sintetizado a partir da reação catalisada por ácido entre a o ácido salicílico e o anidrido acético.

Como resultado dessa reação, acetilação do Ácido Salicílico, obtemos o AAS.

A querida cloroquina

Muito se ouviu falar da cloroquina no ano de 2020 né? Não gostaria de saber como é obtida? Sua história?

Sobretudo, a cloroquina surgiu durante a segunda grande guerra onde as tropas estavam sofrendo grandes baixas devido à malária. 

Fazendo uma retrospectiva na história, o fármaco conhecido como quinina, um alcalóide quinolínico (metabólito), foi o primeiro a ser empregado contra essa doença e era obtido através de árvores do gênero Cinchona. 

Contudo, diversas plantações na Europa acabaram se tornando campos de batalha. Diante disso, foi estimulado a síntese da quinina.

Posteriormente, tivemos o surgimento da cloroquina através de estudos na época, demonstrando que diversos compostos desta mesma classe tinham efeito terapêutico contra a malária. 

A intenção não é abordar os mecanismos de reação , mas vamos conhecer as etapas.

1. Condensação da anilina com o dietil-2-cetobutirato obtendo a imina;
2. O aquecimento na presença do NaOH  gera um intermediário ácido;
3. Aquecimento na presença de oxicloreto de fósforo promovendo a descarboxilação e conversão do enol;
4. Por fim, uma reação de substituição nucleofílica aromática por uma amina primária.

Voilà ! Temos a cloroquina.

Sildenafil

O sildenafil, mais popularmente conhecido como viagra, possui efeitos terapêuticos no tratamento da disfunção erétil. Seu mecanismo de ação atua diretamente na inibição da enzima PDE5 promovendo um aumento do fluxo sanguíneo nos corpos cavernosos.

A síntese deste medicamento utiliza-se de diversos solventes e passam por diversos intermediários a cada reação. 

Não se assustem! Mas, a título de curiosidade, são 9 etapas reacionais até a obtenção do Viagra.

Conclusão

Como puderam ver, nada como um “pouco” de conhecimento de química orgânica para conhecer um medicamento. 

Ainda, viram que as rotas sintéticas dos fármacos podem ser um tanto extensas e complexas, a depender do fármaco a ser obtido e qual matéria prima a ser utilizada.

Além disso, antes de chegar até o consumo, os medicamentos passam por diversas outras etapas na indústria farmacêutica, por exemplo: controle de qualidade, estudo da meia vida, encapsulamento, dentre outros.

Temos que tomar atenção sobre a automedicação. Quando tiverem curiosidade, pegue algum medicamento que você esteja fazendo uso. 

Deem uma olhada na bula e veja quantos efeitos adversos podem ser gerados quando utiliza-se fármacos inadvertidamente. Alguns chegam a ser assustadores.

Em resumo,

O uso de medicamentos pode trazer riscos. Procure um médico ou um farmacêutico. Leia a bula! Ao persistirem os sintomas o médico deverá ser consultado!

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Contudo, é uma área que ainda carece de estudos o que a torna mais desafiadora.

Quer conhecer mais a fundo essa área da engenharia química? Siga com a leitura!

A escala nano

A nanotecnologia é a ciência que visa a manipulação da matéria em escalas atômicas, com dimensões que variam de 1 a 100 nanômetros. A título de referência, é como se nós pegássemos um átomo de hidrogênio e multiplicamos por 100.

Essa ciência tem atuação desde a medicina até a engenharia de materiais, onde busca-se a construção de materiais de alta complexidade com um menor custo, mais eficiente e com pouca ou nenhuma geração de resíduos.

Já na engenharia química, a nanotecnologia é estudada durante o processo de fabricação, ou seja, a síntese de nanomateriais que serão aplicados desde a etapa reacional até os processos de separação.

E quais materiais e/ou aplicações? Temos, por exemplo, nanocatalisadores, aplicação na produção de cosméticos e medicamentos, aplicações medicinais, dentre outros

Vamos nos aprofundar nessas aplicações?!

A medicina e a nanotecnologia

Conhecemos a aplicação da nanotecnologia na medicina como nanomedicina. Essa ferramenta auxilia nos processos de tratamento do câncer, como também na formulação de vacinas.

Sendo assim, nós temos como missão, sintetizar nanopartículas com características bem específicas. Tais características são, por exemplo: maior tempo de liberação e circulação  dos fármacos no organismo, maior especificidade de células, viabilizar a absorção de fármacos pouco solúveis em água, dentre outros.

A síntese desses componentes seguem duas vias, a saber: bottom-up e top-down.

A mais utilizada é a top-down, cujo processo utiliza altas energias e pressão para redução dos tamanhos e tornando as partículas com tamanhos parecidos. Em contrapartida, as nanopartículas são sintetizadas com o tamanho final já especificado, não necessitando de um tratamento posterior.

Microfluídica

A ciência microfluídica tem por objetivo o manuseio e a manipulação de pequenas quantidades de fluido.

E qual sua importância?

Na área da engenharia química, vemos essa aplicação na produção de nanomateriais como em dispositivos para bioprocessos.

A característica destes processos é que temos a garantia que o processo irá ocorrer sempre em regime laminar.

Como resultado, temos uma maior reprodutibilidade e controle das concentrações do fluido durante todo o processo, redução de resíduos, maior seletividade, sofre menor efeito do transporte de calor e massa e, por fim, menos custo ao se tratar de investimentos.

Em termos de aplicação, podemos citar a avaliação da cinética de reações químicas em tempo real.

Polímeros

A indústria de polímeros é vasta e pode agregar o uso da nanotecnologia em diversas partes do processo, por isso, vamos despender esforços em conhecer a nanocelulose.

Primeiramente, temos que definir o que é a celulose.

Este biopolímero é obtido através de processos químicos no qual temos como matéria prima a madeira.

Industrialmente, são realizados tratamentos químicos, através da hidrólise ácida, e mecânicos, tais como fluidização e disco de refino, para a produção de nanocelulose.

Sendo assim, a partir das fibras da celulose, podemos obter três tipos de nanocelulose, quer dizer, podemos classificá-las em três tipos: nanofibrilada, microfibrilada e nanocristalina.

A nanocelulose pode ser empregada na fabricação de aviões, borrachas para indústria automobilística, melhorando a composição de outros materiais, lhe conferindo uma maior resistência, maior alongamento, melhoria na tensão de ruptura e menor peso. Características importantes nesta área!

Similarmente, a nanocelulose modifica composições de base aquosa, o que é muito desejado pela indústria de cosméticos. Essa característica, tixotrópica, garante uma melhor espalhabilidade de cremes e, ainda, é de baixa toxidade e é biodegradável.

Por último, serve como barreira contra umidade e gordura. Logo, podemos citar a fabricação de plásticos e filmes ao se tratar da produção de embalagens de alimentos e fármacos.

Grafenos

Esse nanomaterial é oriundo do carbono, assim como outras estruturas cristalinas, tais como grafite, diamante, fulereno e nanotubos de carbono.

Contudo, esse material é formado por apenas átomos de carbono que possuem configuração sp2 e possuem uma constituição em camadas bidimensionais.

Essa configuração faz com que o grafeno seja um bom condutor eletrônico, leve, rígido e impermeável e, por fim, possui aplicabilidade em sistemas ópticos, térmicos e catalíticos.

Essa aplicação da nanotecnologia é obtida através do tratamento químico e térmico. Um dos métodos é o método de Hummers que se baseia na oxidação do grafite. Uma outra forma de obtenção é através da redução.

A nanotecnologia no futuro

O estudo e aplicação da nanotecnologia no Brasil ainda é bem precário. As empresas, por sua vez, possuem certa insegurança na implementação dessa tecnologia, ainda mais pelo extenso processo burocrático de regularização no nosso país.

Outro fator que contribui, negativamente, é a redução dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento. O resultado disso, é a transferência de profissionais para outros países para desenvolvimento dessa nova tecnologia.

Contudo, estamos tendo avanço em várias áreas de aplicação como pode ser visto nos exemplos acima. 

Porém, não para por aí, temos aplicações em tintas e revestimentos, catalisadores, processamento de petróleo e gás, insumos para outros materiais nanotecnológicos.

Ainda, temos as áreas de nanotoxicologia e nanosegurança.

Em resumo…

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