Como a Química Sustentável previne a poluição?

A Química Sustentável, também conhecida como Química Limpa ou Química Verde, é um tipo de prevenção relacionada à poluição causada por atividades na área química. Ela busca desenvolver metodologias que usem e gerem a menor quantidade de materiais tóxicos ou inflamáveis possível. Dessa maneira, os riscos são minimizados, assim como os gastos com o tratamento dos resíduos gerados no processo.

A Química Sustentável permite que as atividades desenvolvidas em indústrias químicas gerem menos danos ao meio ambiente e, consequentemente, à saúde humana. Para isso, ela é pautada em doze princípios distintos.

Mais de 99% dos produtos químicos mais amplamente produzidos não são sustentáveis, segundo pesquisas. Além disso, sua produção é baseada em matérias-primas fósseis e consome mais recursos naturais do que a Terra pode fornecer a longo prazo.

História da Química Sustentável

A Química Sustentável foi criada pelos químicos John Warner e Paul Anastas, membros da Agência Ambiental Norte-Americana, em 1991. Na época, eles definiram esse novo ramo da Química como sendo um “conjunto de princípios que reduzem ou eliminam o uso ou a geração de substâncias perigosas durante o planejamento, manufatura e aplicação de produtos químicos”.

Em 1993, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) reconheceu e aprovou a criação da Química Sustentável, definindo-a como “invenção, desenvolvimento e aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias perigosas”. Nessa descrição, o termo “perigosas” deve ser entendido como substâncias nocivas ou tóxicas à saúde humana e ao meio ambiente.

Princípios da Química Sustentável

Algumas instituições definiram os principais pontos ou princípios elementares da Química Sustentável. Basicamente, há doze tópicos que precisam ser seguidos quando se pretende implementá-la em uma indústria ou instituição de ensino ou pesquisa na área de química. Entre eles, estão:

1. Prevenção – evitar a produção do resíduo é melhor do que tratá-lo ou “limpá-lo” após a sua geração;
2. Economia de Átomos – deve-se procurar desenhar metodologias sintéticas que possam maximizar a incorporação de todos os materiais de partida no produto final;
3. Síntese de Produtos Menos Perigosos – sempre que praticável, a síntese de um produto químico deve utilizar e gerar substâncias que possuam pouca ou nenhuma toxicidade à saúde humana e ao ambiente;
4. Desenho de Produtos Seguros – os produtos químicos devem ser desenhados de tal modo que realizem a função desejada e ao mesmo tempo não sejam tóxicos;
5. Solventes e Auxiliares mais Seguros – o uso de substâncias auxiliares (solventes, agentes de separação, secantes, entre outros) precisa, sempre que possível, tornar-se desnecessário e, quando utilizadas, estas substâncias devem ser inofensivas;
6. Busca pela Eficiência de Energia – a utilização de energia pelos processos químicos precisa ser reconhecida pelos seus impactos ambientais e econômicos e deve ser minimizada. Se possível, os processos químicos devem ser conduzidos à temperatura e pressão ambientes;
7. Uso de Fontes Renováveis de Matéria-Prima – sempre que técnica e economicamente viável, a utilização de matérias-primas renováveis deve ser escolhida em detrimento de fontes não-renováveis;
8. Evitar a Formação de Derivados – a derivatização desnecessária (uso de grupos bloqueadores, proteção, desproteção ou modificação temporária por processos físicos e químicos) deve ser minimizada ou, se possível, evitada, porque estas etapas requerem reagentes adicionais e podem gerar resíduos;
9. Catálise – reagentes catalíticos (tão seletivos quanto possível) são melhores que reagentes estequiométricos.
10. Desenho para a Degradação – os produtos químicos precisam ser desenhados de tal modo que, ao final de sua função, se fragmentem em produtos de degradação inócuos e não persistam no ambiente;
11. Análise em Tempo Real para a Prevenção da Poluição – será necessário o desenvolvimento futuro de metodologias analíticas que viabilizem um monitoramento e controle dentro do processo, em tempo real, antes da formação de substâncias nocivas;
12. Química Intrinsecamente Segura para a Prevenção de Acidentes – as substâncias, bem como a maneira pela qual uma substância é utilizada em um processo químico, devem ser escolhidas a fim de minimizar o potencial para acidentes químicos, incluindo vazamentos, explosões e incêndios.

A Química Sustentável pode ser utilizada em diversas áreas, como reciclagem de materiais orgânicos, despoluição de indústrias siderúrgicas e construção de edifícios verdes, por exemplo.

Aplicações

Químicos da Universidade de Groningen e da multinacional holandesa AkzoNobel, uma grande produtora de tintas e revestimentos, desenvolveram um processo que transforma biomassa em um revestimento usando luz ultravioleta, oxigênio e um catalisador simples. Essa reação combina uma fonte de energia renovável com Química Sustentável e pode substituir monômeros de base petroquímica utilizados na fabricação desses produtos. 

Os revestimentos estão por toda parte. Eles servem para proteger as superfícies de arranhões e de fatores externos relacionados ao tempo e uso diário. A maioria deles, no entanto, possui sua composição baseada em monômeros de acrilato, produzidos a partir de fontes fósseis e não renováveis. 

Nesse cenário, químicos utilizaram a Química Sustentável para produzir revestimentos mais ecológicos utilizando lignocelulose, elemento que compõe de 20 a 30 por cento das partes lenhosas das plantas. De acordo com estudos, a qualidade desse revestimento é semelhante a dos atuais. Entretanto, mais pesquisas devem ser realizadas para confirmar essa informação.

Produtos químicos verdes nem sempre são melhores

Pesquisadores calcularam em números absolutos até que ponto a produção de produtos químicos está interferindo na natureza em todo o mundo. Além das emissões de gases do efeito estufa, o método leva em consideração o uso da terra e o consumo de água.

A prática padrão para avaliações de sustentabilidade na indústria química se concentra no cálculo da pegada de carbono de um determinado produto – desde a matéria-prima até a produção e o descarte. Conhecida como análise do ciclo de vida, ela permite uma comparação entre diferentes tipos de produção. No entanto, ela apresenta uso limitado na avaliação dos impactos globais sobre os ecossistemas naturais.

As análises do ciclo de vida de produtos químicos geralmente levam em consideração apenas as emissões de dióxido de carbono, o que preocupa Pérez-Ramírez. “A mudança climática não é o único problema”, diz ele. “Se nos concentrarmos apenas em soluções que reduzem exclusivamente as emissões de carbono, podemos acabar transferindo os encargos ambientais para outras categorias e causando alguns danos colaterais.”

Pérez-Ramírez usa o exemplo dos biocombustíveis para explicar como esses danos colaterais podem acontecer: quando os combustíveis fósseis são substituídos por matérias-primas à base de plantas, como milho ou madeira, ocorre uma menor liberação de dióxido de carbono na atmosfera. Entretanto, são necessárias grandes áreas de terra arável, muita água e fertilizantes para produzir a biomassa.

Portanto, o objetivo declarado dos dois pesquisadores era realizar uma avaliação mais abrangente do ciclo de vida dos produtos químicos – e, ao fazê-lo, estabelecer uma ligação direta com o orçamento ecológico da Terra. Eles baseiam seus cálculos nos limites planetários. Este conceito científico descreve o impacto dos seres humanos em nove processos-chave do sistema terrestre, como perda de biodiversidade e mudanças no uso da terra.

Em seu estudo, os cientistas calcularam se e em que medida a produção global de um total de 492 produtos químicos excede sete desses limites. Para isso, os pesquisadores vincularam dados e modelos contábeis existentes sobre a aquisição de matérias-primas, a cadeia de suprimentos e as várias etapas de produção em nível global. Eles descobriram que mais de 99% dos produtos químicos estudados excedem pelo menos um limite planetário.