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.

The post A química da vida: os alimentos e suas cores. appeared first on Blog da Engenharia.

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.

The post O combate à incêndio na perspectiva química appeared first on Blog da Engenharia.

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!

The post Catálise, uma conceituação – Parte 1 appeared first on Blog da Engenharia.

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. 

The post A engenharia química e seus conceitos básicos appeared first on Blog da Engenharia.

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!

The post O calor: de onde vem, para onde vai e como é transferido? appeared first on Blog da Engenharia.

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!

The post Entre a arte de ser sustentável e a engenharia química: rola química? appeared first on Blog da Engenharia.

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!

The post Vacina: A ciência salva vidas. appeared first on Blog da Engenharia.

A região com maior produção de oxigênio no mundo pode estar sofrendo com a falta de oxigênio. 

Contraditório, não? 

O ar que respiramos

Primeiramente, vamos aplicar alguns pequenos conceitos. O oxigênio que respiramos não é aquele que vemos na tabela periódica, quer dizer, de modo grosseiro, é a união de dois átomos de oxigênio formando o oxigênio molecular.

Do mesmo modo, vamos destacar um outro ponto importante, contudo, sobre outra ótica.

Parem e pensem: Quando não conseguimos respirar qual a primeira frase que vem à nossa cabeça? Exato, “Estou sem ar”.

Essa definição está correta e incorreta. Embora a maioria das pessoas remetem a palavra ar para o oxigênio, contudo, o ar que respiramos é composto aproximadamente de 21% O2, 78 % N2 e 1% vapor d’água e outros gases. 

Em contraste, o ponto correto é que apenas o O2 participa das reações metabólicas no nosso corpo. Com respeito ao nitrogênio? É um gás inerte.

A função do oxigênio no organismo

Antes de mais nada, vamos conhecer melhor nosso corpo?

Ao respirarmos, o ar inspirado atravessa todo o sistema respiratório e chega até os alvéolos pulmonares. É neste ponto que o oxigênio entra e é dissolvido na corrente sanguínea.

No sangue, a hemoglobina tem a função de se unir e carregar o oxigênio para as células.

O oxigênio é importante para que haja funcionamento do nosso metabolismo aeróbico, ou seja, produzir energia através da reação química com gorduras e carboidratos . 

Como resultado, temos a produção de ATP (Adenosina trifosfato), que é a principal fonte de energia do nosso corpo, e essa energia é liberada quando temos a quebra desta molécula. 

A importância do oxigênio durante o COVID

No dia 15 de janeiro de 2021, o estado do Amazonas informou ao ministério da saúde que estava com falta de oxigênio e que, por esta razão, saiu na mídia a morte de algumas pessoas por falta de O2.

O vírus causador da COVID-19, ataca nosso sistema respiratório, mais especificamente o pulmão, dificultando a troca gasosa nos alvéolos pulmonares causando baixa saturação de oxigênio no sangue. Essa falta de oxigênio é conhecida no jargão medicinal como hipóxia.

A dificuldade respiratória faz com que o indivíduo gaste muita energia. “Como é produzida mesmo?”. Assim, faz-se necessário que os médicos ministrem oxigênio medicinal juntamente com o acompanhamento da saturação deste no sangue, com o objetivo de não desgastar o paciente

E como o oxigênio medicinal é produzido?

Este tipo de oxigênio “especial”, pode ser produzido tanto industrialmente por criogenia , quanto no próprio local onde é utilizado PSA, apesar de este último não atingir o mesmo grau de pureza.

Vamos conhecer um pouco dos dois processos?

O2 de origem industrial

Em escala industrial, a produção de oxigênio é feita a partir da destilação criogênica. Contudo, é necessário um pré-tratamento antes de executar essa operação.

Isto pode ser ilustrado através da imagem abaixo. Então, vamos por etapas destrinchando o processo:

Pré-tratamento

1. Para começar o processo, o ar atmosférico é capturado e passa por um processo de compressão onde é comprimido até uma pressão de 4 psi (650 kPa ou 6.5 atm).
2. Em seguida, passa por um trocador de calor, neste caso o ar é o fluido quente e a água é utilizada como fluido frio. Esta etapa tem como finalidade resfriar o ar comprimido para que o vapor d’água presente no ar seja condensado e não dê problema na torre de destilação criogênica.
3. O fluido resfriado passa por um secador para remoção da água condensada.
4. Na última etapa de pré-tratamento, lançamos mão de dois adsorvedores, que podem ser compostos por zeólitas ou sílica em gel.

Esta operação unitária é utilizada para remoção certas impurezas, por exemplo, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e traços de água que não foram retirados na operação anterior. 

Separação

Agora, para que possamos separar o ar pré-tratado, temos que lançar mão da operação de destilação, mais especificamente, destilação criogênica pois o ponto de ebulição do oxigênio é menor.

Continuemos …

1. O ar é separado em um separador onde, uma pequena parte é comprimida (compressor), é resfriada (trocador de calor), é expandida (expansor) e alimenta o topo da coluna de baixa pressão, de forma que, o ar expandido resfrie o ar e forneça a temperatura adequada da torre de baixa pressão para que ocorra a criogenia.
2. Então, a maior parte do ar separado passa por um trocador de calor e é resfriado.
3. Esse resfriamento faz com que a corrente de ar se torne uma mistura gás/líquido devido a liquefação do oxigênio.
4. Essa mistura alimenta a coluna de destilação de alta pressão no fundo. À medida que o ar sobe vai perdendo calor, e o oxigênio continua a se liquefazer e se concentrar no fundo. Assim, é promovida a separação.
5. O produto de fundo rico em O2, composto majoritariamente por O2, passa por um trocador de calor e é deixado expandir até aproximadamente a pressão atmosférica antes de alimentar a coluna de baixa pressão.
6. No decorrer do processo, o produto de topo (Ar + N2), alimenta o topo da coluna de baixa pressão.
7. Simultaneamente, no decorrer do processo, o nitrogênio é retirado como produto de topo, o argônio na lateral da torre, e o oxigênio é o produto de fundo da coluna de destilação criogênica.

Logo, o oxigênio é armazenado ainda líquido em tanques criogênicos e são transportados até os hospitais.

Embora o oxigênio seja mantido em sua fase líquida, chegando aos hospitais,  ele deve tomar sua forma gasosa novamente, para que possa ser utilizado.

Com relação ao outro processo?

Em contraste ao que foi apresentado acima, neste processo não é preciso utilizar a criogenia. É utilizado um equipamento conhecido como PSA (Pressure Swing Absorber).

Em outras palavras, essas unidades concentradoras de oxigênio tem como fundamento a adsorção seletiva com a utilização de peneiras moleculares.

Como assim?

Vamos conhecer o funcionamento do processo?

O ar é captado e comprimido (compressores) , passando por um secador antes de alimentar o PSA.

Sob pressão, as zeólitas que compõem a peneira molecular, têm a capacidade de deformar e formar dipolos, permitindo apenas a passagem do oxigênio.

No geral, essas peneiras são regeneradas para que se realize uma nova produção.

Finalmente, já aprendemos como o oxigênio medicinal é produzido.

Então, a pergunta que não quer calar, o que causou essa crise?

Falta de planejamento?

Em outras palavras, de quem é a culpa?

Com as recentes notícias, podemos ver alguns acontecimentos, investigação e cobrança de empresas, pedido de ajuda a outros países, transferência de pacientes para outros estados….

Mas agora… de quem é a culpa, quem deveria ser responsabilizado?

População? Cientistas? Empresas? Governo?

NÃO SEI! A princípio de todos.

Entretanto, o estado do Amazonas clama!

The post “S O2 S” : oxigênio medicinal e sua rota da indústria até o consumo appeared first on Blog da Engenharia.